齒輪加工范文
時間：2023-03-27 05:23:45
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篇1
1 面齒輪齒面銑削加工可行性分析
由面齒輪傳動的嚙合理論分析可知，面齒輪的加工可以采用范成原理進行。但由于加工面齒輪刀具的尺寸與實際嚙合中的圓柱齒輪相同，因此，從理論上講加工面齒輪的刀具將是無窮多。面齒輪插齒加工的這種特殊性制約了面齒輪傳動的應用范圍。采用銑削（成形法）的方法加工面齒輪可以克服上述缺點，不必使用特殊刀具，可降低刀具成本。提取模數為3 mm、齒數為89 齒的實驗直齒面齒輪的三維實體模型，對此面齒輪的一個齒槽進行分析。如圖1 所示，面齒輪的齒槽由五個曲面片組成，其中面1 是一個平面；面2 是空間曲面，左右各一個；面3 也是一個平面。齒槽由面2 和面3 圍成，齒頂槽寬最寬處10.436 mm，齒根槽寬最窄處1.153 mm，齒全高6.036 mm，面2 和面3 之間的過渡圓弧半徑為0.5 mm。就整個面齒輪而言，將齒坯上齒槽加工余量去除即可形成齒形，齒形精度和表面粗糙度分別與加工方法有關。
通過對圖1 分析可知，面齒輪齒面屬于陡斜面一類的曲面，并且被加工面開放，被加工面間的過渡圓弧為0.5mm。由于被加工的面齒輪曲面沒有被其他結構遮擋，是開放的曲面，所以采用配備有高速主軸的三軸三聯動數控銑床加工是一種可行的工藝方法。使用三軸三聯動的數控銑床加工時，對于曲面不同的流線及流線上的不同位置，不可避免的會有不同的切削速度，此時加工出的面齒輪齒形精度較高，但是表面質量一般。
2 加工方法
本文采用三軸數控銑床加工面齒輪齒面。因為齒槽尺寸較小，最窄處寬度約為1mm，所以最終加工方法采用直徑0.8mm 的球頭雕刻刀進行精加工。齒坯加工在CK6140 進行，為了保證回轉精度，精車時使用心軸定位，花鍵槽使用線切割加工。
齒形加工在CNC-JTGK600 數控雕銑機床上進行。CNC-JTGK600 數控雕銑可實現三軸三聯動加工，分辨率0.001mm，配備最高速度為20000r/min 的電主軸，X 軸方向行程600mm、Y 軸方向行程500mm、Z 軸方向行程500mm，可以滿足齒形加工的要求。
齒形加工分四個工步進行，前兩個工步為粗加工，后兩個工步精加工。齒形加工工序如表1 所示。
3 加工程序
根據面齒輪的三維模型采用專業(yè)軟件輔助編寫數控加工程序。針對單個齒槽編寫程序，然后利用加工程序的復制旋轉功能實現其他齒槽的加工。
3.1 粗銑齒槽
第一次粗銑齒槽的工序，使用Ф4、長15 雕刻刀進行粗加工，采用分層銑削的走刀路線加工，主軸轉速5000r/min，進給速度100mm/min。在Z 軸方向每次進刀量為2mm，平行于齒槽方向進刀。應用MasterCAM9.1 的平行銑削功能，生成刀具軌跡，仿真加工結果，如圖2 所示。
第二次粗銑齒槽的工序使用Ф2、長15 雕刻刀進行加工，采用分層銑削的走刀路線加工，主軸轉速1000r/min，進給速度80mm/min。在Z 軸方向每次進到量為1mm，垂直于齒槽方向進刀。
3.2 半精銑齒形
半精銑齒形使用Ф1、R0.2、長10 的圓鼻雕刻刀，采用三軸聯動的曲面流線加工方式進行加工。選擇短軸方向為曲面流線走刀方向，自上而下加工，精加工余量為0.05mm。逼近誤差er 定義為0.025mm，行間殘留高度定義為0.1mm。主軸轉速1500r/min，進給速度80 mm/min。
3.3 精銑齒形
精銑齒形使用Ф0.8、R0.4、長10 的球頭雕刻刀，采用三軸聯動的曲面流線加工方式進行加工。選擇長軸方向為曲面流線走刀方向，自上而下加工。走刀方向逼近誤差er 定義為0.01 mm，行間殘留高度定義為0.01 mm。主軸轉速1800 r/min，進給速度50 mm/min。
4 面齒輪齒面數控銑削加工
在CNC-JTGK600 數控雕銑機完成面齒輪的數控加工，成品如圖3 所示。
5 結果檢測分析
測量結果表明：齒厚偏差的最大值為0.016mm、齒距偏差最大值小于0.001mm、齒距積累誤差最大值為0.015mm、齒廓偏差最大值為0.001mm。這表明，使用三軸三聯動數控銑削的方法可以滿足面齒輪加工精度的要求。但是由于切削速度的變化和步距的選擇等原因，造成面齒輪齒表面光潔度較低。
參考文獻：
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篇2
關鍵詞：齒輪加工 誤差與問題 解決方法
引言
齒輪，作為生產制造設備必不可少的基礎零件，直接或間接地影響著生產設備的精密度，影響著生產產品的精細度。為了保障設備與產品的質量得到提升，齒輪自身的精密度與精細度就必須得到提高。在實際的齒輪生產中，因為機床精度、工裝卡具、加工工藝等誤差的存在，都會產生齒輪加工誤差。本文就齒輪加工出現的誤差問題，做一個簡要的分析，并提出一些降低齒輪加工誤差的方法。
1.齒輪加工過程中常見的誤差
1.1 加工機床精密度存在誤差
齒輪加工機床的精密度受兩個主要因素的影響。第一個是機床本身就是有諸多齒輪、絲杠、臺面等零部件組成，各種零部件的精密度與配合度直接影響到機床自身的精密度；第二個是在生產加工過程中，在機床的縱向軸徑或橫向軸徑方向上，會因為機械傳動的振動而發(fā)生不同角度不同程度的跳動；第三個是環(huán)境溫度變化會引起金屬零部件與材料出現熱脹冷縮，造成機床自身精度發(fā)生變化。
1.2 加工工裝卡具存在誤差
生產加工齒輪，必然會在生產設備上設定基準孔和夾具中心軸，在孔與中心軸的生產過程中，會因為生產加工者的人為誤差而產生誤差，會因為機床與工裝卡具自身的誤差而存在誤差，更何況夾具本身存在精度誤差，都會影響齒輪精度。因此在生產工程中，機床的性能直接制約著加工的穩(wěn)定性，裝卡再嚴格緊密，也會出現因振動而產生的跳躍誤差，導致齒輪軸心與加工中點之間發(fā)生相對位移。
1.3 齒輪加工工藝存在的誤差
在齒輪加工的過程中，不論如何編排生產加工工藝，只要存在不同工序組合，必然會存在生產加工誤差。一個齒輪的生產，必定是由多個工序構成的，這個誤差是無法消除的，只能減小。
2.解決齒輪加工誤差的辦法
找到了誤差產生的原因，就可以有針對性地想辦法加以解決或降低齒輪加工過程中出現的誤差。
2.1 提高齒輪加工設備的精密度
齒輪加工設備包括加工機床、輔助器材、刀具、系統(tǒng)等設備，機床的設計、裝配精度，輔助器材是否配套、合格，刀具的淬火、磨制、材料的選擇；系統(tǒng)的流速、劑的選配。一絲一毫的偏差都會引起齒輪加工誤差的增大。要想降低齒輪加工誤差，首先要從生產硬件上加以改進和修正，做好平日里的維護保養(yǎng)工作。
2.2 降低工裝的裝配誤差
工裝的設計、加工、裝配，對于降低齒輪加工的誤差也非常關鍵，根據待加工齒輪的特點和加工要求，設計制作合適的工裝，可以有效改善基準孔軸、中心軸的校準度。從而可以有效達到降低齒輪加工誤差的目的。
2.3 改進齒輪加工工藝
在改進齒輪加工工藝方面，有以下幾個方面需要重點關注。
（1）保持軸心的重合度。工裝卡具的底面存在一個固定的端口，是為了方便裝卡，這個端口與工作臺面存在一個很小的間隙，雖然間隙很小，但是仍然會出現偏心現象，端口無法消除，就需要在齒輪加工的過程中進行調整，將偏心位置找出來并回歸原位，或是使用可調端口的卡具代替固定端口的卡具。更重要的是，在生產過程中，嚴格遵照加工工藝規(guī)定，在固定時間內認真檢查芯軸跳動，固定時間一般是指在每班生產前，也可以根據實際生產情況另外制定。
（2）仔細檢查刀具。一名齒輪生產者的基本功就是選擇刀具、加工刀具。在正式加工生產齒輪之前，首先要根據加工圖紙標注的齒輪情況選擇合適的刀具，尤其是刀頭部分，材料、刀刃角度、前后角改進，都要符合待加工齒輪的要求，對于不符合條件的，必須立即重新磨制改刀。生產工藝中明確規(guī)定了刀具的使用壽命、進刀量，規(guī)定了單把刀具加工齒輪的數量。因此，當刀具達到規(guī)定好的加工齒輪數量時，必須更換刀具，以減少因刀具磨損導致切削力增大而產生的誤差。
（3）提高滾齒加工精度。滾齒加工是當前齒輪加工中比較常用的方法。該方法是使用滾齒機進行齒輪加工，滾齒機的精度比較高，與之配套的滾刀必須配套使用，若是出現高機低配的現象，就會大大影響齒輪加工的精密度。為了提高加工精密度，可以從四個方面加以關注。①關注機床的回轉中心與齒輪中心的重合性，以減少齒輪徑向誤差。②提高工作臺蝸輪的副回轉精度，降低傳動鏈的不均勻振動，以降低公法線的長度誤差。③調整機床、平臺、刀架、刀具、齒輪的垂直方向的同軸性，調整并對正頂尖中心與回轉中心，達到提高差動掛輪精密度的目的。④滾齒加工之后的預留磨量不需要過多留存，以免出現打磨過度而誤傷齒輪表面滲碳硬度層，影響后面的淬火效果，導致不必要的誤差產生。
（4）提高加工基準面的精密度。加工基準面是加工坐標的基礎，依照加工坐標可以較好地保證基準孔的裝配精度，因此，對于加工基準面的精密度必須嚴加關注。
（5）提高熱處理的能力。齒輪加工過程中的不同的熱處理，是為了保證后續(xù)工序的順利進行，是為了保證齒輪的生產性能。掌握住熱處理的準確度，對提高齒輪質量，降低齒輪加工誤差也是至關重要的。所以要對齒輪的熱處理進行嚴格控制。
（6）調整齒輪生產工藝，對精度要求較高的齒輪（如8級精度），可采用熱處理后進行二次切削的工藝。隨著刀具材料和壽命提高，目前，對精度要求較高的齒輪，多使用直接熱處理再加工的工藝代替磨齒工藝，大大提高了生產效率和齒輪加工精度。
3.結論
隨著科技的進步，新設備的研發(fā)使用，齒輪加工技術必然會得到不斷提升，隨著精密加工工藝水平的改進，廣大科研工作者與生產者必然會研究出更多的解決方案，齒輪加工誤差必然會得到更完美的解決。
參考文獻：
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篇3
Abstract: This article refers to the combination of the numerical control processing and the technology of straight bevel gear processing, based on the formidable CAM function of UG. First, the cutting tool will be established and also the track of the straight bevel gear knife will be computated.Second, the straight bevel gear will be verified, simulated andprocessed. Finally the numerical control procedure will be finished after the post positioned processing.
關鍵詞： 直齒錐齒輪；UG；CAD/CAM
Key words: straight bevel gear；UG；CAD/CAM
中圖分類號：TH164文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0041-02
0引言
我國傳統(tǒng)直齒錐齒輪加工方法主要是利用傘齒刨。但是，如果直齒錐齒輪的錐角接近90度，利用傘齒刨加工是非常困難的。本文將數控加工與直齒錐齒輪加工技術相結合，基于三維工程軟件強大的造型功能及相關接口技術，利用VC++創(chuàng)建參數輸入人機界面及軟件數據傳輸通道，嘗試開發(fā)一種新的基于數控機床的直齒錐齒輪加工方法。這里利用UG強大的CAM功能，可完成直齒錐齒輪的加工仿真及數控代碼生成。
1UG/CAM下刀具的建立
進入UG/CAM環(huán)境下，在Manufacturing Create工具條上選擇Create Tool，（圖1）。這時出現如圖2所示的Create Tool對話框，在Type中選擇mill_multi_axis（多軸銑），并且在Subtype中選擇Retrieve Tool類型的刀具。點擊Apply按鈕進入Library Class Selection對話框，雙擊End Mill（non indexable）進入Search Criteria對話框，選擇Millimeters點擊OK，進入Search Result對話框（圖3），在刀具列表中選擇所需的刀具，OK退出，刀具創(chuàng)建完畢。
在仿真時，刀具的顯示類型為Assembly類型，刀具就顯示為實際形狀的刀具。選用實際形狀的刀具的優(yōu)點是，在仿真時可以逼真的模仿實際走刀軌跡和切削，并且可以檢查刀具、刀柄與零件是否干涉。
2UG/CAM環(huán)境下刀軌的產生
在有刀具和三維零件圖的條件下，UG/CAM下加工直齒錐齒輪，首先是要生成毛坯。直齒錐齒輪的毛坯形狀應該是直齒錐齒輪無齒形時的形狀。在UG的modeling環(huán)境下生成毛坯，首先調入要加工的齒輪，然后用Through curves功能修補曲面，使直齒錐齒輪的齒不可見，如圖4為直錐齒輪的毛坯形狀。生成毛坯有助于在模擬仿真時清楚地觀察毛坯切除情況、干涉問題等。在實際加工時也需要這樣形狀的毛坯，毛坯可以利用車削等加工方法生成。
接著是建立一個加工并且調入已有的刀具軌跡文件，在UG的CAM環(huán)境下完成。Application/manufacturing進入CAM模塊，首先，在operation navigator中對workpiece進行操作，以確定加工的毛坯。點選Blank和select，選擇圖4的所有外表面，完成毛坯的創(chuàng)建。為了便于以后操作，用Blank功能把修補的毛坯曲面隱藏，復原直齒錐齒輪外形。
然后是工藝方法的創(chuàng)建，在Manufacturing Create工具條上選擇Create Operation，這時出現如圖5所示的Create Operation對話框，在Creation Operation中的Type各選項中，選擇mill_multi-axis即多軸銑功能。在Creation Operation的對話框中添入基本繼承信息如圖5所示。Use Geometry中選擇workpiece，其將作為父類，name為VARIABLE_CONTOUR的操作將作為子類，從而繼承了父類的毛坯特征。Use Tool中選擇已經創(chuàng)建好的刀具，VARIABLE_CONTOUR操作將會生成此刀具軌跡。
Use Method選項是選擇加工精度，可選擇粗、精和半精加工。其他各選向可由自己定義，不再贅述。點擊Apply，進入加工參數設置對話框，點選part和select選擇要加工的一個齒面，驅動方式即Drive Method選Tool Path，并點選右側圖標，在刀具軌跡文件的存儲路徑下選擇刀具軌跡文件；刀軸控制即Tool Axis選Same as Drive Path；其它設置不再贅述。參數設置完成后，點選Generate選項，生成刀具軌跡線，如圖6所示。
3UG/CAM校驗、模擬加工直齒錐齒輪
完成一個加工操作之后，可以利用UG的加工校驗（verify）功能來檢驗所建立的一個操作的可行性。在校驗的模式下可以看到刀具軌跡的生成及刀軌的形狀，也可以進行干涉檢查。加工檢驗有兩種方式：Replay和Dynamic，在Replay方式下可以清楚的看到生成在待加工的零件表面上的刀具軌跡線，及刀具沿著刀具軌跡線的動態(tài)走刀；在Dynamic方式下，可以看到利用定義好的刀具加工已定義的工件毛坯（blank）的動態(tài)過程,在此方式下可以看到刀具切削工件毛坯，走刀完畢可以看到加工好的零件形狀。
利用UG本身的有關功能，在仿真過程中實現由刀具切削刃所形成的錐面與被加工齒輪的被加工面相切，這樣才能保證加工方法的正確性。所有的操作都完成了，就要進行模擬加工（simulate）。模擬加工直齒錐齒輪可以看到與實際加工相符合的加工過程，同時檢查利用以上的所有操作是否正確。本課題是采用自行研制的夾具來裝夾工件，目的是想通過該夾具的兩軸聯動與刀具的往復運動來完成這次銑削任務。加工仿真的正確與否直接關系到數控代碼是否正確。而代碼是該夾具的兩軸轉角的來源，所以有的操作都完成了，就要進行模擬加工（simulate）。模擬加工直齒錐齒輪可以看到與實際加工相符合的加工過程，同時檢查利用以上的所有操作是否正確。本課題是采用自行研制的夾具來裝夾工件，目的是想通過該夾具的兩軸聯動與刀具的往復運動來完成這次銑削任務。加工仿真的正確與否直接關系到數控代碼是否正確。而代碼是該夾具的兩軸轉角的來源，所以仿真至關重要。模擬如果沒有問題就可以進行下一步：后置處理。
4后置處理
利用UG加工模塊產生刀軌，首要目的是為了加工工件，但不能將這種未修改過的刀軌文件直接傳送給機床進行切削加工，因為機床的類型很多，每種類型的機床都有其獨特的硬件性能和要求，比如它可以有垂直或是水平的主軸，可以幾軸聯動等。此外，每種機床又受其控制器（controller）的控制，控制器接受刀軌文件并指揮刀具的運動或其它的行為（比如冷卻液的開關），但控制器也無法接受這種未經格式化過的刀軌文件，因此，刀軌文件必須被修改成適合于不同機床/控制器的特定參數，這種修改就是所謂的后處理。它是復雜零件計算機輔助設計和實際機械加工之間的一條連接樞紐，是將理論設計轉化為實際生產的重要環(huán)節(jié)，也是CAD/CAM一體化過程中不可缺少的組成部分。后處理最基本的兩個要素就是刀軌數據（Tool Path Data）和后處理器（Postprocessor）。
本方案利用五軸功能生成刀具軌跡，其生成的數控代碼中的A、B軸數據是工件圍繞X、Y軸旋轉的變化角度，X、Y、Z數據即為刀具做往復運動所到達的兩個位置點的坐標。A,B數值可作為繞X,Y軸的角度值去控制兩個步進電機的轉動，是進行實際加工必須提取的數據。所以在后處理的時候選擇五軸功能進行后處理。
以下為用盤銑刀加工外錐齒輪的數控代碼及仿真圖形（圖7）：
%
N0010 G40 G17 G94 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
:0030 T00 M06
N0040 G1 G90 X-23.3795 Y-46.1175 Z.76 A358.294 B109.92 F250. S0 M03 M08
N0050 X-14.9755 Y-70.5532 Z1.1403
N0060 X-14.9594 Y-70.5355 Z1.1404 A358.106 B111.121
N0070 X-23.3344 Y-46.1197 Z.7602
N0080 X-23.3893 Y-46.0919 Z.76 A357.918 B112.323
N0090 X-15.0434 Y-70.5177 Z1.1403
N0100 X-14.9916 Y-70.5709 Z1.1393 A358.481 B109.118
N0110 X-23.3247 Y-46.1751 Z.7595
N0120 X-23.1807 Y-46.1971 Z.76 A358.632 B108.517
N0130 X-14.9245 Y-70.5849 Z1.14
N0140 X-14.9816 Y-70.5604 Z1.1385 A358.851 B107.613
N0150 X-23.3807 Y-46.1971 Z.76
N0160 M02
上述代碼中的A，B數值可作為繞X，Y軸的角度值去控制兩個步進電機的轉動，與刀具往復運動配合，完成一個齒面的展成加工。然后步進電機4控制B軸轉動分度，加工下一個同側齒面，直至完成所有齒。另一齒面加工可將刀具往復運動改在X軸的另一側，采用另一套行程開關來控制。圖7為在UG下利用相應盤銑刀完成的幾組不同參數的直齒錐齒輪的效果圖。
此外，在利用UG后處理功能生成數控代碼時經常遇到這樣的問題：在控制刀軌程序中已經編譯好刀具的走刀次數，但是，在生成的數控代碼中往往會隨機增加幾條指令。例如：在刀軌文件中編譯刀具從齒輪小端A點走到大端B點，那么，生成的代碼中應該只有兩條指令，而實際生成的代碼中卻有3條或者更多指令，為什么會增多這些指令呢？經過多次反復試驗得出，這些隨機增加的指令中的數據點都是在如上所述中AB直線上的任意點，是刀具在行走過程中隨機抽取的點。對于該類問題應該這樣解決：每次加工仿真時都要重新調用改變參數后的刀軌文件以及被加工的齒輪，這樣加工過程不會受到前一次仿真的干擾。
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篇4
關鍵詞：超硬滲碳淬火齒輪的修復加工；齒輪線切割半精加工加工方案的確定；齒輪精度的保證
中圖分類號：TG62 文獻標識碼：A
堆料機轉臺上設置的立式減速器輸出軸上的小齒輪與回轉支承的外齒圈嚙合，實現堆料機的回轉運動。大型堆取料機中堆料和取料驅動裝置，是堆取料機核心部件，大都采用進口配套零件。現場安裝小齒輪發(fā)現干涉問題通常有以下兩種解決方案。
1 分解已安裝的堆取料機設備主體部分，重新加工上下回轉平臺。
2 采取調整堆料和取料驅動裝置小齒輪參數方法，重新制造或利用現有齒輪修復。
經研究認為第2種方案切實可行：更換大型堆取料機的堆料和取料驅動裝置小齒輪，取料驅動裝置為核心部件。需現場測繪分析與齒輪參數的計算，利用原齒輪重新加工，此方案工期短、費用低。
一、現場測繪結果
經檢測外齒輪面齒硬度為HRC59～61，淬硬層深度9mm，內花鍵及齒輪心部硬度HB270～280。
取料機回轉驅動裝置小齒輪參數：中心距1730±0.115（原設計給定）。通過計算大小齒輪實際安裝中心距1725；變?yōu)橄禂稻鶠?0.5。公法線長度實測值：159.21mm。
二、重新計算小齒輪參數
取料機回轉驅動裝置小齒輪計算后設計參數：小齒輪參數：模數20mm；齒數18mm；齒寬180mm；變?yōu)橄禂?0.274；螺旋角0°；壓力角20°；齒頂高系數1；齒根高系數0.25；分度圓直徑360；齒頂圓直徑407；跨齒數3：公法線平均長度154.397。齒輪精度等級按GB/T10095-1988 7級。
三、堆取料機回轉驅動裝置小齒輪修復方案的確定
方案1。按常規(guī)加工方法，將齒輪整體退火、加工、滾齒、滲碳淬火、磨齒等工序。熱處理退火和重新淬火工序，非常難以控制，由于齒輪外齒硬度高，內花鍵銳角多且以成品，發(fā)生外齒開裂和內花鍵變形概率非常大。
方案2。采用電火花切割加工設備，利用其連續(xù)移動的絲電極（接負極）與工件（接工件）在工作夜中的脈沖來放電，蝕除金屬的特性加工齒輪。
電火花切割加工設備，主要用于模具制造。在樣板、凸輪、成型刀具、精密細小零件的加工。高硬材料的加工尤為突出，且對其加工工件綜合性能影響甚微。但是，加工表面粗糙度及加工精度與齒輪各項精度指標還有一定差距。最后，決定增加磨齒工序來保證齒輪各項精度指標。
兩種加工方案的確定調研結果如下。
方案1。熱處理可采用先進真空退火和淬火處理，齒輪變形和開裂的可能性大為降低，但其風險性仍然在20～30%左右。且價格非常昂貴。
方案2。取料小齒輪淬硬層分別減薄至6.476mm和6.4555mm，在國家標準滲碳齒輪模數18和20的淬硬層深度為5～10mm范圍之內。所以，此種方案對小齒輪的使用和壽命均不產生影響。加工價格僅為方案1的三分之一。
兩種方案經研究比較，采用方案2具有可靠強、周期短、生產效率高、價格低等優(yōu)點。
四、取料機回轉驅動裝置小齒輪修復加工
a.在加工過程中，堆取料機回轉驅動裝置小齒輪裝卡找正和加工產生了矛盾，一般加工設備，按齒輪形狀特點，卡內孔按外圓結合劃線找正，加工外部齒形。電火花切割加工設備，需按內孔及定位面找正，為此設計的小齒輪修復加工工裝。
小齒輪修復加工工裝的作用，就是解決小齒輪在修復加工過程中無法裝卡的問題。利用小齒輪精加工內孔，配車小齒輪修復加工工裝基準A尺寸，在用4個沉頭螺栓，將小齒輪與小齒輪修復加工工裝聯接為一體。按內花鍵齒頂圓找正，找正精度小于0.005mm，車小齒輪修復加工工裝內孔成。
b. 按內花鍵齒頂圓找正，找正精度小于0.005mm，磨齒各部尺寸成。
五、加工后齒輪檢測方法
堆取料機回轉驅動裝置小齒輪修復加工后各項精度指標的檢測利用德國克林根貝爾格PEF1200齒輪檢測儀，檢測堆、取料機回轉驅動裝置小齒輪各項指標，均達到或超過設計標準。
利用電火花切割加工設備半精加工超硬滲碳淬火齒輪，然后精磨齒輪成品修復技術，為超硬滲碳淬火齒輪加工提供一種嶄新的工藝技術方法。電火花切割加工齒輪工藝技術，在齒輪加工在領域作為精加工手段，為超硬滲碳淬火齒輪加工提供一種新的技術方法和工藝手段。兩種加工設備組合，產生新的齒輪加工工藝方法。每每技術取得重大突破和進步時，都是由無數項新技術積累的結果。從量變到質變的過程。對問題認識和理解方法，對設備特點了解并靈活的運用到工作中去。
參考文獻
篇5
1．1前言
隨著現代工業(yè)生產的不斷發(fā)展，硬齒面和高承載能力的齒輪應用變得越來越廣泛。在一定的程度，提高齒輪表面質量和優(yōu)化齒輪齒形，能夠提高它的承載能力、使用壽命，還可以降低工作噪音。齒輪是應用最為廣泛的傳動部件之一，因此，研究一種能夠改良齒輪傳統(tǒng)加工中不足的方法是很有必要的。
傳統(tǒng)的機械式物理加工齒輪方法，都不可避免地會產生齒輪沿齒寬方向產生中凹現象，造成齒輪的形狀和性能都不能符合要求[2]。而且存在刀具磨損、加工精度不高、噪音大、成本高等缺點。電化學加工作為一種新興的加工方法，有成本較低、加工表面質量好、不受齒面硬度限制、無殘余應力等諸多優(yōu)點，用于齒輪修型，對輪齒沿齒寬方向進行齒向修鼓，這有利于齒面上載荷呈均布狀態(tài)，提高齒輪的疲勞壽命，降低其磨損和嚙合噪聲。
2、齒輪修型的現狀
齒輪修形經歷了傳統(tǒng)機械修形和非傳統(tǒng)加工方法修形，它們之間的工藝是完全不同的。傳統(tǒng)的修型方法主要有手工修型、剃齒修形、數控修形等，但都有一個共同的缺點就是：加工受齒輪表面硬度限制，而且有比較大的工具損耗。齒向修形通常是齒輪端部修形和鼓形修形的總稱。
圖1.1齒端修形圖1.2鼓形修形
無論是齒端修形還是鼓形修形，目的都是使齒輪嚙合首先發(fā)生在靠近齒寬中間的部分，然后過度到全齒寬，而且能夠增大齒輪接觸面積和承載面積，因此能夠提高齒輪壽命和承載能力。
3、電化學齒輪修型加工原理：
3.1 電化學齒輪修型原理
電化學齒輪加工是建立上電解加工的基礎上的，但兩者又有所區(qū)別。
電化學齒輪加工以齒輪為陽極，利用電化學腐蝕的原理，通過控制陰極沿齒向按一定的速度規(guī)律變化，加工出符合修型形狀和修型量的修型齒輪。研究表明，脈沖電化學加工能明顯改善加工中電解液流場的狀況，從而提高被加工齒輪表面的質量。只要適當控制加工中移動陰極的速度和加工間隙，就可以達到準確修形的目的[6]。
電化學齒輪加工的陰極相對工件是不進給的，只是沿齒向按一定的速度規(guī)律運動，利用停留時間與去除量成正比的關系加工出齒形。因此陰極的形狀簡單， 要與電解加工區(qū)別開來。
4、電化學齒輪齒向修形加工控制系統(tǒng)設計
4.1本控制系統(tǒng)主要是在建立電化學腐蝕加工用于齒輪修形的數學模型的基礎上，根據該數學模型用可視化編程軟件Visual Basic來設計實時控制加工過程的軟件。現概括如下：
(1)本控制系統(tǒng)的齒輪修形的成形方法是移動式成形陰極法。
（2）根據移動式成型陰極法方案中陰極移動的規(guī)律，建立金屬去除規(guī)律的數學模型。
（3）驅動方面采用步進電機，因為步進電機是數字化的電機，通過發(fā)送脈沖就能控制它做變速的步進運動，非常適合本實驗中陰極運動的控制。
（4）軟件方面選用VB來編寫可視化的程序，通過人機界面交換信息，輸入參數后輸出控制脈沖，并反饋出主要的參數，方便監(jiān)控整個過程。
4.2齒輪電化學修形的數學模型
齒輪電化學修形過程主要經過陰極快速靠近、勻加、減速加工階段和快速退出三個階段，主要參數有瞬時速度、加速度、蝕除時間、蝕除量等。
(1)勻速部分的速度為：;加速部分的平均速度
加速部分的加速度a和時間，超程部分的時間還有勻速部分的時間分別為：
; ; ;
h1—快速靠近部分的長度h2—加、減速部分的長度
h3—勻速部分的長度t—加工所耗的總時間
圖2：加工過程的V—H圖
瞬時速度的計算：可以用平均速度代替整個小段的瞬時速度。那么在編程的時候，就可以用遞歸的方法計算任意時候的速度了。
=+
(2)蝕除量公式的推導
由電化學加工金屬蝕除速度公式,那么可以知道蝕除量與時間成正比,即,其中i為電流密度，不為常數，受電壓、電阻率、間隙等因數影響。
因此只要給出初始間隙h0,電流效率、電化學當量和電壓U，就可以計算每一段的蝕除量。
4.3控制程序界面設計
程序有參數輸入、參數反饋、操作按鈕三大部分組成，下面分別具體介紹：
（1）參數輸入部分：參數輸入只設置齒輪寬度、齒數和模數三個輸入文本框。
（2）參數反饋部分：參數反饋的作用是將必須的當前加工參數實時反饋在用戶面前，起監(jiān)視控制的作用。反饋部分主要顯示當前陰極的位置，對應的蝕除量，還有運行速度、加速度等參數。最后，在加工完畢后還應該顯示齒輪修型后的輪廓圖，這是實驗的最終結果。
（3）操作部分：操作按鈕是使用者修改輸入參數、控制加工狀態(tài)、初始化程序的工具。
4.4模擬實驗結果及分析
程序的界面如下圖所示。能夠做到實時反映加工過程中主要參數，便于用戶的監(jiān)控。實驗得出的齒輪齒向輪廓線，齒端部分由小到大光滑過渡，修形量最大達到19um,齒廓曲線比較理想，基本達到預期的效果。加工出來的齒輪粗糙度明顯降低，沒有殘余應力，沒有毛刺和飛邊，同時加工精度較高，優(yōu)勢明顯突出。:
圖3：電化學齒輪修形控制系統(tǒng)界面
5、結論與展望
齒輪作為最常用的機械傳動部件，使用相當廣泛。隨著現代化工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是汽車工業(yè)、重型機械工業(yè)等行業(yè)，對齒輪的受載能力和精度水平要求更高。提高齒輪的受載能力，除了在制造材料、齒輪選擇、后處理等方面下工夫以外，必須對齒輪進行輪廓修形。因此，電化學齒輪加工作為一種全新的化學加工方法，加工出來的齒輪表面質量高，承載能力提高，加工精度要高，而且這些齒輪工作時噪音小，使用壽命增長。
參考文獻
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篇6
關鍵詞：齒輪加工機床 綠色制造技術 發(fā)展趨勢 分析研究
中圖分類號：TG61 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（c）-0049-02
作為一項結構復雜和技術含量比較高的機械設備，齒輪加工機床有著非常廣泛的應用范圍，目前齒輪加工機床已經成為了船舶、機械工程、摩托車和汽車等多個行業(yè)中的最為重要的裝備。隨著我國近幾年汽車工業(yè)的快速發(fā)展，我國有著越來越高的齒輪需求量，而且對齒輪加工的成本控制、成本質量和生產質量等要求也越來越高。所以對于齒輪加工機床的要求也越來越高，近幾年齒輪加工機床的綠色制造技術已經成為了這方面的主流技術。
1 齒輪加工機床制造的綠色性問題
隨著先進制造技術和數控技術的快速發(fā)展，加上越來越高的齒輪加工的要求，目前國際上的齒輪加工機床已經呈現出網絡化、智能化、柔性化、自動化、功能復合化、高精度化和高效化等方面的發(fā)展趨勢。隨著近幾年相關部門為車間環(huán)境和生產所制定的規(guī)律法規(guī)也越來越嚴格，所以綠色制造技術已經成為了目前齒輪加工機床主要的發(fā)展道路。屬于齒輪加工機床綠色生產技術的干切削機床早在德國漢諾威2001年的emo的機床展上就已經出現了，并且正逐漸擴大著發(fā)展的規(guī)模和市場。齒輪加工機床有著非常廣泛的應用范圍，所以其綠色制造技術受到了各方面廣泛關注的重視，例如：日本的三菱重工和美國的格里森等一些國際企業(yè)都在大力研究干滾切加工技術這種綠色制造技術。目前我國在齒輪加工機床方面已經實現了產業(yè)化的發(fā)展，但是對于綠色制造技術方面還存在很多問題，關于這方面的研究還比較落后。通過對齒輪加工機床的市場和成本進行分析，齒輪加工機床綠色制造技術并不是只有干滾切齒輪加工機床這一種，還需要對這些方面進行考慮和思考：（1）對機床結構進行優(yōu)化，減少材料的浪費。（2）保證減少能源的消耗，提倡節(jié)能。（3）能夠很大程度上減少噪聲的污染。（4）減少對切削冷卻液和冷卻油的使用，從而降低生產過程中對環(huán)境的污染和對工作人員的危害。（5）操作比較簡單，對操作中的安全進行保障。
2 齒輪加工機床綠色制造技術的分析
2.1 干式切削技術
在齒輪加工機床中關于冷卻液的成本主要包括了油污與鐵屑的分離、工件清潔成本、管理成本、購置成本和使用成本等方面。根據相關的調查分析，很多人認為花費在冷卻液中的成本要比刀具和維護成本還要高。除此之外，冷卻液還會造成比較嚴重的環(huán)境污染，同時還會對生產工人的身體健康造成非常嚴重的危害。隨著人們對環(huán)境保護和身體健康的需求，冷卻液使用的減少已經成為了齒輪加工機床綠色制造技術的主要發(fā)展趨勢[1]。在齒輪加工機床的綠色制造技術中，干切削已經成為了熱點討論的話題，而且已經出現了冷風切削和微量切削等多種準干切削技術，干切削技術是目前一種高效、安全和清潔的齒輪加工機床綠色制造技術。目前國外很多的企業(yè)所使用的干式滾切技術都已經比較完善了。干式滾切技術和傳統(tǒng)的技術進行比較，能夠降低40%的刀具費、33%的電力費和100%的切削油費用，一共可以降低45%的加工成本；還能夠提高生產的質量；生產工作的環(huán)境也更加安全和清潔。
2.2 少無切屑加工技術
少無切屑加工技術是指使用精確成形的方式來進行零件加工的加工方式。作為無切屑的齒輪加工機床，齒輪冷軋機是一種綠色齒輪加工機床制造技術。不過這種齒輪加工機床綠色制造技術雖然能夠對原材料進行節(jié)約，但是存在噪聲大、高能源消耗等方面的問題。這種制造技術的發(fā)展還需要進行不斷發(fā)展。
2.3 數控化技術
對齒輪加工機床進行合理有效的數控化改造對齒輪加工機床的制造技術的綠色化有著非常有效的作用。
（1）數控化改造對簡化齒輪加工機床的機械結構有著非常好的作用，能夠有效減少其生產過程中所需要的原材料和能源，同時還能夠有效控制齒輪加工機床對環(huán)境的污染[3]。（2）在齒輪加工機床中使用數控化技術，能夠很大程度上對機床額自動化程度進行提高，同時還能夠對機床調整的時間進行縮短，從而提高了生產的效率。（3）數控化改造后的齒輪加工機床，能夠根據需要對進給量和切削速度進行調整，從而對加工的柔性進行調整，優(yōu)化切削的參數。（4）加入數控技術的齒輪加工機床具有電子化的人機交互界面，能夠對操作進行簡單化，而且還可以使用密封加工的方式進行生產活動，很大程度上減少了相關工作人員的勞動量，同時還能夠對操作的安全性進行提高，對工作人員的人身安全提供相應保護。
2.4 再制造技術
在對齒輪加工機床的綠色制造技術進行分析的時候，要能夠從循環(huán)的角度進行相應分析，要重視和關注機床資源的循環(huán)使用，即要能夠利用模塊化設計和可拆卸回收性設計等多方面的方法對一些已經淘汰了的資源M行回收利用，并能夠對其進行技術性的提升和再制造。齒輪加工機床是一種具有高回收率的設備，齒輪加工機床上的很多部件和資源都有著非常高的回收利用效率，而且在對淘汰了的設備進行再制造所需要的成本比較低，目前利用舊的齒輪加工機床進行再制造的成本往往只有新設備制造成本的50%作用[4]。通過對淘汰的齒輪加工機床進行再制造，設備中的很多零件可以得到利用，減少了因為焊接和鑄造零件而產生的環(huán)境污染，而且也能夠減少資源的浪費，同時也防止因為處理回收這些舊設備而造成嚴重的環(huán)境污染和能源消耗[5]。在對舊設備進行再制造的同時還能夠對設備進行升級，提高齒輪加工機床的精度和自動化程度，實現最終的節(jié)能結合提高生產效率的效果。
3 齒輪加工機床綠色制造技術的發(fā)展趨勢
根據經濟角度和環(huán)保生態(tài)學教學對齒輪加工機床綠色制造技術進行分析，目前其主要的發(fā)展趨勢就是對切削油進行有效控制或者是廢除。在齒輪加工機床的制造中，切削油的作用非常重要，但是其也產生了非常嚴重的危害和污染，不僅僅對造成嚴重的環(huán)境污染，對工作人員的身體產生危害，而且還需要對切削油進行管理、清洗和排除等多種工作，浪費了大量的人力和物力。所以真正消除了切削油的干式切削加工技術是齒輪加工機床綠色制造技術的主要發(fā)展趨勢。干式切削技術主要分為高速干式切削和低溫冷風干式這兩種的方式。在高速干式切削技術中采用切削油的量非常的少，所以在齒輪加工機床綠色制造技術上有著比較大的發(fā)展前途。
4 結語
通過對齒輪加工機床綠色制造技術進行分析，能夠明顯看出目前主要有高速干式切削、低溫冷風切削等類型的齒輪加工機床綠色制造技術，其中高速干式切削技術因為不消耗切削液、環(huán)保、成本低和高效等方面的優(yōu)勢，是目前以及未來齒輪加工機床綠色制造技術主要的發(fā)展趨勢和主要方向。通過齒輪加工機床綠色制造技術的應用，能夠減少因為生產而產生的環(huán)境污染和危害，并且減少了對相關工作人員的身體危害，同時還能夠減少成本以及能源的消耗，能夠推動齒輪加工機床走向可持續(xù)發(fā)展的道路。
參考文獻
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篇7
關鍵詞：行星減速器；齒輪軸；熱處理技術；加工工藝
我們知道行星減速器主要用于行星的減速作用，是連接傳動裝置傳輸減小動力的主要裝置，而齒輪軸是行星減速器中最為重要的裝置。齒輪軸性能的好壞以及機械加工工藝是否精湛直接關系到行星系統(tǒng)的安全，因此我們對于行星減速器的要求很高。在行星減速器的制作工藝過程中，行星減速器齒輪軸的熱處理技術以及機械加工制作工藝是判定行星減速器質量好壞的關鍵因素。在我們日常的生產工作中，通過科學的理論以及不斷地實踐總結，我們通過三級行星減速器的加工制作工藝，能夠準確的分析出減速效果，保證傳輸動力的精確度，并且使用壽命比傳統(tǒng)技術制造的壽命要延長。因此，筆者在實踐總結中，本文重點介紹行星減速器齒輪軸的熱處理與機械加工工藝研究。
一、行星減速器技術簡介
行星齒輪減速機又稱為行星減速機，伺服減速機。在減速機家族中，行星減速機以其體積小，傳動效率高，減速范圍廣，精度高等諸多優(yōu)點，而被廣泛應用于伺服電機、步進電機、直流電機等傳動系統(tǒng)中。其作用就是在保證精密傳動的前提下，主要被用來降低轉速增大扭矩和降低負載/電機的轉動慣量比。行星齒輪減速機主要傳動結構為：行星輪，太陽輪，內齒圈。行星減速機因為結構原因，單級減速最小為3，最大一般不超過10，常見減速比為：3/4/5/6/8/10，減速機級數一般不超過3，但有部分大減速比定制減速機有4級減速。相對其他減速機，行星減速機具有高剛性、高精度(單級可做到1分以內)、高傳動效率(單級在97%-98%)、高的扭矩/體積比、終身免維護等特點。因為這些特點，行星減速機多數是安裝在步進電機和伺服電機上，用來降低轉速，提升扭矩，匹配慣量。行星減速機額定輸入轉速最高可達到18000rpm(與減速機本身大小有關，減速機越大，額定輸入轉速越小)以上，工作溫度一般在-25℃到100℃左右，通過改變脂可改變其工作溫度。精密行星減速機因搭配伺服電機所以背隙等級(弧分)相當重要，不同背隙等級價格差異相當大，行星減速機可做多齒箱連結最高減速比達100000。
二、行星減速器工作原理與齒輪軸性能分析
目前，服務于工業(yè)中的行星減速器主要是有二級或者三級工藝加工生產的，這種加工工藝對于減速器齒輪軸的精度要求很高，所以制造行星減速器的要求會很高。行星減速器的工作原理主要是通過主動轉軸連接浮動齒套，再通過浮動齒輪將傳輸動力以及減速動力傳輸給太陽輪，太陽輪會將這兩種動力傳輸給分布在太陽齒輪周圍的太陽星輪，行星輪在旋轉的同時會會繞著太陽輪以及固定內齒輪轉動，通過以上的簡單分析，我們發(fā)現齒輪軸在行星減速器中的作用是必要而且是非常重要的，并且能夠起到關鍵性的作用，由此我們知道齒輪軸的重要性，齒輪軸作為行星減速器的核心關鍵技術，主要連接傳輸動力以及減速動力，所以行星減速器的齒輪軸建工工藝要嚴密并且精湛，否則會影響到整個行星氣器的安全以及使用。在齒輪軸的機加工過程中，制作齒輪軸材料的選擇也是重中之中，因為這直接影響到齒輪抽的使用壽命以及行星器的安全。齒輪軸主要是傳輸動力的中間介質，齒輪軸的工作形式要求其必須承受強大的壓力以及負荷，這對齒輪軸的性能要求極其高，因此，對于齒輪軸的材料選擇要求其首先具有耐磨性、以及承壓性。在這樣的條件下，一般性的首選材料是碳鋼，但選擇碳鋼之后首先進行淬火加回溫的不斷鍛造，以保證其耐磨性，這就是所謂的熱處理技術。熱處理技術是非常繁瑣并且要求極高的嗎，對于精度的要求非常高，并且必須達到要求才能使用，只有這樣才能保證齒輪軸的耐磨性以及承壓性，使其具有極高的綜合性能。
三、行星減速器齒輪軸熱處理技術與機械加工工藝研究
上文，我們已經簡單介紹了行星齒輪軸熱處理技術，以及行星齒輪軸的簡介，我們都已經基本了解行星齒輪軸的工作原理，那么，筆者將簡單介紹行星減速器齒輪軸的熱處理技術以及機械建工工藝的研究，以期望提高我國的行星齒輪軸熱處理技術與機械加工工藝。由于行星減速器齒輪軸的機構非常復雜，材料選擇也十分嚴苛，因此對于行星減速器的齒輪軸熱處理技術要求也極高，為了使得齒輪軸能夠更堅韌，保證其較強的耐磨性和抗壓性，充分發(fā)揮其優(yōu)良的性能，我們的熱處理技術主要是正火、調制、淬火加低溫調制。齒輪軸的機械加工工藝主要分為下料、鍛造、正火（預備熱處理）、毛坯粗加工、整體調制（中間熱處理）、半漕加工、滾淬火、低溫回火、（最終熱處理）、磨削、以及檢驗。這是齒輪軸機械加工工藝的過程，其中的任何一步都關系到齒輪軸最終形成的合格性能。因此，我們如果想要提高我國的行星減速器齒輪軸的熱處理技術以及機械加工工藝，就必須在這些步驟中多加研究。
本文筆者通過實際研究操作，重點介紹了行星減速器齒輪軸熱處理技術以及加工工藝的研究。齒輪軸質量的好壞以及處理技術的好壞將之間影響到行星減速器的使用效果。通過時間證明，優(yōu)化生產后的行星減速器比傳統(tǒng)知道工藝生產的使用效果要良好許多，使用壽命要延長一倍，穩(wěn)定性能也獲得了極大地提高，綜合性能分析性能要提高許多。但這并不是我們的最終目標，我們前進的腳步換不能懈怠，我們還需要不斷的努力研究，爭取做最好的行星齒輪軸熱處理技術以及機械加工工藝的研究。
作者:閆自有 單位:云南東源煤電有限公司一平浪煤礦
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InvoMilling 是一種外齒輪和花鍵加工工藝，具有無可匹敵的靈活性，對于小批量生產以及注重短時間內完成的生產都非常有吸引力。
InvoMilling1.0 是基于InvoMilling 技術開發(fā)的CAM 軟件包。通過簡單的工件參數輸入、加工策略選擇、刀具選擇等幾步操作即可生成機床所需的程序代碼。該軟件配合五軸機床后，通過一組刀具即可加工多種不同齒形的外齒輪或花鍵。
軟件通過3 個簡單的步驟生成InvoMilling 的完整數控程序：
1. 通過輸入零件圖紙中的齒輪參數來定義齒輪的幾何形狀。
2. 選擇加工策略，添加粗加工和精加工工序，從刀具數據庫中選擇要使用的刀具。
3. 在為您的機床自動生成NC 程序之前，模擬加工過程以驗證刀具路徑。
篇9
關鍵詞：齒輪加工 高效切削 刀具 涂層技術
中圖分類號：TG61 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0119-01
作為工程機械中重要的傳動元件，齒輪的加工質量對于工程機械的使用壽命及其在傳動過程中的平穩(wěn)性具有決定性的影響。高效切削工藝在齒輪加工中的應用，尤其是在加工設備以及加工刀具中的應用，對于提升工程機械齒輪的加工質量，解決其低自動化生產加工問題作用重大。
1 高效切削在工程機械齒輪加工設備中的應用
高效加工設備的應用是高效切削在工程齒輪加工中，解決低自動化生產下的加工問題，提高其加工效率的重要實現途徑之一。其運用的高效加工設備主要包括數控成形磨齒機、高效數控滾齒機以及車銑復合中心等。
在工程機械齒輪技工實踐中，磨齒通常是齒輪加工的重要環(huán)節(jié)之一，在磨齒加工中，多運用展成法進行齒輪磨削，然而這傳統(tǒng)的磨削方法存在著磨削效率不高，加工設備結構復雜等缺陷，不利于工程機械齒輪生產效率的提高。將高效切削引入其加工過程中，應用成形磨齒技術代替展成法磨齒，可大幅提升齒輪的磨削效率，約為展成法磨齒的2倍。然而運用成形磨齒技術的缺陷就在于初期的燒傷與磨削裂紋等問題長期無法得到有效解決。隨著數控技術的發(fā)展及其在磨齒機中的運用，結合大流量冷卻裝置等的研發(fā)運用，工程機械齒輪的成形磨齒發(fā)存在的弊端也就迎刃而解，而且有效運用數控成形磨齒技術，在工程機械齒輪加工中，還可實現齒向與齒形的修形，以提升齒輪在傳統(tǒng)過程中的平穩(wěn)性，還有助于其磨削精度的大幅提升。
數控滾齒機具有高剛性特征，伺服功能強大，滾刀頭驅動功率相對較大等特征，在工程機械齒輪加工中的應用，可充分發(fā)揮其數控伺服功能強大、高滾速等優(yōu)勢，實現滾齒過程中的溫度補償，是齒輪加工中一種高效的加工設備。高效數控滾齒機在實際應用過程中，滾刀轉速蘇范圍比較廣泛，約在200～1500 r/min之間，相較于常規(guī)的滾齒機滾速范圍（800～1800 r/min）而言，滾刀的旋轉速度大幅提升，可實現加工過程中滾刀的高速旋轉。同時，高效數控滾齒機在操作過程中采用七軸四聯動，主軸與分齒的展出運動無須掛輪，僅需以機械連鏈為載體便可實現，而且運用數控軸驅動的進給系統(tǒng)，可實現徑向與軸向的自動變速進給與軸向L循環(huán)。加之，此種機床的具有較高的智能化水平，可依據工件自動找正數據進行串刀量的準確計算，促進加工中自動串刀的實現，有助于解決齒輪生產加工中低自動化水平的問題。此外，高效數控滾齒機具有較高剛性，齒輪切削過程中可實現工件的液壓自動夾緊，減小了切削過程中的振動，在提升齒輪傳動中的穩(wěn)定性的同時，有助于延長其使用壽命。在工程機械齒輪加工實踐中，滾刀的切削力度及其磨損情況均可通過操作面板觀察實現，完成加工后，還可實現齒輪的齒向與齒形誤差的自檢，有助于提升齒輪加工質量。
隨著數控技術的快速發(fā)展，在工程機械齒輪加工中，數控化設備得到了廣泛地應用，對于提高齒輪加工與切削效率意義重大。其中車銑復合中心實現了車削技術與銑削技術的有機統(tǒng)一，可在同一設備上實現五軸聯動，有助于一次性完成齒輪加工中銑齒、車削工序以及軸類工件裝夾，且在齒輪加工實踐中，轉速可高達1200 r/min，切削效率非常高。
2 高效切削在工程機械齒輪加工刀具中的應用
先進刀具在工程機械加工制造中的應用，對于提升切削速度，解決切削過程中滾刀崩刃以及滾刀磨損問題具有重要作用。在淬硬齒輪加工中，為解決齒輪淬火變形問題，多運用刮削技術對齒輪的加工質量進行改善。由于齒輪模數在8～14mm之間，因此，運用的滾刀多為合金刀片滾刀，這種焊接式的硬質滾刀在加工過程中切削的速度無法滿足要求，而且這種刀具需要較長的刃磨時間，且刃磨之后滾刀的精度及其容易受損，無法全面滿足高效切削的要求。基于此，在工程機械齒輪加工中，為充分滿足切削的速度要求，可將可更換刀片組合滾刀應用于切削加工實踐之中，相較于焊接式硬質刀具而言，其切削的速度可提升40%左右，而且還可獲得相當穩(wěn)定的齒輪加工質量。同時，運用這種先進刀具，在齒輪加工過程中，不需要刃磨，提升了加工的速度。在加工過程中，若單個刀片的磨損量超出要求，可更換另外的切削刃或刀片，省略了拆卸刃磨環(huán)節(jié)，在節(jié)省換刃時間的同時，還減少了加工原材料的同時，有助于加工成本的降低。
另外，在工程機械齒輪加工實踐中，在制齒加工中，滾齒工藝是核心的工藝技術，在滾齒加工中，占有超過70%的比重。然而在滾齒加工中，常規(guī)滾刀多以高速鋼為其主要材質，這就造成了在滾齒加工中，若切削速度大幅提升，就極其容易引發(fā)滾刀磨損量增大等問題，減少了滾刀的使用壽命，同時也增加了加工成本。針對這一問題，隨著涂層技術的飛速發(fā)展，高速鋼滾刀涂層技術在滾刀工藝在應用非常廣泛，例如，運用ALCrN、TiNC等的滾刀涂層處理技術，在齒輪加工中的應用，對于改善滾刀的質量，提升加工效率作用巨大。涂層處理技術的主要優(yōu)勢在于防止?jié)L刀崩刃問題出現，提高滾刀的耐磨性、耐熱性，并減小滾刀在切削過程中的切削摩擦力。以M42刀具材料為例，在其應用工程中，經TiN涂層涂層處理，其涂層滾刀效率可大幅提升，切削速度可達145 r/min左右。由此可見，在工程機械齒輪加工中，加大進給量以及全面提升滾刀的轉速是實現高效切削的最有力的途徑。在切削速度提高的同時，可快速排出切屑，從而減輕切削熱，可降低齒輪加工中冷卻使用成本，還可獲得環(huán)保效應。
綜上可見，高效切削在齒輪加工中的應用主要通過加工設備以及先進刀具兩方面實現，在提高了工程機械齒輪加工中切削效率、降低加工勞動強度的同時，還可獲得高質的加工產品，對于促進機械制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要意義，是齒輪加工的必然趨勢。
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關鍵詞：插齒刀；變位系數；變位截面；原始截面
中圖分類號：K87 文獻標識碼：A
1插齒刀
插齒刀是齒輪刀具比較普遍的一種，它是利用一對齒輪嚙合或齒輪與齒條嚙合的原理加工的。加工時，刀具與被切齒輪的瞬心線彼此作無滑動的純滾動，被加工齒輪的齒形是刀具切削刃連續(xù)位置的包絡，也就是展成法。利用展成法加工有很多優(yōu)點，如被加工件的精度較高，加工生產率高，而且模數相同、齒形角相同而齒數不同的齒輪可以同一把刀具加工。插齒刀是通過展成法在插齒機上加工圓柱形工件的刀具。插齒刀可用來加工各種形式的圓柱齒輪如：直齒、斜齒、人字齒輪及內齒輪。加工齒輪的精度較高，但加工生產率不及滾齒加工。它是加工塔齒輪及內齒輪的主要刀具。另外插齒刀加工時，刀具的齒距累積誤差和機床傳動鏈的累積誤差都會反映到工件上，因而在一定程度上限制了插齒加工精度的提高。
2變位系數
由于插齒刀在切削時需要連續(xù)工作，所以設計插齒刀時就把它設計成連續(xù)變位的形式。為了使插齒刀有前角及后角，將它的前刀面和頂后刀面做成圓錐面。插齒刀頂刃面和側刃都有后角，自前刀面向后尺寸在逐漸縮小。這時插齒刀從前刀面開始沿著軸線各端截面中，直徑和齒厚都不相同。也就是外徑離中心軸線是不斷變化的，這種變化就是一種變位。在端截面中插齒刀有著不同變位系數。在前端面的變位系數最大，后端面的變位系數相對來說較小，有的情況是負變位，如果在端截面內某一截面內的變位系數為零，那么這個端面被稱為原始截面，在原始截面中插齒刀分圓齒厚齒高和頂圓直徑、根圓直徑均為標準數值。在原始截面前的各端截面中變位系數為正值，在原始截面后面的各端截面中變位系數為負值。變位系數不為零的其它端截面，可以叫做變位截面。
插齒刀在重磨后它的頂刃中心方向移入，頂圓直徑和分圓齒厚都相應在減小。而側刃仍為同一基圓漸開線，所以插齒刀的每個端剖面可以看作是變位系數不同的直齒齒輪。在插齒刀的設計中計算前端面的尺寸及總磨厚度面進行的插齒刀最大變位系數和最小變位系數的選擇，是插齒刀設計的關鍵。
確定插齒刀最大變位系數時要考慮插制工件的質量，刀具是否耐用和刀齒頂刃的強度三方面的因素。在實際設計中插齒刀的最大變位系數愈大，這時插齒刀的側刃的工作部分距基圓較遠，其曲率半徑也較大，包絡出的齒輪的齒面殘留面積小，在其它情況相同的條件下，如在相同的圓周進給量的情況下，被加工件的表面光潔度較高，加工質量較好。但是隨著最大變位系數的增大，插齒刀的頂刃寬度會變小，由于插齒刀插制工件時切削工作大部分是由頂刃切削完成的，約有一半的金屬是由齒頂刃切除的，切削力和切削熱在此處較為集中，頂刃極易磨損，另外，如果齒頂寬度減小的話，刀具耐用度和刀齒強度也會降低，縮短了刀具的使用壽命，所以在設計時應使頂刃留有一定的寬度，保證插齒刀有足夠的耐用度和強度。
在實際設計中選擇插齒刀的齒頂寬時需要考慮插齒刀的齒數、插齒刀的齒頂系數以及插齒刀的最大變位系數。因為在其它條件相同時，變位系數愈大、齒數愈少、齒頂高系數愈大，則齒頂寬度愈小。
另外最大變位系數愈大，就會產生齒輪過渡曲線干涉的情況，由于插齒刀的側刃是漸開線，切制齒輪時齒輪齒廓某點上部是漸開線齒，此點下部是過渡曲線，過渡曲線不參加嚙合，這一點就是漸開線的起始點。插齒刀的變位系數愈大的情況，其曲率半徑較大，過渡曲線起點高，用插齒刀加工出的齒輪和共軛齒輪嚙合時，當齒角碰到過渡曲線則發(fā)生干涉，當其它條件相同時，增大變位系數、減小插齒刀的上齒高系數，以及減少插齒刀的齒數，都會增大過渡曲線干涉的情況。如發(fā)現過渡曲線干涉，可以減小插齒刀的變位系數或是增加插齒刀的齒數的方法。考試到以上兩點后可根據公式算出插齒刀的最大變位系數。
考慮到最大變位系數和插齒刀的齒數以及上齒高的數值都有關系，所以確定最大變位系數時要充分考慮進去，再通過計算得出既能保證齒頂寬度，又能保證不發(fā)生過度曲線干涉的最大變位系數。
在插齒刀的使用過程中如果總的重磨厚度大些，則重磨的次數會多，刀具的重磨次數決定了刀具的壽命，所以插齒刀壽命就會愈長。插齒刀的重磨后，前端面的變位系數就會改變，最后一次重磨后插齒刀變位系數為最小值。變位系數愈小，則插齒刀的可重磨次數愈多。但是變位系數愈小，則可能發(fā)生插齒刀齒頂在插齒的過程中，切入被加工齒輪的漸開線齒廓，稱為插齒刀的加工齒輪時的根切現象，如果產生根切現象，將會削弱齒根部的強度，所以應盡量避免。這種現象是由于有效嚙合線起點超越了極限嚙合點產生的。當插齒刀齒數增加、齒頂高度增加、齒輪的齒數減少時，就極易產生齒輪的根切現象。
同樣用齒數較少的插齒刀加工齒輪時，齒輪的齒角和插齒刀的齒要發(fā)生干涉，齒輪齒角將齒刀切去，這種現象稱為頂切現象。在增大被切齒輪的變位系數時也易產生項切。所以在實際設計插齒刀時為了避免插齒時產生根切、頂切等現象的產生，要根據所給條件驗算插齒刀的最小變位系數。合理地確定變位系數可以有效地避免頂切、根切、干涉以及齒頂變尖的情況發(fā)生。每個插齒刀只能切削一定齒數范圍的齒輪，否則不能保證被切齒輪的準確齒形。
結語
綜上所述要想合理地確定插齒刀的最大、最小變位系數，需要綜合多方面的因素考慮，精確地計算，才會使設計的插齒刀不發(fā)生齒頂變尖、過渡曲線干涉、以及根切、頂切等現象。
在設計專用插齒刀時，被切齒輪的模數、齒形角和齒數都已知的情況下，插齒刀的分度圓直徑和齒數可根據所用機床等按標準選定，然后就可以進行插齒刀最大變位系數的選擇，可根據齒頂變尖的限制條件來確定，然后再校驗一下是否會發(fā)生過渡曲線干涉，最后可根據齒輪不發(fā)生根切及頂切的限制條件來決定重磨至最后的插齒刀最小變位系數。
目前對于齒輪刀具的設計與制造，仍有許多問題有待深入研究解決。而要想真正掌握各種齒輪刀具的設計與制造，深入的研究學習必不可少，需要不斷地積累經驗，了解參數變化之間的關系，不斷創(chuàng)新，力爭設計制造出易于加工，易于生產的新型刀具。
