高精度齒輪數控滾齒的工藝

高精度齒輪數控滾齒的工藝

數控滾齒機由於傳動鏈縮短，傳動誤差大為減少，提高了加工精度。 但對高精度齒輪，特別是齒數多、直徑大、齒面長、精度要求高且加工週期長的齒輪，它們在滾切過程中要求有嚴格的工藝保證，必須控制好齒坯加工、夾具、刀具、機床調整及環境等各個環節。 否則，即使採用數控滾齒機，也難以加工出合格的高精度齒輪. 

1 齒坯加工

    齒坯特別是直徑較大的齒坯，裝夾時很容易發生彈性變形，因在滾齒機上很難彌補，因此可能造成齒輪嚙合精度的喪失。 由於齒面加工常以齒輪孔和端面為基準面，所以齒坯精度中主要是對齒輪孔的尺寸精度和形狀精度、孔和端面的位置精度有較高的要求(參見GB10095-88)。 如6級精度的齒輪，定位孔的尺寸和形狀精度等級為IT6，粗糙度Ra1.6µm，分度圓直徑在125～400mm 範圍內的齒輪定位孔徑向跳動和端面圓跳動公差不超過0.014mm。 一般採用兩種加工方法保證：①直接裝夾車削(一次安裝完成孔和基準端面的精車)：②穿軸車削(以先加工好的孔為基準，完成端面、外圓的車削)。 無論採用哪種方法，都應使齒坯達到規定要求，要有一個高精度的滾齒定位基準面。

1.滾刀架2.特製車刀架3.車刀4.夾具5.滾齒機工作台
圖1

1. 心軸2.夾具座
圖2

    2 滾齒夾具

    滾齒夾具要有足夠的強度和能滿足齒輪滾齒定位的精度。 夾具定位基面在其它機床上加工後再裝在滾齒機工作台上，常常不容易保證平行度。

    因此，可採用在滾齒機上車削定位平面的方法。 如圖1所示，將滾刀和刀桿拆下，利用滾刀架上的螺栓孔，將一特製車刀架固定在滾刀架上。 編一徑向走刀程序，讓滾齒機工作台帶動夾具轉動，滾刀架送進車刀做徑向進給。 注意工作台的轉速不要超過其額定轉速，車刀切入深度一次不過0.2mm。

    夾具在機床工作台上安裝後如圖2所示，必須檢驗A 、B、C三點的跳動量，A，B之間的距離視齒輪毛坯長度(幾個齒輪毛坯串聯加工時視幾個齒輪毛坯長度的總和)而定，一般要求允許最大跳動量A處為0.006mm，B處和C處為0.003mm。

    3 滾刀系統的安裝與調整

   滾刀桿的安裝與檢驗 

    安裝要平穩地將刀桿裝入滾刀主軸錐孔中，並用拉桿拉緊，而後鬆開拉桿，以消除其拉伸應力，但不得使刀桿再次脫開。 重新旋緊拉桿，恰好足以夾持滾刀桿，並將其固定。 這是由於拉緊刀桿進入主軸錐孔所產生的拉力使拉桿處於拉伸狀態。 在機床運轉過程中，因機床溫升引起主軸錐孔膨脹，刀桿將被拉伸狀態的拉桿更深地拉入錐孔。 當停機冷卻後，主軸錐孔收縮，會給拆卸刀桿帶來困難。

1.千分錶2.滾刀桿3.主軸
圖3

1. 軸套2.調整墊片3.滾刀4.滾刀桿5.千分錶6.聯接鍵
圖4

    檢驗如圖3 所示，將兩塊千分錶分別固定在機床滾刀架上，使千分錶測頭觸及刀桿圓柱表面。 旋轉滾刀桿，檢驗a和b處，其允許跳動量由機床加工精度而定。 如加工精度為6級的滾齒機，允許最大跳動量a處為0.005mm，b處為0.002mm。

    滾刀的安裝與調整

    滾刀的安裝根據齒輪的精度，選擇相當精度的滾刀，一般6級精度以上的齒輪，須用AA級精度的滾刀。 用調整墊片調整好滾刀相對機床中心的位置後夾緊。 滾刀的夾緊應該通過滾刀、軸套及調整墊片端面之間的靜摩擦力來達到驅動要求，即使是帶軸向鍵槽的滾刀，一般情況下，鍵連接只起備用驅動作用。

    滾刀調整對高精度齒輪的加工，必須在滾刀桿上對滾刀仔細找正。 如圖4 所示，將兩塊千分錶分別固定在機床上，使其觸頭觸到滾刀兩端的找正圓面上。 旋轉滾刀，觀察千分錶的跳動情況，再通過滾刀、調整墊片或軸套方位的調整，來消除滾刀的徑向跳動。一般要求允許最大跳動量a處為0.006mm，b處為0.003mm。

    4 溫度對加工精度的影響

    這裡討論的溫度是機床溫度和環境溫度。 對於加工週期長的大齒輪，溫度的變化對齒輪加工精度影響很嚴重。 在加工中，溫度的變化會使滾齒機各個滑座相對工件的位置發生微量的變化。 實踐證明，溫度對齒輪精度，特別是齒向精度影響較大，會使齒輪嚙合的接觸斑點量下降。 一般數控滾齒機都有機床內部溫度自動調整功能，並有數值顯示。 因此，在加工中一定要注意觀察，並著重控制好室內溫度，最好保持室內恆溫。

    本文所介紹的滾齒工藝是針對高精度齒輪而言的，在實際應用中應視工件的具體情況和不同要求採取相應的工藝措施，以免增加不必要的費用。

 

 

Jos. Koepfer & Soehne 有限公司1867年在富爾特萬根(Furtwangen)成立。在齒輪和齒輪箱生產領域，精密齒輪和齒輪箱的生產加工主要體現在汽車制造工業。科普費爾(KOEPFER)公司經驗豐富，熟知從原材料到可以裝機的齒輪生產加工的全過程，所以不僅能為用戶提供高級齒輪的生產加工手段，更能為用戶提供齒輪生產高難度技術的全面合作。 KOEPFER滾齒機有限公司的研發和生產基地在Schwenningen，專門生產精密滾齒機，用戶遍及世界，主要是電動工具、變速箱生產廠以及汽車工業的供貨廠。2005年初， KOEPFER公司和埃馬克集團合作，成為EMAG埃馬克集團的一員。 Koepfer的技術適用於齒輪、齒輪箱、人字齒、螺旋齒、行星式齒輪、軸、聯軸器、齒輪減速機、齒輪製造、傘形斜邊齒輪、斜齒輪、齒輪設計、齒輪零件、齒輪製造商、螺旋齒輪、內齒輪、金屬製齒輪、行星小齒輪、塑膠齒輪、精密齒輪、齒輪減速箱、安全齒輪、鏈輪齒、平齒輪、輪向齒輪、VCD齒輪、蝸輪減速機、蝸形齒輪、蝸桿、直角變速箱/齒輪箱、減速機。

 

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