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小模數(shù)齒輪精加工的剃齒工藝

網(wǎng)站:http://www.kanglong654.com/ 編輯:峰茂廠家 發(fā)布日期: 2019-01-05
  航空發(fā)動機的小模數(shù)齒輪精度高、剛性差,結(jié)構(gòu)復雜。目前,我國仍延用傳統(tǒng)的精插齒工藝。加工中,受插齒刀的精度、刃磨前角誤差以及刀刃鋒利程度的影響,致使調(diào)整、加工難度較大,生產(chǎn)效率低。而剃齒工藝恰好克服和彌補了精插齒工藝的不足。
  
齒輪齒條
 
  剃齒工藝是由美國耐森納爾·波洛奇公司發(fā)展起來的。它是齒輪精加工方法之一,通常只能剃削硬度值HRC35以下的齒輪。目前日本超高速鋼材料剃刀可剃削硬度值HRC50以上的齒輪;我國試驗用高速鋼5F6和M42材料剃刀可剃削硬度值為HRC40~50的齒輪。剃齒機床與磨齒機床相比結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,能修正滾齒或插齒形成的部分誤差,加工精度可達6~7級,甚至可達到5級,表面粗糙度Ra可達0.2μm。因此,剃齒工藝在齒輪精加工中被廣泛應用。  
 
  1剃齒工藝原理  
  一個直齒圓柱齒輪和一個螺旋齒圓柱齒輪相嚙合,它們的回轉(zhuǎn)軸線自然地構(gòu)成夾角ψ。如果將螺旋齒輪看成加工刀具(剃齒刀),直齒圓柱齒輪就是被加工的齒輪。在剃齒刀主動旋轉(zhuǎn),工件被動旋轉(zhuǎn)的情況下,剃齒刀的圓周運動速度可以分解為兩個分速度向量(見圖1),分速度vz垂直于齒輪工件的軸線,分速度v滑則與工件的齒向方向平行。前者帶動工件旋轉(zhuǎn),后者使兩齒面產(chǎn)生滑移。剃削的切削作用主要是由齒向方向的滑動運動產(chǎn)生的。當剃齒刀與齒輪作無間隙嚙合時,剃齒刀刀刃在v滑的作用下,將工件齒面切下一層厚度約為0.01~0.05mm的極薄切屑。這完全是應用了螺旋齒輪副嚙合的傳動原理。  
 
  2小模數(shù)齒輪剃齒工藝  
  輪坯是影響剃齒加工質(zhì)量的關(guān)鍵,小模數(shù)齒輪更是如此。因此,編制小模數(shù)齒輪剃齒工藝時應嚴格控制輪坯精度,加工基準更應有足夠的精度。盤類或軸類工件用軸或孔定位時應盡量減小配合間隙,提高同軸度要求。一般配合間隙應為0.005mm左右,同軸度應控制在0.002~0.003mm內(nèi)。這樣既可減少重復裝夾對加工誤差的影響,也可防止計量時因基準誤差的影造成對工件的誤判。  
 
  剃齒刀的齒頂強度低,而切削速度高。在剃齒過程中,剃齒刀齒項始終處于大工作負荷的不利狀態(tài),因此,剃前齒坯的齒形應盡量使剃齒刀刀頂少參與工作。當用標準漸開線剃刀剃齒時應考慮剃齒中產(chǎn)生的中凹現(xiàn)象。航空發(fā)動機的小模數(shù)齒輪一般都采用專用剃前插刀使剃前余量分布較為合理;在沒有專用剃前刀具時亦可將標準或?qū)S镁宓痘驖L刀前角適當加大,使刀具齒形角變小,加工出的齒形頂寬根細,這樣可降低剃齒刀齒頂?shù)墓ぷ髫摵伞?nbsp; 
 
  根據(jù)螺旋齒輪副嚙合傳動原理,只要法向基節(jié)相等,剃齒刀即可任意選用。但在實際剃削過程中,經(jīng)常會遇到因剃齒刀選擇不當而影響加工質(zhì)量的問題。因此,對初選的剃齒刀必須進行校驗,其法向嚙合角誤差應控制在±(2°~3°)內(nèi);徑向間隙應控制在0.2mm左右;剃齒刀超越量,即漸開線起始點應低于工作起始點,一般超越量DP=(0.15~0.20)mm/2sinas為宜,式中as代表端面壓力角。
 
  剃齒一般采用縱向剃齒法,剃齒余量不宜過大。若工件齒厚公差較大,剃前可加工至齒厚上偏差;否則剃前余量過大,會導致剃削時間過長,使某些原有精度下降。 
 
  剃齒要獲得較高精度,齒坯在剃前應有較好的加工基礎(chǔ),僅靠剃齒提高齒輪的所有精度是不可能的。一般剃前齒坯齒形精度略低于或接近要求精度的一級左右,否則因剃齒對切向誤差修正能力差,導致徑向誤差向切向誤差轉(zhuǎn)嫁而造成切向誤差增大。實際上,由于機床和工具的誤差以及工藝方面等因素的影響,若剃前齒坯精度不高則很難剃出高精度齒輪。

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