滾齒加工中滾刀的合理使用

李 濤

(1、勝利油田高原石油裝備責(zé)任有限公司，山東 東營 257091 2、中國石油大學(xué)，山東 東營 257061)

滾齒是比較經(jīng)濟(jì)且常用的齒輪加工方法，滾齒時(shí)切削齒坯的刀具為滾刀。在滾齒加工中，滾刀的制造精度、安裝誤差、重磨誤差是造成被加工齒輪齒形誤差和基節(jié)偏差的主要原因，齒形誤差會引起每對齒輪嚙合過程中傳動比的瞬時(shí)變化，基節(jié)偏差會引起一對齒過渡到另一對齒嚙合時(shí)傳動比的突變。齒輪傳動由于傳動比瞬時(shí)變化和突變而產(chǎn)生噪聲和振動，從而影響齒輪工作平穩(wěn)性精度?，F(xiàn)結(jié)合我公司多年的滾齒加工經(jīng)驗(yàn)，淺談滾齒加工中滾刀的合理使用。

1 選擇合適的滾刀

我們在購買滾刀時(shí)，應(yīng)盡量選用專業(yè)滾刀生產(chǎn)廠家提供的滾刀，確保滾刀的制造精度達(dá)到要求。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6084-2001《齒輪滾刀通用技術(shù)條件》中規(guī)定，齒輪滾刀精度分為四級：AA、A、B、C，AA 級滾刀可以加工6～7級齒輪；A級可以加工7～8級齒輪；B級可加工8～9級齒輪；C級可加工9～10級齒輪。我們在選擇滾刀時(shí)，應(yīng)按照被切齒輪的精度要求選用相應(yīng)的齒輪滾刀。

2 保證滾刀的安裝精度

滾刀的安裝精度對齒輪加工質(zhì)量有很大影響，其安裝誤差會造成被切齒輪產(chǎn)生齒形誤差，如齒面出棱、齒形不對稱、齒形周期誤差等。因此，我們在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)必須保證滾刀的安裝精度。

2.1 刀桿的安裝和檢測

滾刀是安裝在滾齒機(jī)的刀桿上的，首先必須保證刀桿的安裝精度。安裝刀桿時(shí)應(yīng)將滾齒機(jī)主軸錐孔、刀桿錐柄擦干凈，并在刀柄上均勻涂抹少量潤滑油，然后把刀桿錐柄平穩(wěn)的裝入主軸錐孔中，按規(guī)定扭矩旋緊拉桿。刀桿安裝好后應(yīng)用千分表進(jìn)行檢測，如圖1所示，旋轉(zhuǎn)滾刀桿，檢驗(yàn) a、b、c三處，其允許跳動量根據(jù)齒輪加工精度而定。我們在加工7級精度的齒輪時(shí)，一般允許最大跳動量：a處 為 0.005mm，b 處 為 0.008mm，c 處 為0.005mm。若安裝精度達(dá)不到要求，應(yīng)重新安裝或更換刀桿，必要時(shí)需對機(jī)床主軸孔精度進(jìn)行修復(fù)。

2.2 滾刀的安裝和檢測

滾刀安裝前應(yīng)將刀桿、刀墊、支撐軸套以及滾刀的內(nèi)孔、端面擦干凈，用刀墊準(zhǔn)確調(diào)整好滾刀相對機(jī)床中心的位置后緊固，所用刀墊的兩端面平行度必需保證，對于精加工使用的刀墊其兩端面的平行度應(yīng)不大于0.005 mm。滾刀緊固后，用百分表檢查滾刀兩臺肩處跳動量，如圖2所示。對于模數(shù)小于10mm的7級精度齒輪，我們一般要求其跳動量不得大于0.015mm，同時(shí)要求滾刀兩臺肩的徑向跳動高點(diǎn)方向應(yīng)保持一致。當(dāng)滾刀安裝后跳動量超差，可松開螺母通過轉(zhuǎn)動滾刀、刀墊來調(diào)整，使誤差相互補(bǔ)償，確保滾刀臺肩跳動量在規(guī)定范圍內(nèi)方可進(jìn)行加工。

3 重視滾刀的重磨質(zhì)量

3.1 滾刀的重磨誤差

在滾齒加工中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)齒面加工質(zhì)量下降，有光斑、拉毛、粗糙度變壞等現(xiàn)象時(shí)，就應(yīng)檢查滾刀的磨損量，其磨損量超過規(guī)定值時(shí)，就應(yīng)重磨滾刀。例如，模數(shù)在2～14的滾刀，粗滾時(shí)磨損量控制在0.4～0.6mm 以內(nèi),精滾時(shí)磨損量一般控制在0.2～0.3mm。滾刀的重磨是在滾刀的前刃面上進(jìn)行的，其重磨誤差主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

3.1.1 滾刀前刃面的徑向性誤差

我們通常使用的齒輪滾刀，其前角一般都做成零度，即滾刀的前刃面通過滾刀的半徑方向，并在徑向成直線形。重磨時(shí)，如果砂輪相對于滾刀的位置不正確，磨出的前刃面不在滾刀的半徑方向，則會在滾刀上形成正前角或負(fù)前角。由于滾刀齒的側(cè)面是鏟背螺旋面，因此就會使?jié)L刀齒形偏離其理論位置，產(chǎn)生齒形角誤差。前刃面的徑向性誤差會減小或增大刀齒的齒形角，當(dāng)滾刀為正前角時(shí)齒形角減小，反之增大，從而使被切齒輪齒形角產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。即滾刀為正前角時(shí)，使齒輪齒頂加厚，齒根變瘦，齒形角減??；而為負(fù)前角時(shí)，使齒輪齒頂變瘦，齒根加厚，齒形角增大。

3.1.2 滾刀前刃面的導(dǎo)程誤差

滾刀前刃面的導(dǎo)程誤差，對于容屑槽為螺旋槽的滾刀是用前刃面的實(shí)際導(dǎo)程與理論導(dǎo)程之間的差值來表示的。而對于我們常用的容屑槽為直槽的滾刀，由于其前刃面的導(dǎo)程為無窮大，因此，這一誤差表現(xiàn)為滾刀前刃面對內(nèi)孔軸線的平行度。當(dāng)滾刀前刃面發(fā)生這種誤差時(shí)，刀齒切削刃在全長上將逐漸偏離基本蝸桿表面，其偏離量是沿滾刀軸向逐漸增大的，因而造成滾刀軸向齒距誤差，引起破切齒輪的齒形誤差。使用這種滾刀加工時(shí)，會引起被加工齒輪左右齒面的齒形角不相等形成不對稱齒形。

3.1.3 容屑槽周節(jié)誤差

容屑槽周節(jié)誤差分為容屑槽相鄰周節(jié)誤差和容屑槽周節(jié)的最大累積誤差。容屑槽周節(jié)誤差用于表示滾刀前刃面在圓周上分布的不均勻性。由于滾刀在制造時(shí)刀齒的鏟削是在精確等分的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此前刃面若重磨得不等分，會使切削刃偏離基本蝸桿的表面，造成各排刀齒的齒厚不等。當(dāng)它們在不同的展成位置上切出齒輪時(shí)，具有圓周上正偏差的刀齒齒厚較大，因而會使齒輪齒形產(chǎn)生“過切”，齒面上形成凹度；反之，具有圓周上負(fù)偏差的刀齒齒厚較薄，滾切時(shí)會使齒形產(chǎn)生“少切”，齒面上形成凸棱，從而使齒面變得凹凸不平。

3.2 滾刀重磨精度的控制

通過上面的分析可以看出，滾刀重磨的三種誤差會造成被切齒輪的齒形誤差，因此，必須提高滾刀的重磨精度，盡可能減小這三種誤差。在重磨滾刀時(shí)，要做到以下幾點(diǎn)：

3.2.1 滾刀應(yīng)盡可能使用滾刀磨床進(jìn)行重磨。在沒有滾刀磨床的情況下，也可在萬能工具磨床上通過使用專用夾具來重磨滾刀，但是絕對不能徒手刃磨滾刀。對于滾刀磨床的精度我們應(yīng)定期按照機(jī)床驗(yàn)收要求進(jìn)行檢測，確保機(jī)床精度滿足滾刀刃磨要求。

3.2.2 確保滾刀在磨床上的安裝精度，其徑跳和端跳滿足相應(yīng)等級和模數(shù)滾刀的精度要求，否則應(yīng)重新安裝，必要時(shí)更換滾刀芯軸。

3.2.3 正確修正并及時(shí)調(diào)校砂輪，確保砂輪的錐面通過芯軸軸線。

為確保滾刀重磨達(dá)到要求，滾刀重磨后應(yīng)在滾刀測量儀上對其前刃面的徑向性誤差、前刃面的導(dǎo)程誤差、前刃面的粗糙度以及容削槽周節(jié)誤差進(jìn)行檢測，只有檢測合格的滾刀才可投入使用。

4 結(jié)束語

實(shí)踐證明，正確合理的使用滾刀，控制滾刀的制造精度、安裝誤差、重磨誤差可以有效的提高齒輪的加工質(zhì)量。當(dāng)然，齒輪加工精度除滾刀影響外，還與機(jī)床自身精度、齒坯加工精度、工裝卡具等因素有關(guān)，需要我們在生產(chǎn)實(shí)踐中針對具體情況不斷去探索總結(jié)，從而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，提高齒輪的加工質(zhì)量。

[1]GB/T 6084-2001，齒輪滾刀通用技術(shù)條件（S）

[2]JB/T 9168.9-1998，切削加工通用工藝守則 齒輪加工（S）

[3]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4]齒輪手冊編委會.齒輪手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.