對(duì)于6級(jí)精度以上的齒輪,或者淬火后的硬齒面加工,往往需要在滾齒、插齒之后經(jīng)熱處理再進(jìn)行精加工,常用的齒面精加工方法有剃齒、珩齒和磨齒。以下簡(jiǎn)述這三種加工方法原理及應(yīng)用。
1.剃齒
剃齒是利用剃齒刀在剃齒機(jī)上對(duì)齒輪齒形進(jìn)行精加工的一種方法,專(zhuān)門(mén)用來(lái)加工未經(jīng)淬火(hrc35以下)的圓柱齒輪。剃齒加工精度可達(dá)7~6級(jí),齒面的ra值可達(dá)0.8~0.4µm。
剃齒在原理上屬于展成法加工。剃齒刀的形狀類(lèi)似螺旋齒輪,齒形做得非常準(zhǔn)確,在齒面上沿漸開(kāi)線方向開(kāi)有許多小溝槽以形成切削刃(見(jiàn)圖1a)。當(dāng)剃齒刀與被加工齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),剃齒刀齒面上的眾多切削刃將從工件齒面上剃下細(xì)絲狀的切屑,使齒形精度提高和齒面粗糙度值降低。
剃齒加工時(shí)工件與刀具的運(yùn)動(dòng)形式見(jiàn)圖1b。工件安裝在心軸上,由剃齒刀帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),由于剃齒刀刀齒是傾斜的(螺旋角為β),為使它能與工件正確嚙合,必須使其軸線相對(duì)于工件軸線傾斜一個(gè)β角。剃齒時(shí),剃齒刀在嚙合點(diǎn)a的圓周速度υa可以分解為沿工件切向速度υan和沿工件軸向速度υat,υan使工件旋轉(zhuǎn),υat為齒面相對(duì)滑動(dòng)速度,即剃齒速度。為了剃削工件的整個(gè)齒寬,工件應(yīng)由工作臺(tái)帶動(dòng)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)每次往復(fù)行程終了時(shí),剃齒刀沿工件徑向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),使工件齒面每次被剃去一層約為0.007~0.03mm的金屬。在剃削過(guò)程中,剃齒刀時(shí)而正轉(zhuǎn),剃削輪齒的一個(gè)側(cè)面;時(shí)而反轉(zhuǎn),剃削輪齒的另一個(gè)側(cè)面。
剃齒加工主要用于提高齒形精度和齒向精度,降低齒面粗糙度值。剃齒不能修正分齒誤差。剃后齒輪精度可達(dá)7~6級(jí),表面粗糙度ra值為0.8~0.2µm. 剃齒主要用于成批和大量生產(chǎn)中精加工齒面未淬硬的直齒和斜齒圓柱齒輪。
2.磨齒
磨齒是用砂輪在磨齒機(jī)上對(duì)已淬火齒輪進(jìn)行精加工的一種方法。磨齒按加工原理可分為成形法和展成法兩種。
(1)成形法磨齒 成形法磨齒和成形法銑齒的原理相同,砂輪截面形狀修整成與被磨齒輪齒槽一致,磨齒時(shí)的工作狀況與盤(pán)狀銑刀銑齒工作狀況相似,如圖2所示。
磨齒時(shí)的分度運(yùn)動(dòng)是不連續(xù)的,在磨完一個(gè)齒之后必須進(jìn)行分度,再磨下一個(gè)齒,輪齒是逐個(gè)加工出來(lái)的。成形法磨齒由于砂輪一次就能磨削出整個(gè)漸開(kāi)線齒面,故生產(chǎn)率高,但受砂輪修整精度和機(jī)床分度精度的影響,其加工精度較低(6~5級(jí)),在生產(chǎn)中應(yīng)用較少。
(2)展成法磨齒 是將砂輪的磨削部分修整成錐面(見(jiàn)圖3b),以構(gòu)成假想齒條的齒面。磨削時(shí),砂輪作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng)),同時(shí)沿工件軸向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),以磨出全齒寬。工件則嚴(yán)格按照一齒輪沿固定齒條作純滾動(dòng)的方式,邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊移動(dòng),從齒根向齒頂方向先后磨出一個(gè)齒槽兩側(cè)面。之后砂輪退離工件,機(jī)床分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度,使工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒,磨削下一個(gè)齒槽的齒面,如此重復(fù)上述循環(huán),直至磨*部齒槽齒面。
錐面砂輪磨齒精度可達(dá)6~4級(jí),齒面粗糙度ra值為0.4~0.2µm。主要用于單件、小批生產(chǎn)中、加工精度要求很高的淬硬或非淬硬齒輪。
如果將兩個(gè)碟形砂輪傾斜成一定角度,以構(gòu)成假想齒條兩個(gè)齒的兩個(gè)外側(cè)面,同時(shí)對(duì)齒輪輪齒的兩個(gè)齒面進(jìn)行磨削(圖3a),其原理同前述錐面砂輪磨齒相同。這種磨齒方法,加工精度高(zui高可達(dá)3級(jí))、齒面粗糙度ra值為0.4~0.2µm。但所用設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高、生產(chǎn)率低,故應(yīng)用不廣。
3.珩齒
當(dāng)工件硬度超過(guò)hrc35時(shí),使用珩齒代替剃齒。珩齒是在珩磨機(jī)上用珩磨輪對(duì)齒輪進(jìn)行精整加工的一種方法,其原理和運(yùn)動(dòng)與剃齒相同。
珩磨輪是用金剛砂及環(huán)氧樹(shù)脂等澆注或熱壓而成的具有較高齒形精度的斜齒輪,它的硬度*,其外形結(jié)構(gòu)與剃齒刀相似,只是齒面上無(wú)容屑槽,是靠磨粒進(jìn)行切削的。
珩磨時(shí),珩磨輪轉(zhuǎn)速高(約為1000~2000r/min),可同時(shí)沿齒向和漸開(kāi)線方向產(chǎn)生滑動(dòng)進(jìn)行連續(xù)切削,生產(chǎn)率高。珩磨過(guò)程具有磨、剃 、拋光等綜合作用。
珩齒對(duì)齒形精度改善不大,主要用于剃齒后需淬火齒輪的精加工,能去除氧化皮、毛刺,改善熱處理后的輪齒表面粗糙度(ra值為0.4~0.2µm)。珩齒也可用于非淬硬齒輪加工。