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1、精密蜗轮剃齿刀制造新工艺16928值得拥有的资料是来自平时学习积累总结的有问题的地方肯定有的还请大家批评指正！精密蜗轮剃齿刀制造新工艺欧阳志喜 宁波双林汽车部件股份有限公司 摘 要：本文介绍一种采用电火花成型加工蜗轮剃齿刀容屑槽的新工艺为在机械行业中推广采用剃齿工艺加工蜗轮创造了条件关键词：蜗轮、剃齿刀、电火花、容屑槽 高精度的蜗轮的传统精加工工艺是剃齿滚切加工精度为国标GB/T10089-88 56级的精密分度蜗轮其轮齿在用蜗轮滚切加工后要求通过采用高精度剃齿刀对蜗轮进行精剃加工 蜗轮剃齿刀的形状与主要尺寸（如模数、头数、齿形角、螺旋升角、旋向、导程、分圆直径等）都同原配对蜗杆一样与蜗杆所不
2、同处仅在其螺纹表面上开出许多小的容屑槽以形成切削刃如图1所示1当它与蜗轮啮合时由于啮合副齿面间的很大滑移这些小容屑槽形成的一个个刀刃便从蜗轮齿面上剃下很薄的一层层切屑 用蜗轮剃齿刀作为精切蜗轮的刀具的主要优点是剃齿刀齿形与蜗杆齿形的一致性容易保证因为磨削剃齿刀的牙形时是与蜗杆在同一台蜗杆（或螺纹）磨床上在机床（和砂轮）同一次调整（和修整）的情况下磨出的所以用此剃齿刀剃出的蜗轮与蜗杆配合时接触精度很高接触面在齿长和齿高方向都容易达到85%以上而用蜗轮滚刀则没有这样好的条件尽管在设计和制造滚刀时都力求使其切削刃在基本蜗杆的螺旋面上也就是力求使滚刀齿形与蜗杆齿形一致但滚刀的齿面是由铲齿形成的而不像剃
3、齿刀那样是与蜗杆一起磨出来的故难以作到像剃齿刀那样更加符合蜗杆齿形的要求 但以上所述的做法在组织生产中也是很难作到的因为这类蜗轮剃齿刀的两侧螺纹面上开有许多小容屑槽需要采用一种专用插槽机床将刀坯上容屑槽插削加工成型因此在国内只有少数几家刃具厂才能制造出这种精密蜗轮剃齿刀；所以蜗轮剃齿刀的价格十分昂贵此外蜗轮的配对蜗杆是由齿轮生产厂家自行组织加工根本不可能实现蜗轮剃齿刀与蜗杆牙形在同一台磨床上同一次调整的条件下进行磨削加工这种外协生产的蜗轮剃齿刀的牙形与生产厂家加工的蜗杆牙形是不可能作到完全一致由于剃齿刀的制造工艺复杂、价格昂贵、蜗轮铲磨剃削质量等很难达到预期效果使得这种剃齿工艺无法获得广泛采用
4、 如果生产厂家能找到一种采用通用加工工艺来完成剃齿刀的容屑槽加工实现自行制造高精度剃齿刀则就可能为这种蜗轮精密剃齿工艺的实施大开其方便之门参考文献2介绍了重庆前卫仪表厂利用自行研制的晶体管铲磨机采用全电火花工艺铲磨加工A级JB2497-78全切式整体硬质合金渐开线滚刀这种滚刀对于塑料齿轮专业厂所需的加工齿轮电极用滚刀制造提供了极大的方便 图1 精密蜗轮剃齿刀 本文将介绍宁波双林汽车部件股份有限公司传动厂于2007年自主科技创新采用EDM电火花工艺完成剃齿刀容屑槽的成型加工并取得了完满成功特将这一成果与齿轮界的科技同行们共同分享一、蜗轮剃齿刀制造新工艺 EDM电火花机和线切割机已经成为现代模业最
5、重要的加工手段这类电加工机床已经遍及到我国机械制造业中的大小生产厂家如何利用这类电加工机床实施剃齿刀容屑槽的成型加工现简述如下： (1) 蜗轮剃齿刀采用W6Mo5Cr4V2煅打坯料除剃齿刀容屑槽外其他加工工序均与原普通剃齿刀相同但要求剃齿刀基本蜗杆螺纹牙形按剃齿刀的设计要求与蜗杆同批、同机台一次磨削加工完成； (2) 根据图1所示的蜗轮剃齿刀小容屑槽的几何形状和尺寸要求设计电火花成型加工用紫铜齿条电极如图2所示的电极是采用普通线切割机成型切割加工完成； (3) 在普通国产EDM电火花机上采用普通分度头夹持剃齿刀芯杆校正电极与剃齿刀的相对位置为了提高加工效率与降低容屑槽表面粗糙度可实施粗-中-精
6、电规准与水平摇动电加工每加工完成一排容屑槽后每加工完一排容屑槽后可通过分度头分齿； (4) 由钳工采用夹持金刚石指形砂轮的电动磨头按剃齿刀容屑槽形状的几何和尺寸要求开出后隙面如果蜗轮剃齿刀的模数较小可采用金刚石锉刀进行手工修锉成型刀刃后隙面也可以设计一种专用齿条电极采用电火花成型工艺来完成剃齿刀的后隙面加工图2 电火花成型加工蜗轮剃齿刀容屑槽用电极二、蜗轮剃齿刀的设计要点 (1) 蜗轮剃齿刀外径 蜗轮剃齿刀的外径应大于蜗杆以便能切出蜗轮的全部有效工作齿廓；但应小于蜗轮滚刀的外径以避免剃齿刀的顶刃参加切削值可用下式计算： 式中 -蜗杆外径 (2) 剃齿刀分度圆齿厚剃齿刀的分度圆齿厚按下式计算 式
7、中 -蜗轮齿厚下偏差 -剃齿刀用钝后的重磨量当对蜗轮副的啮合侧隙要求严格时也可取蜗杆的齿厚为剃齿刀实际齿厚减去要求的侧隙以保证蜗轮副在最佳状态下工作(3) 剃齿刀刀刃的刃带宽度根据参考文献2介绍：要求在齿全高上要求保持基本一致在加工锡青铜蜗轮时可取为加工球墨铸铁蜗轮时可取为刃带表面粗糙度取剃齿刀刃带的宽度及其表面粗糙度对加工蜗轮的齿面粗糙度有很大影响不可忽视三、蜗轮的剃削加工(1) 采用滚齿机剃齿加工蜗轮在滚齿机上采用剃齿刀滚切蜗轮时需特别细心滚齿机床分度蜗杆和滚刀主轴的轴向窜动都应严格控制剃齿刀的轴台径向跳动应校正在以内蜗轮精滚刀和剃齿刀都应有专用的刀杆当剃齿刀内孔和两端面精磨好后装配在专用
8、刀杆上然后再进行刀具的轴台、外圆和齿形的精磨加工精磨以后以及将来剃齿刀刀刃用钝重磨时都不再卸下刀杆这就完全消除了刀具的安装误差(2) 采用车床或卧铣剃削加工蜗轮许多非齿轮专业厂家在单件和小批量制造精密蜗轮时多采用加工时可采用车床或卧铣剃削加工蜗轮这种自由剃齿加工法即不由机床传动链传动而是通过剃齿刀带动工件转的同时进行剃削这样机床传动链的周期误差不会反映到工件上用自由剃削法加工蜗轮时剃前蜗轮的精度必须严格控制才能得到良好的剃齿效果经自由剃削加工的蜗轮其相邻周节误差也可控制在以内图3所示的采用EDM成型加工的剃齿刀适应于在车床按自由剃削法加工蜗轮(3) 蜗轮剃削加工切削用量在滚齿机上剃齿时剃削余量
9、可根据蜗轮模数大小滚齿加工质量确定对于小模数蜗轮为可采用径向走刀切削走刀量为工件每转进刀由此看出剃齿刀只是在蜗轮齿面上刮下去很薄的一层金属但在车床或卧铣剃削加工模数较大的蜗轮时剃削余量可取为左右图3 采用EDM成型加工的蜗轮剃齿刀照片(4) 采用单头剃齿刀剃削加工多头蜗轮加工多头蜗轮时为使剃齿刀制造简单也可以做成单头剃齿刀其螺旋角等于多头蜗杆的螺旋角也就是说本来应做成多头剃齿刀现在只做其中的一个头当蜗轮齿数与蜗杆头数有公因数时需分度加工用单头剃齿刀加工多头蜗轮时蜗轮的齿距精度将稍受影响不管采用以上那一种方式剃削加工蜗轮都要求剃齿刀的轴线准确调整到位于被剃削加工蜗轮的中心平面上四、小 结 某滚丝机锡青铜大蜗轮（）由于配对蜗杆牙面局部脱落将蜗轮齿面严重损伤采用新工艺制造剃齿刀在车床上进行剃削修复加工实况见图4照片剃齿刀顶装在车床上由机床主轴带动低速传动大蜗轮连同原机床两单列圆锥滚子轴承一道安装在车床刀架上专配心轴上由剃齿刀进行自由式剃削加工剃削加工一个蜗轮需一刻钟蜗轮被损伤齿面被剃削完好表面粗糙度很小图4 在车床上剃削加工蜗轮实况照参考文献1 袁哲俊、刘华明、唐宣胜.齿轮刀具设计.北京新时代出版社1983.2 欧阳志喜.整体硬质合金仪表齿轮滚刀及铣刀的设计与制造.北京国防工业出版社1994.
