新工藝技術(shù)在工程機械齒輪加工中的應(yīng)用

■ 山推工程機械股份有限公司（山東濟寧 272000）武永福 李 炎 陸長學(xué)

隨著制造技術(shù)的發(fā)展進步，齒輪加工機床已朝著智能化、高效化方向發(fā)展，齒輪刀具已朝著新涂層技術(shù)方向發(fā)展。齒輪高效加工技術(shù)已成為發(fā)展趨勢，工程機械齒輪（特別是推土機終傳動齒輪）具有模數(shù)大、直徑大和質(zhì)量大等特點，實現(xiàn)齒輪自動化生產(chǎn)有很大的難度，但一些新機床、新刀具技術(shù)已普遍應(yīng)用于工程機械齒輪加工中。

高效數(shù)控滾齒機在齒輪加工中應(yīng)用

滾齒依然是外圓柱齒輪高效率加工的方法之一（見圖1），滾齒工藝在制齒加工方面占了70 % 以上，采用高速滾齒意義重大。為了實現(xiàn)高速滾齒，滾齒機必須實現(xiàn)數(shù)控、伺服功能，并能實現(xiàn)溫度補償功能。另外，對機床機械部分來說，要提高整體剛性和滾刀頭的驅(qū)動功率，以保證能承受高速切削。目前我國齒輪加工機床廠已開發(fā)出了高效滾齒機。這種滾齒機有以下優(yōu)點：

（1）操作簡單。實現(xiàn)七軸四聯(lián)動，無需掛輪，進給系統(tǒng)直接和分齒運動均采用伺服電動機驅(qū)動，且能實現(xiàn)軸向多次方框循環(huán)機L循環(huán)，以及徑向的變速進給，只要在數(shù)控面板上輸入齒輪參數(shù)，程序自動計算出傳動比。

（2）滾刀轉(zhuǎn)速范圍廣。該機床滾刀轉(zhuǎn)速范圍為200～1500 r/min。普通滾齒機的滾刀轉(zhuǎn)速一般在80～180 r/min，根本無法實現(xiàn)滾刀的高速旋轉(zhuǎn)。

（3）由于滾齒機剛性高，在切削過程中振動極小，能承受較大切削速度和切削力，在提高齒輪加工效率的同時能延長滾刀的切削壽命。

圖1

（4）機床智能化程度高，裝夾時可實現(xiàn)工件自動找正，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)計算滾刀竄刀量，實現(xiàn)滾刀科學(xué)合理的利用。另外，在加工過程中，可以通過操作界面觀察滾刀的切削參數(shù)及各個主軸的溫度變化情況，以便及時了解機床的工作狀態(tài)。且機床附帶在線監(jiān)測功能，工件加工后，通過監(jiān)測系統(tǒng)對齒輪的齒形、齒向等齒輪精度進行測量，實現(xiàn)了齒輪加工質(zhì)量的可視化管理（見圖2）。

數(shù)控成形磨齒機在滲碳齒輪中的應(yīng)用

工程機械的齒輪精度一般為8級，齒輪精加工一般為刮削加工。由于齒輪直徑、模數(shù)較大（模數(shù)一般大于8 mm），熱處理易變形，在切削時引起切削不均勻，造成齒輪加工精度差。隨著大型齒輪成形磨齒技術(shù)的發(fā)展成熟和大氣孔含油砂輪的廣泛使用，硬齒面加工也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由現(xiàn)有的刮削加工改為刮削加工后再進行磨齒加工（見圖3）。一方面，能提高磨齒效率，另一方面，提高了齒輪加工精度，有效地降低了工程機械傳動噪聲。

圖2

圖3

涂層技術(shù)在齒輪粗加工刀具中的應(yīng)用

齒輪粗加工采用的傳統(tǒng)滾刀材質(zhì)為高速鋼，所以，直接提高切削速度會導(dǎo)致滾刀磨損加快的問題。近幾年，隨著涂層技術(shù)的發(fā)展成熟，TiN、TiNC涂層的高速鋼滾刀涂層處理技術(shù)已得到認可，并已廣泛地應(yīng)用于齒輪加工行業(yè)。應(yīng)用涂層的最大好處是涂層耐熱、耐磨，防止崩刃，例如常用的M35、M42等刀具材料，通過TiN涂層，其切削速度能提高至120～150 m/min。滾刀轉(zhuǎn)速越高，則切削時間越短，所以，提高切削效率的辦法是提高滾刀的轉(zhuǎn)速和加大進給量。

可更換刀片組合滾刀在淬硬齒輪加工中的應(yīng)用

在硬齒面齒輪刮削加工方面，傳統(tǒng)滾刀為硬質(zhì)合金刀片滾刀，滾刀結(jié)構(gòu)一般是焊接式硬質(zhì)合金刀片滾刀，由于結(jié)構(gòu)原因，無法滿足高速切削要求，且其重磨精度要求較高、刃磨時間長?？筛鼡Q刀片組合滾刀是解決上述問題的最佳途徑。一方面，滿足高速切削要求，與硬質(zhì)合金刀片滾刀相比，其切削速度可提高40%，且加工質(zhì)量極其穩(wěn)定；另一方面，無需刃磨，當(dāng)單個刀片磨損后可直接換用其他切削刃或更換涂層合金刀片，無需采用專用機床進行刃磨，節(jié)約了換刀和刃磨時間。且一把刀體可重復(fù)使用，有效壽命高達10年，大大的節(jié)約了原材料和刀具更換、刃磨時間，但刀體的一次性采購成本比較高。

總之，提高生產(chǎn)效率和降低成本是工程機械制造業(yè)公司的永恒話題，對齒輪加工來說，只有采用上述新工藝技術(shù)，才能提高齒輪的生產(chǎn)效率，又能降低成本。