基于齒輪滾刀加工過程中定位基準(zhǔn)的選擇研究

馬麗心，孫 樂，劉 毅

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)輕工學(xué)院，哈爾濱150028;2.新疆怡利科技發(fā)展有限公司，烏魯木齊830000;3.哈爾濱第一工具制造有限公司，哈爾濱150020)

傳動(dòng)系統(tǒng)向高性能的方向發(fā)展，對齒輪提出了更高的制造要求[1].而齒輪滾刀是加工齒輪最常用的刀具，其制造誤差嚴(yán)重影響被加工齒輪的加工精度[2].因此，提高齒輪滾刀的制造精度是提高滾齒加工質(zhì)量的關(guān)鍵[3].定位基準(zhǔn)的選擇是齒輪滾刀加工的基礎(chǔ)與前提，定位基準(zhǔn)的選擇是否合理，不僅影響齒輪滾刀加工工藝的繁簡程度，而且對齒輪滾刀加工精度的影響甚深[4].所以，要提高齒輪滾刀的加工精度，首先要解決定位基準(zhǔn)的選擇問題.

1 定位基準(zhǔn)對齒輪滾刀機(jī)械加工精度影響

零件加工后的實(shí)際尺寸，包括形狀、尺寸和位置等與理想的幾何參數(shù)相符合的程度稱為機(jī)械加工精度[5].定位基準(zhǔn)的選擇不合理會造成定位誤差，定位誤差包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位置誤差.在齒輪滾刀的加工中，定位誤差則會對齒輪滾刀的機(jī)械加工精度造成影響.

2 齒輪滾刀加工工藝流程

工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，按一定順序、逐步的、直接的改變毛坯或原材料的形狀尺寸、性質(zhì)和相互位置關(guān)系，使之成為成品或半成品的過程[6].機(jī)械加工工藝過程是由一系列按順序排列著的工序組成的，定位基準(zhǔn)的選擇影響著加工工藝的復(fù)雜程度[7].齒輪滾刀的一般工藝流程如圖1所示，由圖可知齒輪滾刀加工的主要工序?yàn)閷?nèi)孔、外圓、端面、鍵槽、容屑槽齒形的加工.

圖1 齒輪滾刀加工工藝流程

3 齒輪滾刀加工過程中定位基準(zhǔn)的選擇

以下依據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則，對齒輪滾刀加工的主要工序的定位基準(zhǔn)選擇進(jìn)行分析.

3.1 端面及外圓

對端面及外圓進(jìn)行的加工主要是車削.依據(jù)基準(zhǔn)重合原則，車削端面及外圓時(shí)采用小錐度心軸以內(nèi)孔為基準(zhǔn)定位.先加工一端端面及外圓，加工完成后調(diào)轉(zhuǎn)工件180°，加工另一端端面及外圓.定位元件采用小錐度心軸使安裝拆卸方便且不需夾緊裝置.

3.2 內(nèi)孔

對內(nèi)孔進(jìn)行的加工主要是鉆削、車削(拉削)和研磨加工.鉆削和車削時(shí)如圖2所示，依據(jù)重要表面原則，采用三爪夾盤以端面及外圓定位.對于生產(chǎn)批量較大的企業(yè)可以拉內(nèi)孔代替車內(nèi)孔，拉內(nèi)孔時(shí)拉刀相當(dāng)于心軸以內(nèi)孔定位，加工精度更高且效率高.研磨時(shí)采用夾罐以外圓為基準(zhǔn)定位.對內(nèi)孔進(jìn)行加工，使后續(xù)加工可以內(nèi)孔為基準(zhǔn)定位，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，有利于保證加工精度.

3.3 鍵槽

對鍵槽的加工可以采用插削或拉削的方法，插削時(shí)采用V形塊以外圓為基準(zhǔn)定位;拉削時(shí)如圖3所示，采用拉鍵心軸以內(nèi)孔為基準(zhǔn)定位.與插削相比，拉削以內(nèi)孔定位更能保證鍵槽與內(nèi)孔的位置精度.

圖2 齒輪滾刀鉆內(nèi)孔定位示意圖

圖3 齒輪滾刀拉鍵槽定位示意圖

3.4 容屑槽

容屑槽分為直槽和螺旋槽兩種，因直槽制造及檢測方便，所以生產(chǎn)中多采用直槽.對容屑槽的加工主要是銑削前刀面，加工時(shí)采用心軸以內(nèi)孔為基準(zhǔn)定位.以內(nèi)孔定位保證前刀面與內(nèi)孔的位置度.

3.5 鏟齒

對齒形進(jìn)行的加工主要是鏟齒頂、鏟齒側(cè)、鏟齒溝和磨齒等.加工時(shí)如圖4所示，采用心軸以內(nèi)孔為基準(zhǔn)定位.以內(nèi)孔為基準(zhǔn)定位保證牙齒各個(gè)表面與內(nèi)孔的位置度.

圖4 齒輪滾刀鏟齒定位示意圖

通過以上對主要工序的分析，得出齒輪加工中應(yīng)盡量選擇像內(nèi)孔、端面及外圓這樣相互之間具有直接位置要求的表面作為定位基準(zhǔn)，以此減少定位誤差，保證加工精度[8].定位基準(zhǔn)的選擇具有一般原則，但實(shí)際生產(chǎn)的情況復(fù)雜多變，不能完全依靠原則進(jìn)行選擇，需具體情況具體分析，從而選擇最合理的定位基準(zhǔn).

4 結(jié)語

通過對齒輪滾刀加工過程中定位基準(zhǔn)選擇的分析研究可以看出，在機(jī)械加工過程中，定位基準(zhǔn)的選擇是根據(jù)具體情況綜合考慮夾具結(jié)構(gòu)、加工成本等因素，不斷的優(yōu)化，從而選擇最合理最適用的定位基準(zhǔn).從而提高被加工零件的機(jī)械精度，以及簡化工藝流程提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性.

[1]王延忠，吳燦輝，葛旭陽，等.面齒輪滾刀基本蝸桿的設(shè)計(jì)方法[J].航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(2):166－169.

[2]LI G，SUN M，LI X，et al.Improved relief grinding method of Gear Hob with equal relief angle[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering，2011(5):842 －850.

[3]李素奎，谷原林.齒輪滾刀鏟磨齒形方法—斜鏟法淺析及測試[J].黑龍江科技信息，2004(8):26.

[4]吳荔銘.選擇定位基準(zhǔn)提高機(jī)械加工精度的方法[J].科技信息，2007(21):108－109.

[5]李 巖.機(jī)械加工質(zhì)量控制技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(13):117.

[6]王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].5版.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[7]金 利.機(jī)械加工中定位基準(zhǔn)的選擇[J].中小企業(yè)管理與科技，2012(10):146－147.

[8]王先奎.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2013.31－ 42.