大型齒輪磨削余量快速識(shí)別方法研究*

郭　召

(秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司，陜西 寶雞 721009)

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大型齒輪磨削余量快速識(shí)別方法研究*

郭召

(秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司，陜西 寶雞 721009)

針對(duì)大型齒輪熱變形不規(guī)律，磨削余量分布不均，造成齒輪磨偏、磨不全及燒傷等問題，提出一種大型齒輪磨削余量快速識(shí)別方法，有效解決了上述問題，為大型，超大型齒輪的精密磨削，提供了一種可靠的磨削工藝方案。

大型齒輪；磨削余量；快速識(shí)別

大型、高精度硬齒面齒輪是重型機(jī)械傳動(dòng)行業(yè)中關(guān)鍵的動(dòng)力傳動(dòng)元件。隨著船舶、軍工、風(fēng)電、核電、冶金、礦山等重型機(jī)械行業(yè)對(duì)產(chǎn)品使用壽命、承載能力、可靠性等要求進(jìn)一步提高，對(duì)作為基礎(chǔ)傳動(dòng)元件的齒輪提出了更高的要求，普遍要求齒輪傳動(dòng)在高速、重載、沖擊多變及惡劣環(huán)境下可靠性高、運(yùn)行壽命長和振動(dòng)噪音低。只有硬齒面高精度齒輪才能滿足要求。齒輪在完成粗切齒加工后，進(jìn)行熱處理，熱變形大，尤其是大型齒輪，熱處理變形導(dǎo)致齒輪精度大幅降低，磨削余量分布不均勻。

大型硬齒面齒輪需要磨削加工保證精度。傳統(tǒng)方法是采用任意齒槽對(duì)刀后進(jìn)行磨削，起始位置的磨削余量分布是隨機(jī)的。如果起始位置余量小于平均余量，那么當(dāng)執(zhí)行循環(huán)磨削程序到達(dá)磨削余量較大的齒槽，材料去除量急劇增大，造成齒面燒傷。如果起始位置左右齒面余量差異較大，會(huì)出現(xiàn)偏磨的現(xiàn)象，導(dǎo)致局部齒面加工不完整，造成工件報(bào)廢。

在生產(chǎn)過程中為了避免這類問題，在大型齒輪磨削過程中，采取放大齒坯磨削余量的方法。根據(jù)工件參數(shù)，憑經(jīng)驗(yàn)在設(shè)計(jì)的磨削余量基礎(chǔ)上增加0.2～0.5 mm，將砂輪的進(jìn)刀起始位置進(jìn)行調(diào)整。如圖1所示，放大毛坯余量后，磨削沖程增多，但最初幾個(gè)磨削沖程僅去除了少量材料，大部分時(shí)間處于空磨狀態(tài)，加工費(fèi)時(shí)，設(shè)備利用率低。在磨削過程中仍難以避免齒輪局部熱變形過大引起的齒面燒傷問題。

為了克服上述不足，本文針對(duì)大型齒輪磨削提出了大型齒輪磨削余量快速識(shí)別方法。齒輪工件在機(jī)床中安裝校正后，通過檢測(cè)裝置對(duì)輪齒廓形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。在磨削前，掌握輪齒磨削余量分布情況，根據(jù)磨削余量分布情況，采取相應(yīng)的磨削工藝，提高磨削效率，保證加工質(zhì)量，避免偏磨、燒傷、報(bào)廢。

1　大型齒輪磨削余量分布快速識(shí)別

大型齒輪磨床配置在機(jī)測(cè)量裝置，用于對(duì)磨削完成的齒輪進(jìn)行精度檢測(cè)。測(cè)量裝置使用觸發(fā)式測(cè)頭，測(cè)頭與齒面接觸，相互運(yùn)動(dòng)，達(dá)到觸發(fā)力后，系統(tǒng)獲得中斷位置信號(hào)，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)記錄機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)及徑向進(jìn)刀軸坐標(biāo)位置。對(duì)齒輪齒廓進(jìn)行快速測(cè)量(圖2)，通過中斷位置記錄的機(jī)床坐標(biāo)位置計(jì)算齒廓形狀。

將測(cè)量數(shù)據(jù)和理論輪齒廓形對(duì)比，計(jì)算出齒坯余量分布情況，如圖3所示。調(diào)整砂輪與齒輪的最佳起始磨削位置，跳齒磨削，將余量較大的個(gè)別齒廓集中磨削，均化磨削余量，提高加工效率，保證每一齒廓都可以完全磨削到。

2　工程應(yīng)用

第一步對(duì)齒坯磨削余量進(jìn)行檢測(cè)，獲取齒坯磨削余量分布圖如圖4所示。

第二步對(duì)磨削余量較大的個(gè)別齒廓，進(jìn)行單獨(dú)磨削，以均化余量分布。

第三步調(diào)整砂輪與齒輪的最佳起始磨削位置，保證每一齒廓都可以完全磨削到，進(jìn)行循環(huán)磨削。

表1　磨削效率比較

3　結(jié)語

對(duì)大型齒輪齒坯進(jìn)行磨削余量分布檢測(cè)，并依次優(yōu)化磨削工藝，可以顯著提高磨削效率(見表1)。有效避免因?yàn)橛嗔糠植疾痪?，起始磨削位置選擇不合理造成的部分齒廓磨不出的問題，避免了由于磨削余量突然增大造成的齒面燒傷問題，為大型，超大型齒輪的精密磨削，提供了一種可靠的磨削工藝方案。

[1]李文龍,商向東,金嘉琦.大齒輪在機(jī)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工具技術(shù)，1997(11):32-24.

[2]李文龍. 大型齒輪在機(jī)測(cè)量原理與技術(shù)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2000.

(編輯李靜)

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Research of rapid identification method to large gear grinding stock

GUO Zhao

(Qinchuan Machine Tool﹠Tool Group Co.,Ltd., Baoji 721009, CHN)

Due to the heat treatment distortions of a gear, the stock per flank varies along the profile of the teeth and the face width. As a result of that, the gear flank is grinded partially or burned. Put forward a rapid identification method to large gear grinding stock and effectively solve the above problem. The method provides a reliable grinding technology project for large, precision gear grinding.

large gear; grinding stock; rapid identification

TH39

B

郭召，男，1985年生，碩士，工程師，主要從事齒輪磨削機(jī)床設(shè)計(jì)及磨削技術(shù)研究工作，已發(fā)表論文4篇。

2015-05-19)

160125

*國家科技重大專項(xiàng)(2014ZX04001-191)