剃齒加工調(diào)整中的簡(jiǎn)易方法

馮磊，李拓，路宇航

陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司 陜西西安 710077

1 序言

剃齒加工是一種齒輪精加工工藝方法，常見的剃齒機(jī)均可實(shí)現(xiàn)徑向剃齒和軸向剃齒。對(duì)于軸向剃齒，常常需要根據(jù)被加工零件齒部精測(cè)報(bào)告對(duì)剃齒機(jī)的錐度、角度及鼓形機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整量的確定可按照機(jī)床操作說明書中給出的公式計(jì)算，但計(jì)算公式較復(fù)雜，不便于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，本文介紹了一種簡(jiǎn)單易用的調(diào)整量計(jì)算方法。

2 剃齒及鼓形機(jī)構(gòu)

軸向剃齒加工原理如圖1所示[1]。剃削過程中，圓盤剃刀與被剃齒輪之間進(jìn)行雙面嚙合，并在自由滾動(dòng)時(shí)（即剃刀帶動(dòng)被剃齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)），由于嚙合點(diǎn)的速度不同，在齒面上產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)切削加工。剃齒過程實(shí)質(zhì)是擠壓和相對(duì)滑動(dòng)的綜合過程[2]。另外，為了剃削鼓形齒，剃齒機(jī)工作臺(tái)還應(yīng)在其垂直平面內(nèi)擺動(dòng)。

圖1 軸向剃齒加工原理

（1）常見剃齒機(jī)運(yùn)動(dòng)軸 包括Z軸、X軸、A軸和B軸[3]。

1）Z軸：豎直方向，正方向?yàn)橄蛏戏较?，功能為刀架滑板軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

2）X軸：左右水平方向，正方向?yàn)橄蛴曳较颍δ転楣ぷ髋_(tái)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

3）A軸：刀架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)整剃刀與工件的軸交角。

4）B軸（主軸）：剃刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（2）鼓形機(jī)構(gòu) 鼓形機(jī)構(gòu)的作用在于沿零件齒向方向加工出鼓形量。常見的剃齒機(jī)鼓形機(jī)構(gòu)（見圖2）采用四連桿機(jī)構(gòu)，其移動(dòng)滑塊為驅(qū)動(dòng)件，沿X軸水平運(yùn)動(dòng)，鼓形量調(diào)整導(dǎo)軌與水平方向的夾角α用來調(diào)整鼓形量的大小。當(dāng)α＝0°時(shí)，加工無鼓形齒輪。

圖2 常見的剃齒機(jī)鼓形機(jī)構(gòu)

1）移動(dòng)滑塊向右移動(dòng)。移動(dòng)滑塊1向右移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)如圖3所示，虛線所示為移動(dòng)滑塊1處于X＝0時(shí)的狀態(tài)。從圖3中可見，當(dāng)移動(dòng)滑塊1向右移動(dòng)后，工作臺(tái)除了也向右移動(dòng)外，還順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度β，轉(zhuǎn)動(dòng)后在X＝0處，便產(chǎn)生了ΔZ的中心距偏差。當(dāng)中心距改變后，工件所在位置剃削加工出的齒厚將變小，即工件中心齒厚最大，越靠近端面齒厚越小，這樣就沿齒向產(chǎn)生了鼓形。

圖3 移動(dòng)滑塊1向右移動(dòng)的狀態(tài)

2）移動(dòng)滑塊向左移動(dòng)。移動(dòng)滑塊1向左移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)如圖4所示，虛線所示為移動(dòng)滑塊1處于X＝0時(shí)的狀態(tài)。從圖中可見，當(dāng)移動(dòng)滑塊1向左移動(dòng)后，工作臺(tái)除了也向左移動(dòng)外，還順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度β，轉(zhuǎn)動(dòng)后在X＝0處，便產(chǎn)生了ΔZ的中心距偏差。當(dāng)中心距改變后，工件所在位置剃削加工出的齒厚將變小，即工件中心齒厚最大，越靠近端面齒厚越小，這樣就沿齒向產(chǎn)生了鼓形。

圖4 移動(dòng)滑塊1向左移動(dòng)的狀態(tài)

3 剃齒機(jī)的調(diào)整

（1）調(diào)整操作 剃齒機(jī)調(diào)整主要包括錐度調(diào)整、角度調(diào)整及鼓形量調(diào)整。常見剃齒機(jī)錐度和鼓形量調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 常見剃齒機(jī)錐度和鼓形量調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)

1）錐度調(diào)整。調(diào)整時(shí)，先松開鎖緊螺釘1，然后轉(zhuǎn)動(dòng)方頭7，從標(biāo)尺2上可讀出數(shù)值。

2）鼓形量調(diào)整。調(diào)整時(shí)，先松開鎖緊螺釘3，然后轉(zhuǎn)動(dòng)方頭5，即可調(diào)整鼓形量大小。

3）角度調(diào)整。常見的剃齒機(jī)只須在操作面板上點(diǎn)動(dòng)“A軸”按鈕實(shí)現(xiàn)調(diào)整（老款機(jī)床需要松開鎖緊螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)方頭來調(diào)整）。

（2）調(diào)整計(jì)算 我公司剃齒機(jī)主要為重慶機(jī)床公司和南京二機(jī)床公司的產(chǎn)品，就一個(gè)廠家的剃齒機(jī)而言，其同系列不同型號(hào)剃齒機(jī)的調(diào)整計(jì)算公式基本相同。本文以具有代表性的YK4232和Y4232CNC剃齒機(jī)為例做具體說明。

1）錐度調(diào)整計(jì)算。對(duì)于重慶機(jī)床YK4232和南京二機(jī)床Y4232CNC剃齒機(jī)，錐度調(diào)整的計(jì)算公式均為

式中，H是錐度機(jī)構(gòu)調(diào)整量（mm），需通過百分表指示調(diào)整值；ΔS是工件齒輪錐形量（mm）；α是工件齒輪壓力角（°）；B是工件齒寬（mm）。

簡(jiǎn)化計(jì)算公式為

式中，H是錐度機(jī)構(gòu)調(diào)整量（mm），需通過百分表指示調(diào)整值；fHb左、fHb右分別是精測(cè)報(bào)告中左右齒面的螺旋線傾斜偏差（mm）。

需要特別說明的是，fHb左和fHb右均要以正負(fù)值代入計(jì)算H值，可通過H值的正負(fù)確定壓表的調(diào)整方向。

2）鼓形量調(diào)整計(jì)算。對(duì)于重慶機(jī)床YK4232和南京二機(jī)床Y4232CNC剃齒機(jī)，鼓形量調(diào)整計(jì)算公式均為

式中，γ是鼓形機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角（°）；ΔS是工件要求的鼓形量（mm）；α是工件壓力角（°）；B是工件齒寬（mm）。

鼓形量的計(jì)算無簡(jiǎn)化計(jì)算公式，對(duì)常見的工件參數(shù)可提前制作列表，使用時(shí)通過查表得到鼓形機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角數(shù)值。

對(duì)于常見的工件參數(shù)：B＝30，α＝20°，代入式（3）可得tanγ＝6.5ΔS，則當(dāng)ΔS＝0.01mm時(shí)，γ＝3.7°；當(dāng)ΔS＝0.02mm時(shí)，γ＝7.4°。

3）角度調(diào)整計(jì)算。對(duì)于重慶機(jī)床YK4232和南京二機(jī)床Y4232CNC剃齒機(jī)，角度調(diào)整的計(jì)算公式均為

式中，A是刀架轉(zhuǎn)角度數(shù)（°）；F是工件齒寬上的齒向誤差（mm）；B是工件齒寬（mm）。

兩個(gè)廠家的角度調(diào)整簡(jiǎn)化公式（通過壓表調(diào)整）不同。南京二機(jī)床Y4232CNC的角度調(diào)整簡(jiǎn)化公式為

重慶機(jī)床YK4232的角度調(diào)整簡(jiǎn)化公式為

式中，P是壓表擺動(dòng)量（μm）；fHb左、fHb右分別是精測(cè)報(bào)告中左右齒面的螺旋線傾斜偏差（μm）。

需要特別說明的是，fHb左和fHb右均要以正負(fù)值代入計(jì)算P值，可通過P值的正負(fù)來確定壓表的擺動(dòng)方向。

4）計(jì)算實(shí)例。某零件使用重慶機(jī)床YK4232剃齒機(jī)進(jìn)行加工，精測(cè)報(bào)告中顯示fHb左和fHb右的平均值分別為－6.9μm和13.2μm。試采用簡(jiǎn)化公式計(jì)算錐度和角度的調(diào)整量。

錐度調(diào)整量計(jì)算。簡(jiǎn)化計(jì)算公式為H＝[（fHb左＋fHb右）/2]×80，式中fHb左和fHb右均要以正負(fù)值代入，代入得H＝[（－6.9＋13.2）/2]×80＝252μm，可通過H值的正負(fù)確定壓表的調(diào)整方向。

角度調(diào)整量計(jì)算。簡(jiǎn)化計(jì)算公式為P＝[（fHb左－fHb右）/2]×10，式中fHb左和fHb右均要以正負(fù)值代入，代入得P＝[（－6.9－13.2）/2]×10＝－100μm，可通過P值的正負(fù)確定壓表的擺動(dòng)方向。

4 結(jié)束語

采用簡(jiǎn)化的調(diào)整量計(jì)算方法（包括剃齒機(jī)錐度、角度及鼓形機(jī)構(gòu)），可極大地減少零件換產(chǎn)時(shí)的調(diào)整次數(shù)和精測(cè)次數(shù)，提高換產(chǎn)效率。該方法已經(jīng)過加工現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證，能夠有效可靠地指導(dǎo)換產(chǎn)加工中的機(jī)床調(diào)整。