大規格擺線齒錐齒輪硬齒面刮削加工技術及加工裝備
來源：長沙津一凱帥 發布時間：2017-08-15 09:52:00
大規格擺線齒錐齒輪是實現相交軸或交錯軸傳動的關鍵零件，具有承載能力強、傳動平穩、接觸區容易調整等優點，廣泛應用在礦山、冶金、船舶、軍工、建材等行業的機械傳動裝置中。
大規格擺線齒錐齒輪的輪齒齒線為延伸外擺線，采用等高齒齒制，采用連續分度法加工。由于齒線為延伸外擺線，齒輪熱處理后無法采用磨齒進行精加工。為了提高齒輪的制造精度，齒輪熱處理后一般采用負前角的硬質合金刀齒通過刮削進行硬齒面精加工。與圓弧齒錐齒輪熱后磨齒精加工相比，擺線齒錐齒輪硬齒面刮削加工不但可以消除熱處理變形，提高齒面的光潔度，而且可以在齒面表層形成壓應力，提高齒輪的承載能力。
大規格擺線齒錐齒輪的切齒加工裝備和加工技術被德國克林根貝爾格公司（Klingelnberg GmbH）所壟斷，目前我國各行業所需的擺線齒錐齒輪加工機床完全依賴進口，價格非常昂貴，最大加工直徑為1150mm的C100U型數控銑齒機，機床主機報價1800多萬元人民幣。
長沙哈量凱帥精密機械有限公司與中南林業科技大學通過產學研合作，提出了在國產數控螺旋錐齒輪銑齒機上，利用整體式刀盤加工大規格擺線齒錐齒輪的新方法，并已獲得國家發明專利（專利號CN201110084278.8）。基于該方法和國產數控銑齒機，采用安裝高速鋼刀齒的整體式軟切刀盤，可實現擺線齒錐齒輪的軟齒面切削；采用安裝硬質合金刀齒的整體式硬刮刀盤，可實現擺線齒錐齒輪的熱后硬齒面刮削精加工。
采用整體式刀盤加工大規格擺線齒錐齒輪時，大輪采用雙面法加工，其切齒加工調整參數按照齒面中點的設計螺旋角以及給定的刀盤半徑進行計算；而小輪采用單面法進行加工，根據齒輪副正確嚙合的條件，小輪凸面、凹面的機床調整參數分別按照相配大輪凹面和凸面實際螺旋角以及給定的刀盤半徑進行計算，并運用計算機仿真技術，通過齒面接觸分析方法對計算得到的機床調整參數進行驗證，保證切齒機床調整參數計算結果的正確性。通過產學研合作，自主開發了擺線齒錐齒輪數字化閉環制造軟件系統，其功能模塊包括齒輪基本幾何參數計算、齒輪強度校核、軟切加工機床調整參數和刀具參數計算、硬刮加工機床調整參數和刀具參數計算、齒面接觸分析、理論齒面坐標及法矢參數計算、齒形誤差修正等。
基于具有自主知識產權的專利技術，長沙哈量凱帥精密機械有限公司研制了最大加工直徑為1250mm且可實現擺線齒錐齒輪軟齒面切削和硬齒面刮削的數控銑齒機，設計制造了名義半徑為170mm的整體式軟切刀盤體和高速鋼刀齒以及整體式硬刮刀盤體和硬質合金刀齒，并通過實際的切齒加工實驗，驗證了大規格擺線齒錐齒輪切齒加工新方法的正確性。具體實驗情況如下圖所示。
為了進一步完善基于國產數控銑齒機的大規格擺線齒錐齒輪設計加工技術和加工裝備，公司正在設計制造與機床配套的其它規格的軟切刀盤和刀齒、硬刮刀盤和刀齒，以使該項技術和裝備滿足工程實際需求，盡早推向市場，填補國內空白，打破國外企業的壟斷地位。
