如何提高弧齿锥齿轮的制造精度

zhangjun

如何提高弧齿锥齿轮的制造精度
来源：机电商
精度是弧齿锥齿轮的主要考核指标之一。为了保证齿轮的精度，常规的工艺措施是：选用高精度的铣齿机；配备高精度的工装夹具；控制热处理变形，以减少热处理变形对齿轮精度的影响。
　　现在，许多农用运输车都采用BJ130的零部件，其弧齿锥齿轮图纸精度要求为：尺寸较大的弧齿锥齿轮(以下简称大轮)径向跳动为0.11 mm，尺寸较小的弧齿锥齿轮(以下简称小轮)径向跳动为0.065 mm。我们采用Y2250机床来加工这两种齿轮，根据我们的实际加工条件，为提高齿轮精度在以下几方面采取了一些措施，供大家参考。

1　机床精度

　　经过反复的探索，发现影响机床精度的最主要因素不是传动链的磨损问题(当然这也是其中的影响因素之一，但是修理的费用极高)，而是机床的摇台轴承磨损的问题。当Y2250机床摇台轴承磨损严重时，会引起摇台的轴向窜动、振动，从而导致齿轮的齿圈径向跳动大，并造成齿面的表面粗糙度大。造成Y2250机床摇台轴承磨损的主要原因有两个，其一是机床的润滑系统设计不要，润滑油太少，并且失油时不好检查(特别是后轴承)；其二是国产铸件的耐磨性不好。
　　对于Y2250机床摇台轴承的磨损，修理较容易，费用也较低，方法是把摇台外圆和轴承座内孔用立式车床车一刀并抛光，测出其外圆的实际尺寸d1和内孔的实际尺寸D1，然后配做轴承滚柱，滚柱的外圆直径d0=(D1-d1)/2+0-0.01-0.02 mm，并且保证各滚柱的尺寸一致性要好。我们对Y2250机床采用该方法修理后，大轮的齿圈跳动由0.09 mm～0.17 mm提高到0.04 mm～0.08 mm(该数据是在工装跳动为径向0.03 mm,轴向0.02 mm时测得的)。
　　机床修理后还要对机床进行以下调整和检查：①调整刀盘主轴间隙，使主轴跳动在0.01 mm左右。②调整工件主轴间隙，使主轴的径向、轴向跳动在0.006 mm～0.01 mm之间。③调整摇台蜗轮、蜗杆的间隙在0.02 mm～0.05 mm之间。④调整工件主轴蜗轮、蜗杆的间隙在0.01 mm～0.03 mm之间。⑤检查并调整各传动轴上的齿轮与键的配合情况。⑥检查其它部位是否有严重磨损或损坏情况。

2　切齿工艺

　　切齿工艺方面包括工装设计及制造精度、操作切齿顺序、操作规范和精切余量等。
2.1　切齿工装的设计和制造精度
2.1.1大轮工装
　　对于没有条件制造弹簧碟片夹具的厂家,可采用两种方式的大轮工装。如果是批量大的产品最好采用整体夹具，这样能保证制造质量好的夹具跳动为：径向 0.01 mm,轴向0.005 mm,也即装上机床后,径向跳动约为0.015 mm,轴向跳动约为0.008 mm左右。对于多品种、少批量的产品，应采用分体夹具，因为这样便于降低工装成本，这种结构的工装在铣齿机上测得径向跳动约为0.03 mm,轴向0.02 mm～0.03 mm。
2.1.2　小轮工装
　　在对原设计的小轮工装经过反复研究后，发现有一个地方还可以加以改进,即小轮工装前锥体的顶出螺孔由2—M12改为均布的4—M12,此螺孔可在找正工装跳动时,用M12的顶出螺钉来微调工装跳动。一般来说，小轮工装采用垫纸的方法只能找正至跳动0.015 mm～0.03 mm,而用顶出螺钉可找正至跳动0.005 mm～0.01 mm,该跳动值均是用校对棒在齿面中部位置测出的,这比用垫纸的方法找正快,且精度高。同时，大轮、小轮工装(包括弹性套)均采用20CrMnTi材料进行渗碳淬火处理，以提高工装的使用寿命。
2.2　操作中的切齿顺序
　　经过对BJ130大轮精切后的产品进行大量的齿圈径向跳动检验,发现其齿圈径向跳动是呈周期性变化的,而且周期长度对应于齿轮的一圈,即周期为2π弧度。因此，根据该原理用2台机床分别加工小轮的精切凹面和凸面，对稳定和提高小轮的切齿精度起到了很好的作用。具体做法是：
　　(1)首先定位第一面加工时的第一齿(第一面是加工凹面，工装跳动为0.02 mm左右),并用红漆标出该齿。使凹面的跳动周期(如下图所示)固定下来。

                               
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图　小轮跳动的合成过程

　　(2)然后加工第二面(小轮凸面，工装跳动为0.02 mm左右)时,采用不同的齿作为第二面加工时的第一齿,经过每种情况用10件产品进行检测后,发现小轮凹、凸面分别用2台Y2250机床加工时，同一齿分别作为凹、凸面的第一个加工齿时，小轮的切齿精度最好。该方法经过3个多月的试验后，每天抽查30件小轮的数据，发现小轮的齿圈跳动在切齿后为0.02 mm～0.05 mm，并且非常稳定。这种精度的小轮经过热处理后，能保证95%左右的产品跳动小于或等于0.07 mm,5%左右为0.08 mm～0.10 mm的跳动。
　　当然，以上是对2台机床分别加工小轮的凹凸面的情况而言的。对于同一台机床分别加工小轮的凹面和凸面时，也显示出有这种规律性。例如：用法国ZFKK460机床在加工其它小轮的凹面和凸面

马文辉

想请教楼主摇台蜗轮副间隙调整的具体步骤，现在机床在粗加工是摇台有径向窜动的现象，分析是蜗轮副的间隙经过长时间的磨损变大所导致的，但是不清楚具体该怎么调整。望不吝赐教

qazxsw

谢谢版主。

zhangjun

我想径向跳动还是主要和摇台轴承有关系，就像上文说的。不过蜗轮副一般不会造成径向跳动不好，如果蜗轮副不好的话，应该对齿轮的相邻影响大一点。蜗轮副是比较不好调整的，最好有专业的师傅来完成，还要看你用的是什么机床？我想应该有以下需要注意的：
1.先观察你现在用的蜗轮副磨损情况，如果太严重必须重新更换新的蜗轮副。
2.在选择新蜗轮副时一定要把控制好铜的材质和精度。
3.还要对你的主轴进行精密的测量保证新蜗轮副内孔的锥度和主轴配合好。
4.再重新装配过程中注意不要磕碰。
5.蜗轮副上的键好配，两侧间隙不能太大，最好有一点过盈量，以免主轴和蜗轮副长时间运行造成反向间隙过大，影响机床性能。
6.蜗轮副一定要注意检查要装到底用锁母锁紧。
7.装配好蜗杆轴承。
8.蜗轮副和蜗杆的配合，这是最主要的，蜗轮副要先定住位，在调整蜗杆，原则上是蜗杆下端相对位置固定，根据接触区和间隙情况前后左右移动，接触区要调整的中间偏向蜗轮副工作方向蜗杆咬入蜗轮副一侧一点，间隙有时要根据蜗轮副的精度，保证间隙最小的地方不能咬死。
9.根据接触面的调整，对工件箱上方蜗杆定位的平面进行刮研。
10.打定位销，固定螺栓，加润滑油时不宜加的太满只要保证蜗轮副的底部齿面上又有就可以了。
以上有不妥之处请大家指正。

haerbinhao

楼上介绍的非常好，再请教一个问题：铣齿出现平面，是怎么造成的。我公司的格里森NO.116，NO.26在加工螺伞小轮时齿面经常出现平面。维修工总是调整阻尼来解决，但是解决不彻底。我们工艺只能降低切削速度。

username

谢谢楼主的文章，写得非常好。操作中的切齿顺序  中有写了试验中的结果，也提高了小轮的加工精度。如果能分析出原理，我想这样对大家的帮助会更大。

hxh100

调整铣齿机床蜗轮付间隙原（Y2250\Y2280):蜗轮付分摇台蜗轮付、分齿蜗轮付。他们都有调整垫的，用黄油（机用）把珠子粘在蜗杆上，修磨调整垫，使蜗轮受力的情况下（根据产品受力情况而定）蜗杆轴向串动≤0.04.基本就可以了。但不要调的过紧。以防换向（摇台）摩擦片烧毁。分齿爬行（抖动）

hxh100

楼上介绍的非常好，再请教一个问题：铣齿出现平面，是怎么造成的。我公司的格里森NO.116，NO.26在加工螺伞小轮时齿面经常出现平面。维修工总是调整阻尼来解决，但是解决不彻底。我们工艺只能降低切削速度。
haerbinhao 发表于 2009-10-4 10:21

                               
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调整阻尼是使摇台平稳展成动作。当调整阻尼不起作用时，是否考虑调整或更换机床主轴轴承。

zhangjun

支持楼上的说法！

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