簡(jiǎn)析國(guó)產(chǎn)磨齒機(jī)加工短軸齒輪的工藝方法獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

簡(jiǎn)析國(guó)產(chǎn)磨齒機(jī)加工短軸齒輪的工藝方法獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘

要：齒輪作為各類機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性直接決定著機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。因此，針對(duì)機(jī)械設(shè)備對(duì)傳動(dòng)精度和壽命要求的不斷提升。另外隨著變速器改善噪聲要求的提高，汽車齒輪精加工越來(lái)越多地采用磨齒工藝，但對(duì)于小直徑短軸類齒輪的磨齒加工，目前國(guó)產(chǎn)的某型號(hào)蝸桿砂輪磨齒機(jī)床加工困難，很多企業(yè)更多靠購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口磨齒機(jī)來(lái)解決。本文介紹一種在某國(guó)產(chǎn)磨齒機(jī)上加工這類短軸齒輪的方法，解決了現(xiàn)有設(shè)備的加工難題。

關(guān)鍵詞：國(guó)產(chǎn)磨齒機(jī);短軸齒輪;工藝

一、小直徑短軸齒輪加工問(wèn)題

隨著對(duì)變速器噪聲要求的提高，高速擋齒輪設(shè)計(jì)要求達(dá)到國(guó)標(biāo)6級(jí)精度。我公司為新能源電動(dòng)汽車配套開(kāi)發(fā)了一款1T15減速器，因電動(dòng)機(jī)輸出的工作轉(zhuǎn)速高達(dá)9000r/min，所以該減速器的2個(gè)齒輪軸，設(shè)計(jì)精度要求都為6級(jí)精度（比手動(dòng)變速器齒輪高1～2級(jí)），工藝上必需采用磨齒才能達(dá)到要求。該類齒輪軸為小模數(shù)、少齒數(shù)的短軸結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1），目前公司磨齒設(shè)備為國(guó)產(chǎn)的YK7236蝸桿砂輪磨齒機(jī)，該機(jī)床規(guī)格對(duì)加工這種小直徑短軸齒輪明顯不合適。由于產(chǎn)品直徑小，機(jī)床徑向進(jìn)給接近最小極限，軸向進(jìn)給行程因受砂輪與工件架干涉的限制，工藝上無(wú)法采用直接頂工件內(nèi)錐孔進(jìn)行磨齒。

二、工藝改進(jìn)措施

為解決在該國(guó)產(chǎn)磨齒機(jī)上加工以上短軸齒輪的問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)踐過(guò)程中，先后經(jīng)歷了三個(gè)階段的改進(jìn)，解決了這一加工難題。

2.1第一階段

設(shè)計(jì)了一種利用工件60°內(nèi)錐孔定位的磨齒夾具（見(jiàn)圖2左），夾具心軸1的60°錐面和一個(gè)60°錐度套2進(jìn)行定位，螺母3壓緊。機(jī)床通過(guò)夾緊心軸帶動(dòng)工件運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行磨齒加工。該方法解決了砂輪軸向進(jìn)給與工件架發(fā)生干涉的問(wèn)題，但存在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差問(wèn)題。因?yàn)楣ぜ?nèi)孔只有φ14mm，夾具心軸為細(xì)長(zhǎng)軸，剛性差，加上兩端中心孔的同軸度及壓緊螺母端面與心軸中心線的垂直度都存在誤差，當(dāng)螺母壓緊工件時(shí)夾具心軸會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，基準(zhǔn)不重合的誤差得到放大。實(shí)際情況也是如此，盡管夾具的精度已做得相當(dāng)高，但夾具裝上工件后打2個(gè)基準(zhǔn)外圓的跳動(dòng)都會(huì)超過(guò)0.02mm（但如果直接在偏擺儀上頂產(chǎn)品錐孔，打基準(zhǔn)外圓跳動(dòng)都在0.01mm以內(nèi)）。所以最終的磨削結(jié)果不好，齒向亂，不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.2第二階段

為解決夾具磨削質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，在前期產(chǎn)品需求量不大的情況下，我們將工件加長(zhǎng)，人為增加一個(gè)磨齒的工藝軸頸（見(jiàn)圖2右），機(jī)床可直接夾持工藝軸頸進(jìn)行磨削加工。這樣加工剛性肯定好，也不存在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，所以磨齒的效果非常好，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求的6級(jí)精度，但磨齒后多一道工序，要將工藝軸頸切斷。

2.3第三階段

前面采用增加工藝軸頸的方法，很好地解決了加工工藝性問(wèn)題，也滿足了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度要求，但人為增加了材料成本（毛坯成本增加一倍），并且多了一道工序，對(duì)于汽車行業(yè)而言，批量生產(chǎn)用這種方法是行不通的。為此，我們與機(jī)床廠家聯(lián)系，溝通解決方案。開(kāi)始試圖將機(jī)床夾持機(jī)構(gòu)延伸，但由于夾持外圓與磨削齒輪的齒根圓相差不大，無(wú)法避免砂輪進(jìn)給與夾具體的干涉問(wèn)題。后來(lái)詢問(wèn)機(jī)床廠是否可采用頂尖壓緊，靠錐面的摩擦力驅(qū)動(dòng)來(lái)磨削，答復(fù)是此方法一般只適應(yīng)于磨削小直徑的直齒輪，而該工件為30°大螺旋角斜齒輪。但該方法可以一試。采用頂尖驅(qū)動(dòng)的方法，首先要對(duì)機(jī)床油路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將工件架（工作臺(tái)）拉緊液壓缸的油道轉(zhuǎn)換到上尾架頂尖的頂緊液壓缸油道，機(jī)床廠家已考慮預(yù)留了尾架頂尖的液壓缸和油道，轉(zhuǎn)換并不困難。接下來(lái)要設(shè)計(jì)制作一個(gè)加長(zhǎng)、加大的下工件架死頂尖和一個(gè)加長(zhǎng)、加大的上尾架活頂尖（這種頂尖都要在原機(jī)床廠家訂制）。以上準(zhǔn)備妥當(dāng)后，進(jìn)行調(diào)機(jī)加工。首先按原工件架夾緊液壓缸的壓力值，將尾架頂緊液壓缸的壓力值調(diào)整至2MPa，砂輪轉(zhuǎn)速仍按1600r/min。從磨削的幾件產(chǎn)品送檢結(jié)果來(lái)看完全不合格，甚至比用夾具加工的還差，周節(jié)累積誤差大，齒形、齒向亂。經(jīng)檢查，機(jī)床精度也無(wú)任何問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為是尾架頂緊力不夠造成。于是逐步加大尾架頂緊壓力，同時(shí)將砂輪轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低至1200r/min，再次磨削，檢測(cè)結(jié)果明顯好轉(zhuǎn)，但油壓也不能太大，但過(guò)大的油壓對(duì)機(jī)床會(huì)造成不利影響。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，針對(duì)該產(chǎn)品，尾架液壓缸壓力3～3.5MPa是比較合適的。由改善前后的檢測(cè)報(bào)告可看出，開(kāi)始時(shí)采用的夾具裝夾磨削檢測(cè)結(jié)果：Fp0.074、Fr0.064（10級(jí)）不合格，齒形、齒向不規(guī)則。改直接采用頂工件內(nèi)錐孔進(jìn)行磨削，結(jié)果非常好，穩(wěn)定達(dá)到6級(jí)精度要求：Fp0.021、Fr0.01