01 內(nèi)嚙合強力珩齒加工簡介

　　對于傳統(tǒng)動力汽車，變速器是其三大件之一，變速器傳動性能的好壞直接影響對整車的評價，若需變速器有好的傳動性能，滿足高速傳動、承載沖擊、低噪音等要求，就需要有高精度齒輪來支撐， 目前主要依靠蝸桿砂輪磨齒和內(nèi)齒強力珩齒工藝來滿足高性能齒輪的特殊要求，蝸桿砂輪磨齒可應(yīng)用于大部分齒輪精加工，但由于一些齒輪結(jié)構(gòu)原因，無法進行蝸桿砂輪磨齒加工或使用蝸桿砂輪磨齒加工經(jīng)濟性差，須采用內(nèi)齒強力珩齒進行加工。

　　與普通珩齒加工技術(shù)僅能對表面進行光整加工，無法有效改變齒輪表面形狀不同，內(nèi)齒珩磨輪強力珩齒技術(shù)不僅能有效地糾正前項工序中的齒輪加工誤差，而且還能改善工件表面形貌，特點是加工效率高，精度好，因此內(nèi)嚙合強力珩齒加工在齒輪加工領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

　　02? 內(nèi)嚙合強力珩齒加工原理

　　內(nèi)嚙合強力珩齒加工原理是交錯軸齒輪內(nèi)嚙合，珩磨輪位于外側(cè)，固定在機床珩磨頭上，被加工工件位于內(nèi)側(cè)，固定在主軸上，珩磨輪中心線與工件中心線成一定空間角度，稱軸交角 ∑，如 圖 1 所示。∑≈β₁±β₂，其中，β₁ 為工件的螺旋角， β₂ 為珩磨輪的螺旋角。

　　圖 1 內(nèi)齒強力珩齒加工原理

　　珩磨輪對工件進行加工時，珩磨輪齒面與工件表面共軛接觸，包絡(luò)出工件漸開線齒面，珩磨輪表面隨機磨粒相當(dāng)于一個個細小特殊切削工具壓入工件表面，通過齒面間相對滑移對工件表面材料進行去除，加工時工件在軸向進行往復(fù)震蕩，以這種軸向切削和徑向切削的配合加工出工件表面形狀。

　　03? 內(nèi)嚙合強力珩齒加工部分常見問題與解決方法

　　以某工廠生產(chǎn)的自動變速器中雙聯(lián)齒輪為例，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2 所示。圖 3 為生產(chǎn)工藝流程。

　　圖 2 齒輪結(jié)構(gòu)

　　圖 3 齒輪加工工藝流程

　　珩齒為此零部件最后一道機加工工序，也是問題最多的工序。本文介紹的常見問題有預(yù)檢不合格、成品徑向跳動F_r 值大、漸開線檢測曲線與擬合曲線重合度低、珩磨輪打齒及雙嚙儀檢測不合格。

　　預(yù)檢不合格：為保證待加工工件精度在一定范圍內(nèi)，在工件加工之前珩齒機對其進行預(yù)檢，預(yù)檢采用 4 級精度齒輪與被檢測工件無側(cè)隙嚙合，檢測出待加工工件齒厚和徑跳，預(yù)檢不合格最常見的現(xiàn)象是待加工工件徑向跳動超差，預(yù)檢不合格的原因如下：

　　(1)待加工工件或檢測輪上有雜質(zhì)

　　預(yù)檢功能對待加工工件精度要求較高，而工件在加工轉(zhuǎn)運過程中難免有雜質(zhì)附著在工件表面，偶爾也會附著在檢測輪上。對此類問題的解決方法是使用高壓風(fēng)槍對待加工工件及檢測輪表面進行清理。

　　(2)檢測輪磨損嚴(yán)重

　　當(dāng)檢測輪磨損嚴(yán)重時，也會出現(xiàn)預(yù)檢不合格情況。若檢測輪磨損嚴(yán)重，會出現(xiàn)大批工件預(yù)檢不合格，此問題的解決方法是更換檢測輪。

　　(3)待加工工件本身精度差

　　珩齒工序為本零部件最后一道工序，前序的累積誤差會導(dǎo)致個別或部分待加工工件預(yù)檢不合格，對于這種零部件的一般處理方法如下所述：

　?、俑鶕?jù)預(yù)檢跳動值和跨棒距尺寸判斷該工件是否需要報廢，若預(yù)檢徑向跳動值超出要求值過多或跨棒距尺寸接近滾齒跨棒距尺寸下限，建議此工件報廢，若預(yù)檢徑向跳動超差不大且珩齒還有一定余量，考慮對該工件進行加工;

　?、谌粝爰庸ゎA(yù)檢不合格工件，可暫時適當(dāng)放寬預(yù)檢跳動允許值，工件進給量減小進行預(yù)加工;

　　③預(yù)加工完成以后導(dǎo)致工件預(yù)檢不合格的部分已被加工掉，此時可將跳動允許值調(diào)回原值，根據(jù)預(yù)加工后零部件狀態(tài)調(diào)整對稱性并按照正常進給進行加工。

　　(4)待加工工件齒厚超差

　　若待加工工件齒厚超下差，加工此工件產(chǎn)生廢品概率極大，無加工意義，建議報廢;若待加工工件齒厚超上差，加工時珩磨輪漸開線齒頂部分與零部件漸開線齒根部分會產(chǎn)生干涉，珩磨輪打齒風(fēng)險較大，也建議報廢。

　　成品徑向跳動Fr值大 ：工件通過夾具直接連接在主軸上，當(dāng)機床主軸(C 軸 )或夾具精度下降時會導(dǎo)致成品徑向跳動 Fr變大，若出現(xiàn)成品徑向跳動 Fr值批量明顯增大，可測量主軸和夾具的徑向跳動，若主軸和夾具徑向跳動不滿足要求，需對其進行調(diào)整或更換夾具零部件，直到主軸及夾具徑向跳動在允許范圍內(nèi)為止。圖 4 為調(diào)整夾具徑向跳動前后成品工件徑向跳動對比，由圖可以看出，成品工件徑向跳動由調(diào)整前 22.6 變?yōu)檎{(diào)整后 5.0。

　　圖 4 夾具調(diào)整前后工件徑跳 F_r 對比

　　漸開線檢測曲線與擬合曲線重合度低：生產(chǎn)中會出現(xiàn)齒形檢測的漸開線檢測曲線與擬合曲線重合度低的情況，例如在齒根部位出現(xiàn)“鼓包”現(xiàn)象，如果這種現(xiàn)象隨著加工過程越來越嚴(yán)重，那么原因之一是夾具漲套已經(jīng)開裂，將漲套卸下更換新漲套，“鼓包”現(xiàn)象會有較大的改善。

　　珩磨輪打齒： 珩磨輪打齒是珩齒加工最常見的問題之一，也是各個生產(chǎn)廠家最頭疼的問題，由于珩磨輪材質(zhì)較脆，在工件加工過 程中珩磨輪容易打齒，打齒形式大多是整圈打齒(圖 5)，珩磨輪打齒的原因有如下方面：

　　圖 5 打齒的珩磨輪

　　(1)待加工工件徑向跳動大

　　一般情況下，若待加工工件徑向跳動較大不滿足加工要求，會在工件預(yù)檢時被珩齒機分離出來，但由于徑向跳動允許值是人為設(shè)定的，若因徑向跳動標(biāo)準(zhǔn)過低而導(dǎo)致珩磨輪打齒，則建議將預(yù)檢標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)，預(yù)檢時分離出徑向跳動大的被加工工件，按照介紹的方法進行加工。

　　(2)加工時珩磨輪與工件有干涉

　　加工時珩磨輪與工件有較小干涉也會導(dǎo)致珩磨輪打齒，由于干涉而導(dǎo)致珩磨輪打齒的原因有如下幾個方面。

　?、贊L刀設(shè)計不合理。滾齒工序是珩齒工序的前序，若滾齒工序加工出的工件不適合珩齒加工，比如滾刀凸角若設(shè)計較小，珩齒加工工件漸開線根部有較大臺階，與珩磨輪漸開線頂部發(fā)生干涉，導(dǎo)致珩磨輪打齒。滾刀凸角越大，珩齒工序越不容易打齒，因此對于珩齒來說滾刀圖紙設(shè)計要求滾刀凸角越大越好。

　?、诠に囋O(shè)計不合理。滾刀 凸角大小僅能設(shè)計在一定范圍內(nèi)，不能無限變大，若加工余量設(shè)計過大，也會使珩齒加工時工件漸開線根部有較大臺階，導(dǎo)致珩磨輪打齒。對于內(nèi)嚙合強力珩齒加工，分度圓法向弧齒厚單邊余量為 0.06 mm 左右即可。

　　③砂輪修整的參數(shù)設(shè)置不合理。修整珩磨輪時，若設(shè)置珩磨輪修整后齒長過長，珩磨輪加工時，珩磨輪齒頂與工件齒根會產(chǎn)生干涉，導(dǎo)致珩磨輪打齒。遇到這種情況的解決方法是打開參數(shù)調(diào)整面，(以普瑞威瑪珩齒機為例)將“修整工具”→“齒頂修整工具”→“過程參數(shù)”中“齒長修正”值適當(dāng)減小。

　　(3)珩磨輪裝夾失效

　　當(dāng)珩磨輪裝夾失效時，珩磨輪加工工件時會因受力在珩磨頭里產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，后續(xù)珩磨輪與被加工工件無法正確“嚙合”，從而導(dǎo)致珩磨輪打齒。遇到這種情況需要檢查機床珩磨頭(圖 6)的膨脹率，膨脹率是當(dāng)珩磨頭有油壓和無油壓時珩磨頭內(nèi)壁的移動量，膨脹率較低時(普瑞威瑪珩齒機珩磨頭膨脹率要求為 0.12±0.01)需 要向珩磨頭中注油。

　　圖 6 普瑞威瑪珩齒機珩磨頭

　　(4)雙嚙檢測不合格

　　使用 MM 檢測儀檢測工件合格(圖 7)，但在雙嚙儀上檢測不合格(圖 8)，導(dǎo)致雙嚙檢測結(jié)果超出允許值范圍。

　　圖 7 MM 檢測儀齒形檢測結(jié)果

?

　　圖 8 雙嚙儀檢測曲線

　　從圖 7 中可以看出齒形齒根處有臺階，分析雙嚙儀檢測不合格的原因是工件漸開線齒根位置與檢測輪漸開線齒頂位置產(chǎn)生干涉，將上文中所述齒長修正適當(dāng)增加后，MM 檢測儀檢測結(jié)果與雙嚙儀檢測結(jié)果均合格，如圖 9 和圖 10 所示。

　　圖 9 增加齒長修正后 MM 檢測儀齒形檢測結(jié)果

　　圖 10 增加齒長修正后雙嚙儀檢測結(jié)果

　　04? 結(jié)束語

　　本文以內(nèi)嚙合強力珩齒原理為基礎(chǔ)，以某工廠生產(chǎn)的雙聯(lián)齒輪為例，以實際生產(chǎn)常見問題為出發(fā)點，總結(jié)出 5 種內(nèi)嚙合強力珩齒常見問題及解決方法，為今后內(nèi)嚙合珩齒加工提供加工經(jīng)驗。