利用萬能工具磨刃磨滾刀

谷原林

摘要:在齒輪傳動中齒形誤差是齒輪精度的重要指標,直接影響齒輪傳動的工作平穩性,使輪齒在嚙合過程中產生振動和噪聲。而在影響齒形誤差的各種因素中,滾刀的刃磨誤差尤為重要。

關鍵詞:齒輪傳動;滾刀

由于滾刀的齒背是經過鏟磨的螺旋面,因此當滾刀用鈍后只需刃磨滾刀前刃面。滾刀有直槽滾刀和螺旋槽滾刀兩大類,一般都設計成0°前角,所以直槽滾刀的前刃面是一個通過滾刀軸線的徑向平面,而螺旋槽滾刀的前刃面是一個阿基米德螺旋面,其在滾刀端剖面內的截形是一條通過中心的徑向直線。經過刃磨后的滾刀前刃面還應保持這樣的位置形狀,因此滾刀刃磨后為保持滾刀原有的精度,需要保證以下三條原則:滾刀各排刀齒的前刃面必須在圓周等分上;在滾刀端剖面內,前刃面必須通過滾刀的中心;直槽滾刀的前刃面必須與滾刀軸線相平行,螺旋槽滾刀的前刃面導程必須與原設計相符。

為了保證滾刀刃磨的精度要求,滾刀的刃磨最好采用專用的滾刀刃磨機床。因為這種專用的滾刀刃磨機床有精確螺旋運動機構、砂輪修整機構、等分分度機構和砂輪頭架調整機構,刃磨后的精度和刃磨的效率均較。由于這種專用機床較少,在不具備滾刀刃磨機床的條件下,也可在一般的萬能工具磨床上采用靠模、闊形齒托或專門夾具進行刃磨,但是,這樣的方法,受到了夾具本身精度或操作誤差的限制。因此,使得刃磨效果不佳,具體可表現在滾刀的前角、螺旋槽的等分和導程等誤差較大,精度顯著下降,嚴重地影響了滾切齒輪的精度和滾刀的使用壽命,使得滾刀刃磨后的精度很難保證。

在萬能工具磨床上刃磨直槽滾刀與刃磨一般的鏟齒成形銑刀相類似,利用正弦尺、精密分度板等附件,來控制導程螺旋槽等分和前角進行刃磨,但是要注意以下幾點:最好采用砂輪的錐面刃磨,以減小砂輪與前刃面的接觸面積,防止滾刀燒傷、退火。砂輪位置的的調整應使砂輪錐面母線通過滾刀的中心。一般可用樣板進行找正,當砂輪錐面母線與樣板工作面密合時即可。砂輪的錐面須用夾具休整,使之保持平直和光整。休整夾具加裝在機床磨頭架上。當砂輪磨鈍后,只要移動砂輪拖板,然后轉動手輪,使齒條形導柱往復移動,導柱上的金剛筆就可修整砂輪錐面。滾刀刃磨時必須用分度板或等分盤分度,以保證滾刀各排刀齒的前刃面必須在圓周等分上。刃磨時滾刀應安裝在精密的直胎芯軸上,對于小模數滾刀也可使用1:4000~1:5000的錐度芯軸。砂輪最好采用小角度單斜邊砂輪,砂輪外徑根據所刃磨的滾刀選取。刃磨時砂輪的進給不能用轉動工作臺橫向手輪的方式進行,必須通過改變分度板定位銷的位置或利用特殊的進給夾具來實現。

在萬能工具磨床上刃磨螺旋槽滾刀時,由于滾刀的前刃面是一個不可展開的阿基米德螺旋面,因此必須解決以下的幾個問題:在萬能工具磨床上要附加一套精確螺旋運動機構,使滾刀在隨機床臺面做直線進給運動的同時還繞自身軸線做附加運動,以便形成一個螺旋的前刀面。最簡便的螺旋運動機構可以用靠模板來解決。必須解決砂輪工作面對前刀面的干涉問題,才能保證滾刀前刀面的徑向直線性。

由于滾刀的前刀面的徑向直線性要求很高,刃磨時必須使用砂輪的錐面磨制,同時砂輪的軸線必須對裝置滾刀的芯軸軸線偏斜一個相當于分圓處螺旋角(其數值等于滾刀螺旋槽螺旋角的余角)。在理論上,當砂輪的工作面為正圓錐面時是不可能磨出一個阿基米德螺旋面的。前刃面將由于干涉現象而呈中凹的形狀。但是滾刀的螺旋角小于3°的情況下,這種干涉不是很嚴重,可以將砂輪主軸的回轉角減小30′~1°,即利用砂輪的弧形曲面來抵消干涉的影響,從而獲得比較理想的徑向直線,而在刃磨直徑小、螺旋角大的滾刀時(例如多頭蝸輪滾刀),干涉的現象就比較嚴重,因此必須將砂輪錐面的母線休整成適當的外凸曲線來補償。一般情況下,可以根據被刃磨滾刀前刃面直線性的檢測結果,用手工休整砂輪,并經過多次的反復試磨及檢測,直至前刃面的形狀符合要求為止。