普通銑床高精加工齒條方法研究

張雄德

（桂林機床股份有限公司，廣西 桂林 541001）

普通銑床高精加工齒條方法研究

張雄德

（桂林機床股份有限公司，廣西 桂林 541001）

在現有普通銑床加工現有高精度長齒條產品時，存在兩個問題：分齒行程不能滿足加工要求；分齒精度不能滿足加工要求。從這兩個存在的問題出發，通過制造刀具回轉中心轉變900工裝，把原分齒進給方向從原來的縱向改為橫向，滿足了分齒行程要求。再通過制造分度頭與掛輪配合制成精細進給裝置，把原每齒進給精度從原來的0.02mm精確到0.000 62mm，滿足了分齒進給精度不足的問題，從而使普通銑床通過使用這兩套創新裝置就能夠加工出高精度的齒條了。

齒條；分度頭；掛輪；高精加工

齒條是我公司生產的主要產品——強力龍門銑床GL2312ST/4的關鍵驅動部件，每臺設備需要的量比較大，每臺設備需要4件。而且精度要求較高、長度較長，要求每根齒條80個齒中累積誤差不超過0.075mm，齒條加工長度為700mm。其質量的好壞關系到整臺機床的驅動精度、切削性能等關鍵參數的好壞。由于我公司沒有加工該齒條的設備，比如高精度的數控插床或者磨齒條機，通常需要轉到外協加工，外協加工不但價格高，而且生產過程難以控制，經常造成生產脫節的現象，這就嚴重影響到整機的交貨期。于是從目前現有的設備入手，對該產品的加工進行攻關。

1 齒條加工設備及生產能力現狀

目前我分廠能用于齒條加工的最大的設備為普通臥式銑床X6432A。從齒條結構形狀可以看出，銑齒條時刀具回轉軸向必須與分齒進給方向平行。目前在不改變刀具回轉軸情況下，只能用縱向進給加工齒條，而機床縱向行程較短，一般只有300～500mm，行程不足。一般較短普通精度要求較低的短齒條，可用臥式銑床通過刻度圈控制手柄進給銑齒加工。但長齒條（銑齒長度超過300mm）由于臥式銑床本身機床結構原因，而橫向行程一般均在900～1 500mm，行程上能滿足長齒條加工的行程條件。

2 高精加工齒條方法的研究過程

2.1 加工解決首要問題

從前面分析可以了解到，由于目前臥式銑床結構的原因，只能加工銑齒長度300mm以內的短齒條。要加工長度為700mm的關鍵齒條還是無能為力。但是，我們了解到X6432A臥式銑床雖然Y向行程只有300mm，而橫向（X向）行程卻達到了1 100mm。能否利用這個方向的行程來加工呢？要想用X向行程來加工齒條，前提的條件是：讓刀具的回轉軸方向與X向平行，也就是使刀具回轉中心變化900。

有了以上的分析，我做了一個工裝（見圖1），使刀具回轉中心旋轉900，就能夠用X向行程來加工齒條了，滿足了加工關鍵齒條的行程要求。

圖1 刀具回轉中心轉變900工裝圖

2.2 加工長齒條不合格原因

當滿足了行程要求后，應用新裝置進行齒條加工，在加工齒數較少的短齒條時，與改裝前沒有區別，但加工齒數較多的長齒條時出現了問題，原因是加工出的齒條累積誤差超差，加工此關鍵齒條時（Z=80，L=700，M=2.75)，累積誤差達到了 0.7～0.85mm，超過了設計允差的20倍以上。

經過分析，影響齒條加工精度的因素只有兩個：

（1）設備的進給絲杠精度差，在整個加工行程長度上的誤差累積超出了齒條本身的允許的累積誤差。

（2）設備每齒的進給控制不準確，導致多齒進給誤差累積超差。為了找出真正的加工超差原因，我通過用激光干涉儀對X向的絲桿在1 100mm全長進行檢測后發現絲桿在全長有效工作距離上的累積誤差為0.029，在任意700長度的累積誤差最大值僅有0.018，小于關鍵齒條加工的累積允差0.075。因此，絲桿的誤差并不是導致加工精度超差的真正原因。

臥銑加工設備是靠機床本身的刻度來控制進給的，最小進給刻度為0.02mm，而且刻度是靠眼睛感覺來對齊的，每次對齊均可能產生視覺上的誤差，所以在進給時每個齒誤差在0.01左右是很正常的。由于長齒條齒數多，每個齒誤差雖小，但多個齒的誤差累積相加后會導致最后的誤差超過了齒條本身使用允許值，也就是累積誤差超差。以80個關鍵齒條為例，80個齒累積的誤差將達到80×0.01=0.8mm，因此，第二點因素才是導致合格率低的真正原因。

2.3 每齒進給不準確的解決方案

經過仔細觀察臥銑的構造，發現在X向絲桿端部一般都有約200長左右的延長部份，這部分的功能主要是為了能夠滿足加工螺旋槽時上掛輪使分度頭與X向能與分度頭雙軸聯動。由此我受到了啟發，用分度頭細化刻度，應該可以將進給分得更細，而且分度頭控制不依靠肉眼來對刻度，每次的進給將能保持恒定。

通過多次的實踐論證，為了方便計算和使用，做了如圖2裝置進行細分刻度，圖中掛輪比為4：1，分度頭用65孔的板，由于關鍵齒條零件的參數為：Z=80，L=700，M=2.75，進給時每次進給距離為P=M×3.14159=8.639 373mm,而X向絲桿的螺距是5mm，由于分度盤每轉一圈為90，取分度盤孔數為60個孔，當轉過864個小孔時，X向所行進的距離P1=8.639 993，所以，理論上進行計算每齒誤差(多走)為：P'=P1-P=8.639 993-8.639 373=0.000 62,當轉過80個齒后，由此得出分度理論累積誤差為F=80×0.000 62=0.049。

因此，加工誤差=絲桿累積誤差+分度累積誤差=0.018+0.049=0.067。些誤差小于圖紙允差0.075，因此從分析來看，這種加工方法可行。

圖2 用分度頭細分進給刻度裝置圖

通過用這種方法多次加工關鍵齒條GL2012ST/4-6213，發現銑齒的累積誤差均在0.07內，完全能滿足圖紙允差0.075的要求。

3 結束語

文章主要研究了在普通銑床如何完成加工高精度齒條的加工方法，也是對高精度齒條加工方法的一個重要補充。在實際的機械加工中，要想提高產品質量，有時需要立足于現實條件通過多想辦法，多做研究。這樣也可能達到不增加成本，就可以提高產品質量的目的，對節能增效起到意想不到的作用。

Research on High Precision Processingmethod ofOrdinary Milling Machine Rack

ZHANGXiong-de
(Guilin Machine Tool Limited by Share Ltd.，Guilin Guangxi541001，China)

With the existing common milling machine,high precisionlong rack of existing products,there are two problems:gear travel can notmeet the processing requirements;the accuracy of tooth can notmeet the processing requirements.Starting from these two problems,themanufacturing tool rotary centers into 900 tooling,the original gear feed direction from the vertical to the originalin the transverse direction,tomeet the requirements of gear stroke.Then by dividing head and hanging wheelmade with fine feed device,the original feed per toothaccuracy from the original 0.02mm accurate to 0.00062mm,meet the precision problem of feed per tooth.So that the ordinarymillingmachine by using the two setsof innovative device can rack high precisionmachining.Asan important complement to themethod of processing high precision gearmachiningmethod.

rack；dividing head；hanging round；high finishing

TG61

B

1672-545X（2014）04-0156-02

2014-01-06

張雄德（1969—），男，廣西賓陽人，現任桂林機床股份有限公司中小件制造廠技術副廠長，工程師，從事電子機械設計及加工工藝相關工作至今。