組合人字齒輪的加工方案

魏廣遠， 王東壘， 劉文寬， 張雷

（齊齊哈爾機床集團有限公司 配套分公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

0 引言

人字齒輪具有承載能力高、傳動平穩和軸向載荷小等優點，其結構在重型機械傳動系統中有廣泛的應用，例如機械傳動800 t以上的壓力機等等，但人字齒輪也同時有著加工困難、造價較高的特點。在人字齒本身結構中主要有兩種形態，一種為分體制造結構然后組裝在一起；另外一種結構為兩側做為一體。本文以一重集團紹興重型機床有限公司設計的專機，數控深孔鉆（TK2150×120/20）主傳動中的組合人字齒輪為例，介紹人字齒輪中分體結構的一種加工方案，為類似零件加工提供參考。

1 人字齒輪加工難點、重點

如圖1所示，我們可以看到零件的基本參數，模數為8 mm、β=20°1′30″，按照最常規的人字齒輪加工想法，是將兩個齒輪在制齒前組合起來，先加工一側齒輪，再通過劃線或是使用檢具方式來加工另外一側齒輪保證兩齒的同步，但通過觀察圖樣，我們可以很明顯地計算得出兩個齒輪組合后的空刀寬度為10 mm，根據經驗或是查表（標準滾刀切制人字齒輪的中間退刀槽尺寸mn=8，β=15°~25°，中間退刀槽=85 mm），如此窄小的空刀，此加工方案是不可能實現，當然也可以考慮梳齒，但是由圖樣得出，齒輪精度為7-6C、齒部高頻淬火硬度為52 HRC，淬火后在梳齒機上也是無法實現的，所以只能考慮磨齒，齒輪部位分體加工，再進行組裝，所以如何保證兩齒之間相位同步是本例中的加工重點和難點。

圖1 組合人字齒輪零件簡圖

2 具體加工方案

為了保證組裝之后兩齒的同步，我們設計了一個方案，主要思路為在制齒前，先將兩個輪組裝起來，如圖2用6個M20內六方螺栓緊固，用6個銷孔定位，按圖2所示分別鉆在2個零件上φ6H7銷孔，將2個零件拆開，分別加工齒部，在齒加工過程中其φ6H7銷孔的中心位置在一個齒的（俗稱陽牙）中間位置，此方案有兩個難點：1）熱處理變形后兩零件難以再進行組裝；2）如何保證φ6H7銷孔最終在一個齒牙的中間位置，也就是保證兩個齒輪的相位同步。

圖2 φ6H7銷孔位置加工簡圖

圖3 單齒對稱檢具

針對第一個難點熱處理變型問題，我們依據經驗，僅齒部高頻淬火對其它位置的影響較小，不過對材料的穩定性要求嚴格，所以齒輪的坯料一定要經過正火處理；對于第二個難點，我們使用一種可以保證單齒對中檢具，也就是使用我們先前提到的φ6H7銷孔，檢具的示意圖如圖3所示：通過檢具在磨齒時可以保證齒的對中性在0.02 mm以內，按照此理論數值，我們預計加工后的成品，組裝之后的人字齒輪同步可以在0.10 mm以內，滿足設計要求，我們進行了實際生產驗證，主要工序內容為下，以圖1中的零件2為例：

1）數控臥車：夾左端φ195k6外圓，找正齒外圓及端面，一次車齒外圓至φ343.80h7，平右端面，在60尺寸左面車一找正帶，內孔留量0.70 mm。

2）掉頭：夾右端外圓，找正齒外圓及60尺寸左端找正帶在0.01 mm以內，車φ195k6外圓、φ285外圓、65±0.1 mm、130尺寸左端面、齒寬60至600-0.02mm，按圖樣倒角，以上跳動均要求在0.015 mm以內。

3）組裝、鉆孔結合。

4）數控鏜床：在齒外圓上鉆、鉸出兩個定位銷控φ6H7，要求此兩個銷孔位于平行零件中心的同一軸線上，且到兩個齒端面等距，誤差值在0.02 mm以內。

5）兩零件拆開，分別準備制齒加工。

6）滾齒：以φ6H7為齒頂中心，齒厚留磨量0.8 mm，要求φ6H7孔中心對稱在0.06 mm以內。

7）淬火：僅齒部高頻淬火硬度為52HRC。

8）磨齒：以φ6H7為齒頂中心，要求φ6H7孔中心對稱在0.02 mm以內，按圖紙要求磨削到寸。

此加工方案在實際生產中得到驗證，最后加工組合人字齒輪同步為0.08 mm。