Gleason—Hurth 150SPH—L珩齒機(jī)預(yù)珩技術(shù)討論

蔡紹達(dá) 劉忠

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，普通民眾對于汽車這一消費(fèi)品的要求也越來越高，愈來愈追求高性價(jià)比以及更好的體驗(yàn)。為了滿足消費(fèi)者的需求，齒輪變速箱制造企業(yè)對齒輪傳動(dòng)噪音和降低制造成本的要求也越加急切，傳統(tǒng)的齒輪熱前剃齒和熱后磨齒工藝已難以滿足要求，強(qiáng)力珩齒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。強(qiáng)力珩齒技術(shù)指的是熱處理后毛坯在機(jī)床上，工件軸與珩輪軸采用交錯(cuò)軸內(nèi)嚙合的方式，去除較多齒面余量的同時(shí)，在齒面產(chǎn)生非周期性的齒面紋理，從而降低齒輪傳動(dòng)噪音的一種齒輪精加工工藝。Gleason-Hurth是其中的代表企業(yè)，其獨(dú)創(chuàng)的珩磨輪變軸交角修整工藝，更是大幅度降低了齒輪強(qiáng)力珩齒工藝的制造成本。本文主要探討如何在Gleason-Hurth 150SPH-L強(qiáng)力珩齒機(jī)上采用預(yù)珩技術(shù)來加工毛坯狀態(tài)較差的零件，來進(jìn)一步降低制造成本。

關(guān)鍵詞：珩齒技術(shù)；加工；預(yù)珩

1 預(yù)珩技術(shù)產(chǎn)生的背景

盡管強(qiáng)力珩齒技術(shù)作為新式的齒輪加工技術(shù)，相比于磨齒技術(shù)而言，有齒面粗糙度更好，齒面抗磨損性能和抗疲勞強(qiáng)度更好（齒面有殘余壓應(yīng)力的存在），加工時(shí)節(jié)拍更短（強(qiáng)力珩齒齒面余量約為磨齒的1/2），不會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是，強(qiáng)力珩齒相對于磨齒也有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，那就是強(qiáng)力珩齒加工過程中，工件和刀具之間更復(fù)雜的相對運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致珩磨輪加工過程中受力不均就易崩齒破碎。

為了避免這種刀具的異常損耗，Gleason-Hurth 150SP-L強(qiáng)力珩齒機(jī)設(shè)備自帶珩前檢查裝置即rolling check裝置。在加工零件前，使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪對毛坯采用無側(cè)隙雙邊嚙合檢查，通過設(shè)置合理的M值余量參數(shù)、peak參數(shù)（齒面最大磕碰）、徑向綜合總偏差Fi″（主要反映齒輪的偏心狀態(tài)），篩選出齒坯狀態(tài)合格的零件，從而保證進(jìn)入加工艙的毛坯加工過程中不會(huì)對珩磨輪造成傷害。

從有利的方面講，rolling check裝置可以有效識別出狀態(tài)較差的毛坯，從而保護(hù)珩磨輪；但從不利的方面講，不滿足rolling check 設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值的毛坯，無法進(jìn)行加工，只能報(bào)廢，從而造成了較大的浪費(fèi)。

對于細(xì)長軸零件而言，由于熱處理易變形以及較難校直等原因，導(dǎo)致部分零件偏心，直接影響了rolling check 檢查過程中的Fi″，從而造成珩前毛坯不過的比例也相對較大。如何使這部分不合格毛坯加工成合格零件，成為我們思考的重要問題。本文主要探討通過對不合格零件進(jìn)行預(yù)珩，改善零件的Fi″（即偏心狀態(tài)），從而使其可以被加工成合格零件。

2 預(yù)珩技術(shù)的探索使用

Gleason公司根據(jù)《齒輪手冊》標(biāo)準(zhǔn)，通過驗(yàn)證認(rèn)為珩前毛坯齒輪精度為8級時(shí)（對應(yīng)Fi″=0.046mm），既能保證加工效率，又能對珩輪進(jìn)行有效的保護(hù)。

因此機(jī)床對滾檢測設(shè)定Fi″=0.05mm。

預(yù)珩，就是通過留出合適的余量對零件進(jìn)行多次修正式珩齒，來改善零件的毛坯狀態(tài)，使其最終可以被加工成合格零件。

本文主要討論某系列變速箱輸入軸二檔齒輪首次rolling check 檢查Fi″ 0.1mm，如何通過兩次預(yù)珩加一次終珩最終加工成合格零件過程。

輸入軸二檔齒輪參數(shù)表：

根據(jù)齒輪參數(shù)表，可以看出理論的珩前M值余量約為0.31mm。

通過齒輪參數(shù)計(jì)算器，換算至齒厚：

珩齒前齒厚：Sn=2.819201

珩齒后齒厚：Sn=2.683427

計(jì)算可得Sn總余量為0.135774mm。

2.1 珩齒余量分配

參考《齒輪手冊》當(dāng)50≤da≤125 Fi″=0.1mm，齒輪精度約為9-10級。

查詢手冊9-10級精度齒輪，齒距累積偏差Fp范圍 0.074-0.104mm，即單個(gè)齒距偏差fp最大和最小之間的絕對值為0.074-0.104mm。按照公式齒距P=πm換算：齒厚方向的偏差約為 0.037-0.052mm之間。

根據(jù)以上換算，本文討論的輸入軸二檔零件Fi″=0.1mm的零件，計(jì)劃分三次珩齒加工，即首次預(yù)珩、二次預(yù)珩、終珩。

余量分配見下表：

2.2 首次預(yù)珩

首次珩齒，M值加工至55.352，即M值方向去除0.07mm余量，對應(yīng)的齒厚方向去除約0.031mm。

此次加工完成后，因?yàn)榱慵旧砥妮^嚴(yán)重，會(huì)影響珩前對齒傳感器對零件的判斷，導(dǎo)致首次預(yù)珩左右齒面余量分配不均，偏心嚴(yán)重的齒在齒面上會(huì)出現(xiàn)黑皮。在下次預(yù)珩時(shí)需人為調(diào)整，改變左右齒面珩齒余量，確保出現(xiàn)黑皮的齒面在下次加工時(shí)，齒厚方向去除相對多的余量。

2.3 二次預(yù)珩

二次珩齒，M值加工至55.242，M值去除0.11mm余量，對應(yīng)的齒厚方向去除約0.051mm。加工前，需按照首次預(yù)珩齒輪測量結(jié)果，人為調(diào)整左右齒面齒厚方向的余量，以保證左右齒面挖根對稱，再進(jìn)行加工。此次加工過后，基本上修正了齒輪的偏心，使所有齒面均能加工出來，無黑皮，左右齒面挖根接近對稱。

2.4 終珩

經(jīng)過2次預(yù)珩后，齒輪的毛坯狀態(tài)修復(fù)至較為正常狀態(tài)，稍微調(diào)整左右齒面挖根狀態(tài)，終珩加工至合格零件。

3 結(jié)論與建議

1）通過預(yù)珩技術(shù)可以對毛坯狀態(tài)較差的零件進(jìn)行修正，從而加工出合格零件，減少零件報(bào)廢，降低成本。

2）針對不同齒輪參數(shù)的零件，預(yù)珩的余量分配需重新摸索制定，不可千篇一律。

3）預(yù)珩技術(shù)只是一種事后補(bǔ)救性措施，為減少強(qiáng)力珩齒報(bào)廢比例，應(yīng)從根本上查找零件熱后偏心的原因。

參考文獻(xiàn)：

[1] 齒輪手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.第二版.2004.