摘 要：以一種高速重載雙聯(lián)行星齒輪為例對其加工工藝進(jìn)行探討，該例中，雙聯(lián)大齒輪基準(zhǔn)齒與雙聯(lián)齒輪軸基準(zhǔn)齒的角向位置偏差要求不大于0.003°。

關(guān)鍵詞：雙聯(lián)齒輪;角向位置偏差;加工工藝

0? ? 引言

雙聯(lián)齒輪在齒輪箱中應(yīng)用廣泛，在一般的傳動中，雙聯(lián)齒輪是不要求輪齒對中的。但本例為高速重載雙聯(lián)行星齒輪傳動，具體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

1? ? 技術(shù)要求

（1）大齒輪參數(shù)：齒數(shù)147、模數(shù)6、壓力角20°、齒輪精度GB/T 10095-4級;

齒輪軸參數(shù)：齒數(shù)45、模數(shù)8、壓力角20°、齒輪精度GB/T 10095-4級。

（2）齒輪齒形面及齒根滲碳淬火，滲碳層深度1.8～2.3 mm，齒面硬度HRC58～62。

（3）大齒輪與齒輪軸基準(zhǔn)齒的角向位置偏差不大于0.003°。

2? ? 加工難點(diǎn)分析

（1）齒輪精度要求高，大齒輪和齒輪軸加工精度為GB/T 10095-4級。

（2）齒部需要進(jìn)行滲碳熱處理，齒輪材料為18CrNiMo7-6，滲碳熱處理后變形大，齒面磨齒較難實(shí)現(xiàn)。

（3）齒輪軸必須在組合前進(jìn)行磨齒，否則磨齒過程中大齒輪與磨齒砂輪有干涉。

（4）需要設(shè)計雙聯(lián)齒輪組合的定位裝置，以確保裝配中齒輪的角向定位精度。

（5）磨齒加工中怎么保證磨齒時的角向位置。

3? ? 工藝分析

（1）針對齒輪精度要求高，選用國外高精度磨齒機(jī)進(jìn)行磨齒加工，具體采用德國Gleason-Pfauter P1200磨齒機(jī)，加工精度可達(dá)到GB/T 10095-3級精度。

（2）對于輪齒滲碳淬火變形大，在滾齒時應(yīng)考慮留合適的磨齒余量，以應(yīng)對滲碳淬火產(chǎn)生的變形。同時要考慮到磨齒加工余量不能太大，否則齒面滲碳層深度磨齒后會減薄，使齒面硬度降低，影響齒輪質(zhì)量。

（3）齒輪軸采用單件加工，組合前進(jìn)行磨齒，組合后不再磨齒加工，避免磨齒砂輪與大齒輪磨齒時產(chǎn)生干涉。

（4）將雙聯(lián)齒輪設(shè)計為分體模式，連接形式為錐度連接，錐度設(shè)計為1：20，采用定位銷進(jìn)行角向定位，定位銷直徑設(shè)計為20 mm，在大齒輪上加工圓柱銷孔，在齒輪軸上開鍵槽。

（5）磨齒工序可以在磨齒機(jī)上用在線檢測方式，找正齒輪軸和大齒輪的基準(zhǔn)齒的中心位置。

4? ? 工藝實(shí)施

4.1? ? 齒輪軸的角向定位槽加工

（1）齒輪軸磨齒后進(jìn)行定位槽加工，位置如圖2所示。

（2）定位槽加工要求基準(zhǔn)齒的中心線和槽中心線角向位置誤差不大于0.005°，按照分度圓直徑360 mm進(jìn)行計算，基準(zhǔn)齒的中心線和槽的中心線位置誤差不超過0.015 mm。

（3）定位槽的加工要選擇帶在線檢測裝置的五軸數(shù)控加工中心，先使用夾具將工件正確定位;再操作在線檢測裝置的測頭找正基準(zhǔn)齒的中心位置（角向位置），并進(jìn)行記錄;用銑刀按照記錄下來的角向位置進(jìn)行對刀，將定位槽尺寸加工出來，并在基準(zhǔn)齒上做好標(biāo)記。

（4）加工出來的定位槽需要測量角向位置是否正確，可以在機(jī)床上進(jìn)行在線測量或在三坐標(biāo)上進(jìn)行離線測量。

4.2? ? 大齒輪的加工

（1）大齒輪需在滲碳處理后進(jìn)行預(yù)磨齒，目的是在加工大齒輪的定位銷孔前，消除熱處理變形，使后續(xù)加工定位銷孔時基準(zhǔn)齒處于正確的位置。

（2）基準(zhǔn)齒的中心線和定位銷孔中心線角向位置誤差不大于0.003°，按照分度圓直徑882 mm進(jìn)行計算，基準(zhǔn)齒的中心線和槽的中心線位置誤差不超過0.023 mm。具體如圖3所示。

（3）定位銷孔的加工需要選擇帶在線測量機(jī)構(gòu)的車銑加工中心，先用在線測量裝置的測頭找出大齒輪基準(zhǔn)齒的中心位置（角向位置），并記錄下來;再用記錄下來的角向位置進(jìn)行對刀，采用鉆孔和鏜孔方法將定位銷孔按圖紙要求加工出來，并在基準(zhǔn)齒上做好標(biāo)記。

（4）加工出來的定位銷孔需要測量角向位置是否正確，可以在機(jī)床上進(jìn)行在線測量或在三坐標(biāo)上進(jìn)行離線測量。

4.3? ? 裝配組合

（1）將大齒輪在加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在（120±5）℃，保溫3 h。

（2）保溫完成后，快速將大齒輪吊至前期準(zhǔn)備好的裝配夾具上。將定位銷裝入大齒輪，同時快速將齒輪軸裝入大齒輪中，裝配時一定要注意，定位銷要確保正好裝入齒輪軸的定位槽內(nèi)。

（3）雙聯(lián)齒輪組合好后，需用螺桿和壓板進(jìn)行壓緊，避免在冷卻過程中齒輪連接出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

（4）待雙聯(lián)齒輪完全冷卻后，去除壓緊的螺桿和壓板，在三坐標(biāo)上測量大齒輪基準(zhǔn)齒中心位置和齒輪軸基準(zhǔn)齒中心位置的偏差，根據(jù)測得的偏差值評估精磨大齒輪磨齒余量是否足夠。

4.4? ? 磨齒對中加工

磨齒對中加工是保證齒輪角向位置精度的最終工序，齒輪找正精度決定了產(chǎn)品最終質(zhì)量，是加工中最關(guān)鍵的一道工序。

（1）將組合好的雙聯(lián)齒輪組合吊入磨齒工裝中，齒輪軸朝上安放在磨齒工裝上。

（2）校正大齒輪基準(zhǔn)端面跳動不大于0.01 mm，齒輪軸基準(zhǔn)外圓跳動不大于0.01 mm，壓緊雙聯(lián)齒輪組合。

（3）在磨齒機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中輸入磨齒參數(shù)，啟動磨齒機(jī)修磨齒砂輪。

（4）將修好的磨齒砂輪對入齒輪軸的基準(zhǔn)齒槽中，緩慢調(diào)整磨齒機(jī)轉(zhuǎn)臺并手動轉(zhuǎn)動砂輪，使砂輪位置位于基準(zhǔn)齒槽中的中心位置，在數(shù)控面板上找到磨齒機(jī)轉(zhuǎn)臺的角度數(shù)值并記錄下來。

（5）操作數(shù)控滾輪，移動磨齒機(jī)Z軸，將砂輪移動到大齒輪基準(zhǔn)齒的齒槽中，緩慢調(diào)整磨齒機(jī)轉(zhuǎn)臺并手動轉(zhuǎn)動砂輪，檢查砂輪位置是否位于基準(zhǔn)齒槽中的中心位置，確認(rèn)無誤后即可將記錄下來的磨齒機(jī)轉(zhuǎn)臺的角度數(shù)值作為磨齒起刀點(diǎn)，并輸入數(shù)控系統(tǒng)。

（6）輸入磨齒程序，進(jìn)行磨齒加工。

5? ? 結(jié)語

在具體的工藝優(yōu)化階段，需要考慮到的影響因數(shù)很多，譬如滲碳淬火熱處理變形量的大小，如何選擇正確的磨齒余量，如何確定粗磨和精磨余量的大小，如何進(jìn)行基準(zhǔn)齒的角向定位等。只有通過制定合理的工藝路線以及對關(guān)鍵工序加工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能完成高精度雙聯(lián)齒輪對齒加工。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 成大先，王德夫，姬奎生，等.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

收稿日期：2020-03-25

作者簡介：宋智偉（1970—），男，湖南株洲人，工程師，研究方向：機(jī)械加工、齒輪加工。