揭曉，張歡龍

1. 臺州科技職業(yè)學院 浙江臺州 318020

2. 北京精雕科技集團有限公司 北京 102308

1 序言

2 傳統(tǒng)齒輪加工情況

各種齒輪的加工工藝比較見表1。

表1 各種齒輪的加工工藝比較

目前，國際高端齒輪市場上的制造企業(yè)有：美國格里森、德國皮特勒、德國維拉（WERA）、日本那智不二越以及瑞士萊斯豪爾等。隨著產(chǎn)品逐漸向多品種、小批量發(fā)展，采用通用數(shù)控五軸機床加工齒輪成為近兩年來新的熱點問題。尤其是滾齒加工，一般是定制專用滾刀來進行加工，這種加工方式的優(yōu)點是：適合批量大、品種少的場合。但是對于品種多、量少的場合就存在劣勢：定制滾刀的價格昂貴，不能適用于各種尺寸、形狀變化的齒輪。

3 弧面齒輪結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

北京精雕設備由于擁有強大的在線檢測、在線補償技術(shù)，所以結(jié)合五軸聯(lián)動功能，已經(jīng)在精密齒輪加工中嶄露頭角。下面以精雕換刀機構(gòu)上的精密弧面齒輪加工為例，說明精雕設備在加工精密弧面齒輪上的優(yōu)勢。

精雕設備原有換刀機構(gòu)購自海外制造商，在承接手機外形零件加工時，由于需要高頻率地換刀，所以當次數(shù)在3萬次以上時，開始出現(xiàn)故障。基于上述情況，北京精雕利用自有設備嘗試加工換刀機構(gòu)的弧面齒輪（見圖1）獲得成功。經(jīng)現(xiàn)場驗證，換刀次數(shù)在10萬次以上，都沒有出現(xiàn)故障。

圖1 弧面齒輪

圖2、圖3分別為小弧齒齒輪、大弧齒齒輪，其技術(shù)參數(shù)分別見表2、表3。

圖2 小弧齒齒輪

圖3 大弧齒齒輪

表2 小弧齒齒輪技術(shù)參數(shù)

表3 大弧齒齒輪技術(shù)參數(shù)

4 夾具設計方案

圖4為夾具及其與零件的組裝。采用螺栓夾緊，夾具平面度≤0.003mm；工件盡量放置在機床軸心位置，并使主軸下降位置適當。

圖4 夾具及其與零件的組裝

5 采用精雕SurfMill軟件編程

圖5為齒輪設計圖樣。

圖5 齒輪設計圖樣

采用精雕JDSoft SurfMill軟件編程。該軟件針對齒輪加工的特點，按照與傳統(tǒng)加工方式一致的展成法計算方式，開發(fā)了相應的加工模塊；實現(xiàn)了編程簡單化，操作簡單快捷，路徑計算精度高，可以滿足不同加工需求；同時融合了DT編程技術(shù)，使加工編程可視化，在機檢測技術(shù)保證了加工安全。

在精雕CAM軟件SurfMill中設置走刀方式、順序等，借助軟件中展成法路徑功能算法的實現(xiàn)，采用側(cè)刃模擬兩齒輪嚙合時的動作，沿齒面切向逐漸展成加工。軟件中展成法設置如圖6所示，軟件編程模擬結(jié)果如圖7所示。

我曾經(jīng)說過，我發(fā)表的能夠稱得上雜文的第一篇短文，是在1977年8月，那時，中央粉碎“四人幫”不到一年，很多思維還有局限。短文寫好后，本來能夠以個人名義發(fā)出的，部隊也只是要求見報篇數(shù)，并沒有硬性規(guī)定我們以組織名義撰寫批判文稿，報社也漸漸開禁了，但我想到以集體名義發(fā)出可能更容易被采用，就署了個并不存在的“XX部隊大批判組”。但是那次成功，并沒有激起我對雜文的興趣，回頭想來，很可能是因為那會兒二十歲剛剛出頭，對很多問題難以達到深度思考，沒有寫作雜文的欲望。

圖6 軟件中展成法設置

圖7 軟件編程模擬結(jié)果

6 采用錐度牛鼻刀加工

采用錐度牛鼻刀加工。刀具類型分析與對比見表4。

表4 刀具類型分析與對比

7 工藝工序的制定

各工序具體內(nèi)容如下。

（1）粗加工 采用滿足小端尺寸的最大尺寸錐刀，按五軸曲線的方式開粗。

（2）殘補與清根 使用小角度錐刀完成齒根位置的清根，齒側(cè)兩面采用五軸曲線的方式去除。

（3）半精加工 留側(cè)壁余量采用展成法加工。

（4）精加工 為提升表面質(zhì)量，主軸加工前先預熱，與半精加工一樣，采用展成法進行精加工。

（5）在機測量 通過在機測量控制工序中的工件精度，并且編寫宏程序?qū)崿F(xiàn)在機測量超差報警提示。

以φ39.8mm×58.2mm差速器主動齒輪為例，工件材料為38CrMoAl，各工步所用刀具及加工時間見表5。

表5 各工步所用刀具及加工時間

8 加工難點及有效措施

該齒輪的加工難點在于：齒形造型與接觸檢查；需保證各個齒面余量均勻；同時齒距、徑向圓跳動等指標達到設計要求。

針對難點問題，應用精雕CAD/CAM軟件專業(yè)齒輪造型與編程功能，在機測量檢測齒面余量保證在±5μm，表面粗糙度值Ra＜0.15μm。

9 結(jié)束語

經(jīng)過JDSoft SurfMill軟件在編程后結(jié)合軟件的DT加工技術(shù)，可以清楚地了解實際加工的安全性和實用性。通過機床模擬可以了解實際加工中的碰撞、干涉問題，保證程序的安全可靠。加工的小弧齒成品如圖8所示，大弧齒成品如圖9所示。

圖8 小弧齒成品

圖9 大弧齒成品