齿轮加工范文
时间：2023-03-27 05:23:45
导语：如何才能写好一篇齿轮加工，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1 面齿轮齿面铣削加工可行性分析
由面齿轮传动的啮合理论分析可知，面齿轮的加工可以采用范成原理进行。但由于加工面齿轮刀具的尺寸与实际啮合中的圆柱齿轮相同，因此，从理论上讲加工面齿轮的刀具将是无穷多。面齿轮插齿加工的这种特殊性制约了面齿轮传动的应用范围。采用铣削（成形法）的方法加工面齿轮可以克服上述缺点，不必使用特殊刀具，可降低刀具成本。提取模数为3 mm、齿数为89 齿的实验直齿面齿轮的三维实体模型，对此面齿轮的一个齿槽进行分析。如图1 所示，面齿轮的齿槽由五个曲面片组成，其中面1 是一个平面；面2 是空间曲面，左右各一个；面3 也是一个平面。齿槽由面2 和面3 围成，齿顶槽宽最宽处10.436 mm，齿根槽宽最窄处1.153 mm，齿全高6.036 mm，面2 和面3 之间的过渡圆弧半径为0.5 mm。就整个面齿轮而言，将齿坯上齿槽加工余量去除即可形成齿形，齿形精度和表面粗糙度分别与加工方法有关。
通过对图1 分析可知，面齿轮齿面属于陡斜面一类的曲面，并且被加工面开放，被加工面间的过渡圆弧为0.5mm。由于被加工的面齿轮曲面没有被其他结构遮挡，是开放的曲面，所以采用配备有高速主轴的三轴三联动数控铣床加工是一种可行的工艺方法。使用三轴三联动的数控铣床加工时，对于曲面不同的流线及流线上的不同位置，不可避免的会有不同的切削速度，此时加工出的面齿轮齿形精度较高，但是表面质量一般。
2 加工方法
本文采用三轴数控铣床加工面齿轮齿面。因为齿槽尺寸较小，最窄处宽度约为1mm，所以最终加工方法采用直径0.8mm 的球头雕刻刀进行精加工。齿坯加工在CK6140 进行，为了保证回转精度，精车时使用心轴定位，花键槽使用线切割加工。
齿形加工在CNC-JTGK600 数控雕铣机床上进行。CNC-JTGK600 数控雕铣可实现三轴三联动加工，分辨率0.001mm，配备最高速度为20000r/min 的电主轴，X 轴方向行程600mm、Y 轴方向行程500mm、Z 轴方向行程500mm，可以满足齿形加工的要求。
齿形加工分四个工步进行，前两个工步为粗加工，后两个工步精加工。齿形加工工序如表1 所示。
3 加工程序
根据面齿轮的三维模型采用专业软件辅助编写数控加工程序。针对单个齿槽编写程序，然后利用加工程序的复制旋转功能实现其他齿槽的加工。
3.1 粗铣齿槽
第一次粗铣齿槽的工序，使用Ф4、长15 雕刻刀进行粗加工，采用分层铣削的走刀路线加工，主轴转速5000r/min，进给速度100mm/min。在Z 轴方向每次进刀量为2mm，平行于齿槽方向进刀。应用MasterCAM9.1 的平行铣削功能，生成刀具轨迹，仿真加工结果，如图2 所示。
第二次粗铣齿槽的工序使用Ф2、长15 雕刻刀进行加工，采用分层铣削的走刀路线加工，主轴转速1000r/min，进给速度80mm/min。在Z 轴方向每次进到量为1mm，垂直于齿槽方向进刀。
3.2 半精铣齿形
半精铣齿形使用Ф1、R0.2、长10 的圆鼻雕刻刀，采用三轴联动的曲面流线加工方式进行加工。选择短轴方向为曲面流线走刀方向，自上而下加工，精加工余量为0.05mm。逼近误差er 定义为0.025mm，行间残留高度定义为0.1mm。主轴转速1500r/min，进给速度80 mm/min。
3.3 精铣齿形
精铣齿形使用Ф0.8、R0.4、长10 的球头雕刻刀，采用三轴联动的曲面流线加工方式进行加工。选择长轴方向为曲面流线走刀方向，自上而下加工。走刀方向逼近误差er 定义为0.01 mm，行间残留高度定义为0.01 mm。主轴转速1800 r/min，进给速度50 mm/min。
4 面齿轮齿面数控铣削加工
在CNC-JTGK600 数控雕铣机完成面齿轮的数控加工，成品如图3 所示。
5 结果检测分析
测量结果表明：齿厚偏差的最大值为0.016mm、齿距偏差最大值小于0.001mm、齿距积累误差最大值为0.015mm、齿廓偏差最大值为0.001mm。这表明，使用三轴三联动数控铣削的方法可以满足面齿轮加工精度的要求。但是由于切削速度的变化和步距的选择等原因，造成面齿轮齿表面光洁度较低。
参考文献：
[1]诸如鹏，潘升材，高德平.面齿轮传动的研究现状与发展[J].南京航空航天大学学报，1997（3）.
[2]叶又东.数控铣削加工中的工艺分析及处理[J].机械，2004（10）.
篇2
关键词：齿轮加工 误差与问题 解决方法
引言
齿轮，作为生产制造设备必不可少的基础零件，直接或间接地影响着生产设备的精密度，影响着生产产品的精细度。为了保障设备与产品的质量得到提升，齿轮自身的精密度与精细度就必须得到提高。在实际的齿轮生产中，因为机床精度、工装卡具、加工工艺等误差的存在，都会产生齿轮加工误差。本文就齿轮加工出现的误差问题，做一个简要的分析，并提出一些降低齿轮加工误差的方法。
1.齿轮加工过程中常见的误差
1.1 加工机床精密度存在误差
齿轮加工机床的精密度受两个主要因素的影响。第一个是机床本身就是有诸多齿轮、丝杠、台面等零部件组成，各种零部件的精密度与配合度直接影响到机床自身的精密度；第二个是在生产加工过程中，在机床的纵向轴径或横向轴径方向上，会因为机械传动的振动而发生不同角度不同程度的跳动；第三个是环境温度变化会引起金属零部件与材料出现热胀冷缩，造成机床自身精度发生变化。
1.2 加工工装卡具存在误差
生产加工齿轮，必然会在生产设备上设定基准孔和夹具中心轴，在孔与中心轴的生产过程中，会因为生产加工者的人为误差而产生误差，会因为机床与工装卡具自身的误差而存在误差，更何况夹具本身存在精度误差，都会影响齿轮精度。因此在生产工程中，机床的性能直接制约着加工的稳定性，装卡再严格紧密，也会出现因振动而产生的跳跃误差，导致齿轮轴心与加工中点之间发生相对位移。
1.3 齿轮加工工艺存在的误差
在齿轮加工的过程中，不论如何编排生产加工工艺，只要存在不同工序组合，必然会存在生产加工误差。一个齿轮的生产，必定是由多个工序构成的，这个误差是无法消除的，只能减小。
2.解决齿轮加工误差的办法
找到了误差产生的原因，就可以有针对性地想办法加以解决或降低齿轮加工过程中出现的误差。
2.1 提高齿轮加工设备的精密度
齿轮加工设备包括加工机床、辅助器材、刀具、系统等设备，机床的设计、装配精度，辅助器材是否配套、合格，刀具的淬火、磨制、材料的选择；系统的流速、剂的选配。一丝一毫的偏差都会引起齿轮加工误差的增大。要想降低齿轮加工误差，首先要从生产硬件上加以改进和修正，做好平日里的维护保养工作。
2.2 降低工装的装配误差
工装的设计、加工、装配，对于降低齿轮加工的误差也非常关键，根据待加工齿轮的特点和加工要求，设计制作合适的工装，可以有效改善基准孔轴、中心轴的校准度。从而可以有效达到降低齿轮加工误差的目的。
2.3 改进齿轮加工工艺
在改进齿轮加工工艺方面，有以下几个方面需要重点关注。
（1）保持轴心的重合度。工装卡具的底面存在一个固定的端口，是为了方便装卡，这个端口与工作台面存在一个很小的间隙，虽然间隙很小，但是仍然会出现偏心现象，端口无法消除，就需要在齿轮加工的过程中进行调整，将偏心位置找出来并回归原位，或是使用可调端口的卡具代替固定端口的卡具。更重要的是，在生产过程中，严格遵照加工工艺规定，在固定时间内认真检查芯轴跳动，固定时间一般是指在每班生产前，也可以根据实际生产情况另外制定。
（2）仔细检查刀具。一名齿轮生产者的基本功就是选择刀具、加工刀具。在正式加工生产齿轮之前，首先要根据加工图纸标注的齿轮情况选择合适的刀具，尤其是刀头部分，材料、刀刃角度、前后角改进，都要符合待加工齿轮的要求，对于不符合条件的，必须立即重新磨制改刀。生产工艺中明确规定了刀具的使用寿命、进刀量，规定了单把刀具加工齿轮的数量。因此，当刀具达到规定好的加工齿轮数量时，必须更换刀具，以减少因刀具磨损导致切削力增大而产生的误差。
（3）提高滚齿加工精度。滚齿加工是当前齿轮加工中比较常用的方法。该方法是使用滚齿机进行齿轮加工，滚齿机的精度比较高，与之配套的滚刀必须配套使用，若是出现高机低配的现象，就会大大影响齿轮加工的精密度。为了提高加工精密度，可以从四个方面加以关注。①关注机床的回转中心与齿轮中心的重合性，以减少齿轮径向误差。②提高工作台蜗轮的副回转精度，降低传动链的不均匀振动，以降低公法线的长度误差。③调整机床、平台、刀架、刀具、齿轮的垂直方向的同轴性，调整并对正顶尖中心与回转中心，达到提高差动挂轮精密度的目的。④滚齿加工之后的预留磨量不需要过多留存，以免出现打磨过度而误伤齿轮表面渗碳硬度层，影响后面的淬火效果，导致不必要的误差产生。
（4）提高加工基准面的精密度。加工基准面是加工坐标的基础，依照加工坐标可以较好地保证基准孔的装配精度，因此，对于加工基准面的精密度必须严加关注。
（5）提高热处理的能力。齿轮加工过程中的不同的热处理，是为了保证后续工序的顺利进行，是为了保证齿轮的生产性能。掌握住热处理的准确度，对提高齿轮质量，降低齿轮加工误差也是至关重要的。所以要对齿轮的热处理进行严格控制。
（6）调整齿轮生产工艺，对精度要求较高的齿轮（如8级精度），可采用热处理后进行二次切削的工艺。随着刀具材料和寿命提高，目前，对精度要求较高的齿轮，多使用直接热处理再加工的工艺代替磨齿工艺，大大提高了生产效率和齿轮加工精度。
3.结论
随着科技的进步，新设备的研发使用，齿轮加工技术必然会得到不断提升，随着精密加工工艺水平的改进，广大科研工作者与生产者必然会研究出更多的解决方案，齿轮加工误差必然会得到更完美的解决。
参考文献：
[1]刘继胜，罗姜.常见齿轮加工误差问题分析[J].机械与电子，2008（12）.
篇3
Abstract: This article refers to the combination of the numerical control processing and the technology of straight bevel gear processing, based on the formidable CAM function of UG. First, the cutting tool will be established and also the track of the straight bevel gear knife will be computated.Second, the straight bevel gear will be verified, simulated andprocessed. Finally the numerical control procedure will be finished after the post positioned processing.
关键词： 直齿锥齿轮；UG；CAD/CAM
Key words: straight bevel gear；UG；CAD/CAM
中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0041-02
0引言
我国传统直齿锥齿轮加工方法主要是利用伞齿刨。但是，如果直齿锥齿轮的锥角接近90度，利用伞齿刨加工是非常困难的。本文将数控加工与直齿锥齿轮加工技术相结合，基于三维工程软件强大的造型功能及相关接口技术，利用VC++创建参数输入人机界面及软件数据传输通道，尝试开发一种新的基于数控机床的直齿锥齿轮加工方法。这里利用UG强大的CAM功能，可完成直齿锥齿轮的加工仿真及数控代码生成。
1UG/CAM下刀具的建立
进入UG/CAM环境下，在Manufacturing Create工具条上选择Create Tool，（图1）。这时出现如图2所示的Create Tool对话框，在Type中选择mill_multi_axis（多轴铣），并且在Subtype中选择Retrieve Tool类型的刀具。点击Apply按钮进入Library Class Selection对话框，双击End Mill（non indexable）进入Search Criteria对话框，选择Millimeters点击OK，进入Search Result对话框（图3），在刀具列表中选择所需的刀具，OK退出，刀具创建完毕。
在仿真时，刀具的显示类型为Assembly类型，刀具就显示为实际形状的刀具。选用实际形状的刀具的优点是，在仿真时可以逼真的模仿实际走刀轨迹和切削，并且可以检查刀具、刀柄与零件是否干涉。
2UG/CAM环境下刀轨的产生
在有刀具和三维零件图的条件下，UG/CAM下加工直齿锥齿轮，首先是要生成毛坯。直齿锥齿轮的毛坯形状应该是直齿锥齿轮无齿形时的形状。在UG的modeling环境下生成毛坯，首先调入要加工的齿轮，然后用Through curves功能修补曲面，使直齿锥齿轮的齿不可见，如图4为直锥齿轮的毛坯形状。生成毛坯有助于在模拟仿真时清楚地观察毛坯切除情况、干涉问题等。在实际加工时也需要这样形状的毛坯，毛坯可以利用车削等加工方法生成。
接着是建立一个加工并且调入已有的刀具轨迹文件，在UG的CAM环境下完成。Application/manufacturing进入CAM模块，首先，在operation navigator中对workpiece进行操作，以确定加工的毛坯。点选Blank和select，选择图4的所有外表面，完成毛坯的创建。为了便于以后操作，用Blank功能把修补的毛坯曲面隐藏，复原直齿锥齿轮外形。
然后是工艺方法的创建，在Manufacturing Create工具条上选择Create Operation，这时出现如图5所示的Create Operation对话框，在Creation Operation中的Type各选项中，选择mill_multi-axis即多轴铣功能。在Creation Operation的对话框中添入基本继承信息如图5所示。Use Geometry中选择workpiece，其将作为父类，name为VARIABLE_CONTOUR的操作将作为子类，从而继承了父类的毛坯特征。Use Tool中选择已经创建好的刀具，VARIABLE_CONTOUR操作将会生成此刀具轨迹。
Use Method选项是选择加工精度，可选择粗、精和半精加工。其他各选向可由自己定义，不再赘述。点击Apply，进入加工参数设置对话框，点选part和select选择要加工的一个齿面，驱动方式即Drive Method选Tool Path，并点选右侧图标，在刀具轨迹文件的存储路径下选择刀具轨迹文件；刀轴控制即Tool Axis选Same as Drive Path；其它设置不再赘述。参数设置完成后，点选Generate选项，生成刀具轨迹线，如图6所示。
3UG/CAM校验、模拟加工直齿锥齿轮
完成一个加工操作之后，可以利用UG的加工校验（verify）功能来检验所建立的一个操作的可行性。在校验的模式下可以看到刀具轨迹的生成及刀轨的形状，也可以进行干涉检查。加工检验有两种方式：Replay和Dynamic，在Replay方式下可以清楚的看到生成在待加工的零件表面上的刀具轨迹线，及刀具沿着刀具轨迹线的动态走刀；在Dynamic方式下，可以看到利用定义好的刀具加工已定义的工件毛坯（blank）的动态过程,在此方式下可以看到刀具切削工件毛坯，走刀完毕可以看到加工好的零件形状。
利用UG本身的有关功能，在仿真过程中实现由刀具切削刃所形成的锥面与被加工齿轮的被加工面相切，这样才能保证加工方法的正确性。所有的操作都完成了，就要进行模拟加工（simulate）。模拟加工直齿锥齿轮可以看到与实际加工相符合的加工过程，同时检查利用以上的所有操作是否正确。本课题是采用自行研制的夹具来装夹工件，目的是想通过该夹具的两轴联动与刀具的往复运动来完成这次铣削任务。加工仿真的正确与否直接关系到数控代码是否正确。而代码是该夹具的两轴转角的来源，所以有的操作都完成了，就要进行模拟加工（simulate）。模拟加工直齿锥齿轮可以看到与实际加工相符合的加工过程，同时检查利用以上的所有操作是否正确。本课题是采用自行研制的夹具来装夹工件，目的是想通过该夹具的两轴联动与刀具的往复运动来完成这次铣削任务。加工仿真的正确与否直接关系到数控代码是否正确。而代码是该夹具的两轴转角的来源，所以仿真至关重要。模拟如果没有问题就可以进行下一步：后置处理。
4后置处理
利用UG加工模块产生刀轨，首要目的是为了加工工件，但不能将这种未修改过的刀轨文件直接传送给机床进行切削加工，因为机床的类型很多，每种类型的机床都有其独特的硬件性能和要求，比如它可以有垂直或是水平的主轴，可以几轴联动等。此外，每种机床又受其控制器（controller）的控制，控制器接受刀轨文件并指挥刀具的运动或其它的行为（比如冷却液的开关），但控制器也无法接受这种未经格式化过的刀轨文件，因此，刀轨文件必须被修改成适合于不同机床/控制器的特定参数，这种修改就是所谓的后处理。它是复杂零件计算机辅助设计和实际机械加工之间的一条连接枢纽，是将理论设计转化为实际生产的重要环节，也是CAD/CAM一体化过程中不可缺少的组成部分。后处理最基本的两个要素就是刀轨数据（Tool Path Data）和后处理器（Postprocessor）。
本方案利用五轴功能生成刀具轨迹，其生成的数控代码中的A、B轴数据是工件围绕X、Y轴旋转的变化角度，X、Y、Z数据即为刀具做往复运动所到达的两个位置点的坐标。A,B数值可作为绕X,Y轴的角度值去控制两个步进电机的转动，是进行实际加工必须提取的数据。所以在后处理的时候选择五轴功能进行后处理。
以下为用盘铣刀加工外锥齿轮的数控代码及仿真图形（图7）：
%
N0010 G40 G17 G94 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
:0030 T00 M06
N0040 G1 G90 X-23.3795 Y-46.1175 Z.76 A358.294 B109.92 F250. S0 M03 M08
N0050 X-14.9755 Y-70.5532 Z1.1403
N0060 X-14.9594 Y-70.5355 Z1.1404 A358.106 B111.121
N0070 X-23.3344 Y-46.1197 Z.7602
N0080 X-23.3893 Y-46.0919 Z.76 A357.918 B112.323
N0090 X-15.0434 Y-70.5177 Z1.1403
N0100 X-14.9916 Y-70.5709 Z1.1393 A358.481 B109.118
N0110 X-23.3247 Y-46.1751 Z.7595
N0120 X-23.1807 Y-46.1971 Z.76 A358.632 B108.517
N0130 X-14.9245 Y-70.5849 Z1.14
N0140 X-14.9816 Y-70.5604 Z1.1385 A358.851 B107.613
N0150 X-23.3807 Y-46.1971 Z.76
N0160 M02
上述代码中的A，B数值可作为绕X，Y轴的角度值去控制两个步进电机的转动，与刀具往复运动配合，完成一个齿面的展成加工。然后步进电机4控制B轴转动分度，加工下一个同侧齿面，直至完成所有齿。另一齿面加工可将刀具往复运动改在X轴的另一侧，采用另一套行程开关来控制。图7为在UG下利用相应盘铣刀完成的几组不同参数的直齿锥齿轮的效果图。
此外，在利用UG后处理功能生成数控代码时经常遇到这样的问题：在控制刀轨程序中已经编译好刀具的走刀次数，但是，在生成的数控代码中往往会随机增加几条指令。例如：在刀轨文件中编译刀具从齿轮小端A点走到大端B点，那么，生成的代码中应该只有两条指令，而实际生成的代码中却有3条或者更多指令，为什么会增多这些指令呢？经过多次反复试验得出，这些随机增加的指令中的数据点都是在如上所述中AB直线上的任意点，是刀具在行走过程中随机抽取的点。对于该类问题应该这样解决：每次加工仿真时都要重新调用改变参数后的刀轨文件以及被加工的齿轮，这样加工过程不会受到前一次仿真的干扰。
参考文献：
[1]曾爱华．数控加工系统中通用后置处理技术[M]．计算机辅助设计与制造，1999（9）．
[2]刘雄伟等．数控加工理论与编程技术[M]．机械工业出版社，2000.
[3]黄恺，李雷．基于展成加工法的直齿锥齿轮三维参数化CAD[J]．机械传动，2006（5）.
[4]李佳．计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）[M]．天津大学出版社，2002．
[5]卜昆.计算机辅助制造[M].科学技术出版社，2006.
篇4
关键词：超硬渗碳淬火齿轮的修复加工；齿轮线切割半精加工加工方案的确定；齿轮精度的保证
中图分类号：TG62 文献标识码：A
堆料机转台上设置的立式减速器输出轴上的小齿轮与回转支承的外齿圈啮合，实现堆料机的回转运动。大型堆取料机中堆料和取料驱动装置，是堆取料机核心部件，大都采用进口配套零件。现场安装小齿轮发现干涉问题通常有以下两种解决方案。
1 分解已安装的堆取料机设备主体部分，重新加工上下回转平台。
2 采取调整堆料和取料驱动装置小齿轮参数方法，重新制造或利用现有齿轮修复。
经研究认为第2种方案切实可行：更换大型堆取料机的堆料和取料驱动装置小齿轮，取料驱动装置为核心部件。需现场测绘分析与齿轮参数的计算，利用原齿轮重新加工，此方案工期短、费用低。
一、现场测绘结果
经检测外齿轮面齿硬度为HRC59～61，淬硬层深度9mm，内花键及齿轮心部硬度HB270～280。
取料机回转驱动装置小齿轮参数：中心距1730±0.115（原设计给定）。通过计算大小齿轮实际安装中心距1725；变为系数均为+0.5。公法线长度实测值：159.21mm。
二、重新计算小齿轮参数
取料机回转驱动装置小齿轮计算后设计参数：小齿轮参数：模数20mm；齿数18mm；齿宽180mm；变为系数+0.274；螺旋角0°；压力角20°；齿顶高系数1；齿根高系数0.25；分度圆直径360；齿顶圆直径407；跨齿数3：公法线平均长度154.397。齿轮精度等级按GB/T10095-1988 7级。
三、堆取料机回转驱动装置小齿轮修复方案的确定
方案1。按常规加工方法，将齿轮整体退火、加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿等工序。热处理退火和重新淬火工序，非常难以控制，由于齿轮外齿硬度高，内花键锐角多且以成品，发生外齿开裂和内花键变形概率非常大。
方案2。采用电火花切割加工设备，利用其连续移动的丝电极（接负极）与工件（接工件）在工作夜中的脉冲来放电，蚀除金属的特性加工齿轮。
电火花切割加工设备，主要用于模具制造。在样板、凸轮、成型刀具、精密细小零件的加工。高硬材料的加工尤为突出，且对其加工工件综合性能影响甚微。但是，加工表面粗糙度及加工精度与齿轮各项精度指标还有一定差距。最后，决定增加磨齿工序来保证齿轮各项精度指标。
两种加工方案的确定调研结果如下。
方案1。热处理可采用先进真空退火和淬火处理，齿轮变形和开裂的可能性大为降低，但其风险性仍然在20～30%左右。且价格非常昂贵。
方案2。取料小齿轮淬硬层分别减薄至6.476mm和6.4555mm，在国家标准渗碳齿轮模数18和20的淬硬层深度为5～10mm范围之内。所以，此种方案对小齿轮的使用和寿命均不产生影响。加工价格仅为方案1的三分之一。
两种方案经研究比较，采用方案2具有可靠强、周期短、生产效率高、价格低等优点。
四、取料机回转驱动装置小齿轮修复加工
a.在加工过程中，堆取料机回转驱动装置小齿轮装卡找正和加工产生了矛盾，一般加工设备，按齿轮形状特点，卡内孔按外圆结合划线找正，加工外部齿形。电火花切割加工设备，需按内孔及定位面找正，为此设计的小齿轮修复加工工装。
小齿轮修复加工工装的作用，就是解决小齿轮在修复加工过程中无法装卡的问题。利用小齿轮精加工内孔，配车小齿轮修复加工工装基准A尺寸，在用4个沉头螺栓，将小齿轮与小齿轮修复加工工装联接为一体。按内花键齿顶圆找正，找正精度小于0.005mm，车小齿轮修复加工工装内孔成。
b. 按内花键齿顶圆找正，找正精度小于0.005mm，磨齿各部尺寸成。
五、加工后齿轮检测方法
堆取料机回转驱动装置小齿轮修复加工后各项精度指标的检测利用德国克林根贝尔格PEF1200齿轮检测仪，检测堆、取料机回转驱动装置小齿轮各项指标，均达到或超过设计标准。
利用电火花切割加工设备半精加工超硬渗碳淬火齿轮，然后精磨齿轮成品修复技术，为超硬渗碳淬火齿轮加工提供一种崭新的工艺技术方法。电火花切割加工齿轮工艺技术，在齿轮加工在领域作为精加工手段，为超硬渗碳淬火齿轮加工提供一种新的技术方法和工艺手段。两种加工设备组合，产生新的齿轮加工工艺方法。每每技术取得重大突破和进步时，都是由无数项新技术积累的结果。从量变到质变的过程。对问题认识和理解方法，对设备特点了解并灵活的运用到工作中去。
参考文献
篇5
1．1前言
随着现代工业生产的不断发展，硬齿面和高承载能力的齿轮应用变得越来越广泛。在一定的程度，提高齿轮表面质量和优化齿轮齿形，能够提高它的承载能力、使用寿命，还可以降低工作噪音。齿轮是应用最为广泛的传动部件之一，因此，研究一种能够改良齿轮传统加工中不足的方法是很有必要的。
传统的机械式物理加工齿轮方法，都不可避免地会产生齿轮沿齿宽方向产生中凹现象，造成齿轮的形状和性能都不能符合要求[2]。而且存在刀具磨损、加工精度不高、噪音大、成本高等缺点。电化学加工作为一种新兴的加工方法，有成本较低、加工表面质量好、不受齿面硬度限制、无残余应力等诸多优点，用于齿轮修型，对轮齿沿齿宽方向进行齿向修鼓，这有利于齿面上载荷呈均布状态，提高齿轮的疲劳寿命，降低其磨损和啮合噪声。
2、齿轮修型的现状
齿轮修形经历了传统机械修形和非传统加工方法修形，它们之间的工艺是完全不同的。传统的修型方法主要有手工修型、剃齿修形、数控修形等，但都有一个共同的缺点就是：加工受齿轮表面硬度限制，而且有比较大的工具损耗。齿向修形通常是齿轮端部修形和鼓形修形的总称。
图1.1齿端修形图1.2鼓形修形
无论是齿端修形还是鼓形修形，目的都是使齿轮啮合首先发生在靠近齿宽中间的部分，然后过度到全齿宽，而且能够增大齿轮接触面积和承载面积，因此能够提高齿轮寿命和承载能力。
3、电化学齿轮修型加工原理：
3.1 电化学齿轮修型原理
电化学齿轮加工是建立上电解加工的基础上的，但两者又有所区别。
电化学齿轮加工以齿轮为阳极，利用电化学腐蚀的原理，通过控制阴极沿齿向按一定的速度规律变化，加工出符合修型形状和修型量的修型齿轮。研究表明，脉冲电化学加工能明显改善加工中电解液流场的状况，从而提高被加工齿轮表面的质量。只要适当控制加工中移动阴极的速度和加工间隙，就可以达到准确修形的目的[6]。
电化学齿轮加工的阴极相对工件是不进给的，只是沿齿向按一定的速度规律运动，利用停留时间与去除量成正比的关系加工出齿形。因此阴极的形状简单， 要与电解加工区别开来。
4、电化学齿轮齿向修形加工控制系统设计
4.1本控制系统主要是在建立电化学腐蚀加工用于齿轮修形的数学模型的基础上，根据该数学模型用可视化编程软件Visual Basic来设计实时控制加工过程的软件。现概括如下：
(1)本控制系统的齿轮修形的成形方法是移动式成形阴极法。
（2）根据移动式成型阴极法方案中阴极移动的规律，建立金属去除规律的数学模型。
（3）驱动方面采用步进电机，因为步进电机是数字化的电机，通过发送脉冲就能控制它做变速的步进运动，非常适合本实验中阴极运动的控制。
（4）软件方面选用VB来编写可视化的程序，通过人机界面交换信息，输入参数后输出控制脉冲，并反馈出主要的参数，方便监控整个过程。
4.2齿轮电化学修形的数学模型
齿轮电化学修形过程主要经过阴极快速靠近、匀加、减速加工阶段和快速退出三个阶段，主要参数有瞬时速度、加速度、蚀除时间、蚀除量等。
(1)匀速部分的速度为：;加速部分的平均速度
加速部分的加速度a和时间，超程部分的时间还有匀速部分的时间分别为：
; ; ;
h1—快速靠近部分的长度h2—加、减速部分的长度
h3—匀速部分的长度t—加工所耗的总时间
图2：加工过程的V—H图
瞬时速度的计算：可以用平均速度代替整个小段的瞬时速度。那么在编程的时候，就可以用递归的方法计算任意时候的速度了。
=+
(2)蚀除量公式的推导
由电化学加工金属蚀除速度公式,那么可以知道蚀除量与时间成正比,即,其中i为电流密度，不为常数，受电压、电阻率、间隙等因数影响。
因此只要给出初始间隙h0,电流效率、电化学当量和电压U，就可以计算每一段的蚀除量。
4.3控制程序界面设计
程序有参数输入、参数反馈、操作按钮三大部分组成，下面分别具体介绍：
（1）参数输入部分：参数输入只设置齿轮宽度、齿数和模数三个输入文本框。
（2）参数反馈部分：参数反馈的作用是将必须的当前加工参数实时反馈在用户面前，起监视控制的作用。反馈部分主要显示当前阴极的位置，对应的蚀除量，还有运行速度、加速度等参数。最后，在加工完毕后还应该显示齿轮修型后的轮廓图，这是实验的最终结果。
（3）操作部分：操作按钮是使用者修改输入参数、控制加工状态、初始化程序的工具。
4.4模拟实验结果及分析
程序的界面如下图所示。能够做到实时反映加工过程中主要参数，便于用户的监控。实验得出的齿轮齿向轮廓线，齿端部分由小到大光滑过渡，修形量最大达到19um,齿廓曲线比较理想，基本达到预期的效果。加工出来的齿轮粗糙度明显降低，没有残余应力，没有毛刺和飞边，同时加工精度较高，优势明显突出。:
图3：电化学齿轮修形控制系统界面
5、结论与展望
齿轮作为最常用的机械传动部件，使用相当广泛。随着现代化工业的迅速发展，特别是汽车工业、重型机械工业等行业，对齿轮的受载能力和精度水平要求更高。提高齿轮的受载能力，除了在制造材料、齿轮选择、后处理等方面下工夫以外，必须对齿轮进行轮廓修形。因此，电化学齿轮加工作为一种全新的化学加工方法，加工出来的齿轮表面质量高，承载能力提高，加工精度要高，而且这些齿轮工作时噪音小，使用寿命增长。
参考文献
[1]刘晋春、赵家齐、赵万生等.特种加工(第4版)[M],北京:机械工业出版社,2004.1
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关键词：齿轮加工机床 绿色制造技术 发展趋势 分析研究
中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0049-02
作为一项结构复杂和技术含量比较高的机械设备，齿轮加工机床有着非常广泛的应用范围，目前齿轮加工机床已经成为了船舶、机械工程、摩托车和汽车等多个行业中的最为重要的装备。随着我国近几年汽车工业的快速发展，我国有着越来越高的齿轮需求量，而且对齿轮加工的成本控制、成本质量和生产质量等要求也越来越高。所以对于齿轮加工机床的要求也越来越高，近几年齿轮加工机床的绿色制造技术已经成为了这方面的主流技术。
1 齿轮加工机床制造的绿色性问题
随着先进制造技术和数控技术的快速发展，加上越来越高的齿轮加工的要求，目前国际上的齿轮加工机床已经呈现出网络化、智能化、柔性化、自动化、功能复合化、高精度化和高效化等方面的发展趋势。随着近几年相关部门为车间环境和生产所制定的规律法规也越来越严格，所以绿色制造技术已经成为了目前齿轮加工机床主要的发展道路。属于齿轮加工机床绿色生产技术的干切削机床早在德国汉诺威2001年的emo的机床展上就已经出现了，并且正逐渐扩大着发展的规模和市场。齿轮加工机床有着非常广泛的应用范围，所以其绿色制造技术受到了各方面广泛关注的重视，例如：日本的三菱重工和美国的格里森等一些国际企业都在大力研究干滚切加工技术这种绿色制造技术。目前我国在齿轮加工机床方面已经实现了产业化的发展，但是对于绿色制造技术方面还存在很多问题，关于这方面的研究还比较落后。通过对齿轮加工机床的市场和成本进行分析，齿轮加工机床绿色制造技术并不是只有干滚切齿轮加工机床这一种，还需要对这些方面进行考虑和思考：（1）对机床结构进行优化，减少材料的浪费。（2）保证减少能源的消耗，提倡节能。（3）能够很大程度上减少噪声的污染。（4）减少对切削冷却液和冷却油的使用，从而降低生产过程中对环境的污染和对工作人员的危害。（5）操作比较简单，对操作中的安全进行保障。
2 齿轮加工机床绿色制造技术的分析
2.1 干式切削技术
在齿轮加工机床中关于冷却液的成本主要包括了油污与铁屑的分离、工件清洁成本、管理成本、购置成本和使用成本等方面。根据相关的调查分析，很多人认为花费在冷却液中的成本要比刀具和维护成本还要高。除此之外，冷却液还会造成比较严重的环境污染，同时还会对生产工人的身体健康造成非常严重的危害。随着人们对环境保护和身体健康的需求，冷却液使用的减少已经成为了齿轮加工机床绿色制造技术的主要发展趋势[1]。在齿轮加工机床的绿色制造技术中，干切削已经成为了热点讨论的话题，而且已经出现了冷风切削和微量切削等多种准干切削技术，干切削技术是目前一种高效、安全和清洁的齿轮加工机床绿色制造技术。目前国外很多的企业所使用的干式滚切技术都已经比较完善了。干式滚切技术和传统的技术进行比较，能够降低40%的刀具费、33%的电力费和100%的切削油费用，一共可以降低45%的加工成本；还能够提高生产的质量；生产工作的环境也更加安全和清洁。
2.2 少无切屑加工技术
少无切屑加工技术是指使用精确成形的方式来进行零件加工的加工方式。作为无切屑的齿轮加工机床，齿轮冷轧机是一种绿色齿轮加工机床制造技术。不过这种齿轮加工机床绿色制造技术虽然能够对原材料进行节约，但是存在噪声大、高能源消耗等方面的问题。这种制造技术的发展还需要进行不断发展。
2.3 数控化技术
对齿轮加工机床进行合理有效的数控化改造对齿轮加工机床的制造技术的绿色化有着非常有效的作用。
（1）数控化改造对简化齿轮加工机床的机械结构有着非常好的作用，能够有效减少其生产过程中所需要的原材料和能源，同时还能够有效控制齿轮加工机床对环境的污染[3]。（2）在齿轮加工机床中使用数控化技术，能够很大程度上对机床额自动化程度进行提高，同时还能够对机床调整的时间进行缩短，从而提高了生产的效率。（3）数控化改造后的齿轮加工机床，能够根据需要对进给量和切削速度进行调整，从而对加工的柔性进行调整，优化切削的参数。（4）加入数控技术的齿轮加工机床具有电子化的人机交互界面，能够对操作进行简单化，而且还可以使用密封加工的方式进行生产活动，很大程度上减少了相关工作人员的劳动量，同时还能够对操作的安全性进行提高，对工作人员的人身安全提供相应保护。
2.4 再制造技术
在对齿轮加工机床的绿色制造技术进行分析的时候，要能够从循环的角度进行相应分析，要重视和关注机床资源的循环使用，即要能够利用模块化设计和可拆卸回收性设计等多方面的方法对一些已经淘汰了的资源M行回收利用，并能够对其进行技术性的提升和再制造。齿轮加工机床是一种具有高回收率的设备，齿轮加工机床上的很多部件和资源都有着非常高的回收利用效率，而且在对淘汰了的设备进行再制造所需要的成本比较低，目前利用旧的齿轮加工机床进行再制造的成本往往只有新设备制造成本的50%作用[4]。通过对淘汰的齿轮加工机床进行再制造，设备中的很多零件可以得到利用，减少了因为焊接和铸造零件而产生的环境污染，而且也能够减少资源的浪费，同时也防止因为处理回收这些旧设备而造成严重的环境污染和能源消耗[5]。在对旧设备进行再制造的同时还能够对设备进行升级，提高齿轮加工机床的精度和自动化程度，实现最终的节能结合提高生产效率的效果。
3 齿轮加工机床绿色制造技术的发展趋势
根据经济角度和环保生态学教学对齿轮加工机床绿色制造技术进行分析，目前其主要的发展趋势就是对切削油进行有效控制或者是废除。在齿轮加工机床的制造中，切削油的作用非常重要，但是其也产生了非常严重的危害和污染，不仅仅对造成严重的环境污染，对工作人员的身体产生危害，而且还需要对切削油进行管理、清洗和排除等多种工作，浪费了大量的人力和物力。所以真正消除了切削油的干式切削加工技术是齿轮加工机床绿色制造技术的主要发展趋势。干式切削技术主要分为高速干式切削和低温冷风干式这两种的方式。在高速干式切削技术中采用切削油的量非常的少，所以在齿轮加工机床绿色制造技术上有着比较大的发展前途。
4 结语
通过对齿轮加工机床绿色制造技术进行分析，能够明显看出目前主要有高速干式切削、低温冷风切削等类型的齿轮加工机床绿色制造技术，其中高速干式切削技术因为不消耗切削液、环保、成本低和高效等方面的优势，是目前以及未来齿轮加工机床绿色制造技术主要的发展趋势和主要方向。通过齿轮加工机床绿色制造技术的应用，能够减少因为生产而产生的环境污染和危害，并且减少了对相关工作人员的身体危害，同时还能够减少成本以及能源的消耗，能够推动齿轮加工机床走向可持续发展的道路。
参考文献
[1] 李先广，廖绍华，曹华军，等.齿轮加工机床绿色设计与制造策略及实践[J].制造技术与机床，2003（11）：18-20.
[2] 刘丽.探讨齿轮加工机床的绿色设计与制造技术[J].卷宗，2015（2）：329-330.
[3] 刘海渔.绿色干式切削技术及其在齿轮加工中的应用[J].装备制造技术，2009（4）：105-107.
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关键词：行星减速器；齿轮轴；热处理技术；加工工艺
我们知道行星减速器主要用于行星的减速作用，是连接传动装置传输减小动力的主要装置，而齿轮轴是行星减速器中最为重要的装置。齿轮轴性能的好坏以及机械加工工艺是否精湛直接关系到行星系统的安全，因此我们对于行星减速器的要求很高。在行星减速器的制作工艺过程中，行星减速器齿轮轴的热处理技术以及机械加工制作工艺是判定行星减速器质量好坏的关键因素。在我们日常的生产工作中，通过科学的理论以及不断地实践总结，我们通过三级行星减速器的加工制作工艺，能够准确的分析出减速效果，保证传输动力的精确度，并且使用寿命比传统技术制造的寿命要延长。因此，笔者在实践总结中，本文重点介绍行星减速器齿轮轴的热处理与机械加工工艺研究。
一、行星减速器技术简介
行星齿轮减速机又称为行星减速机，伺服减速机。在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。行星齿轮减速机主要传动结构为：行星轮，太阳轮，内齿圈。行星减速机因为结构原因，单级减速最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：3/4/5/6/8/10，减速机级数一般不超过3，但有部分大减速比定制减速机有4级减速。相对其他减速机，行星减速机具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97%-98%)、高的扭矩/体积比、终身免维护等特点。因为这些特点，行星减速机多数是安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量。行星减速机额定输入转速最高可达到18000rpm(与减速机本身大小有关，减速机越大，额定输入转速越小)以上，工作温度一般在-25℃到100℃左右，通过改变脂可改变其工作温度。精密行星减速机因搭配伺服电机所以背隙等级(弧分)相当重要，不同背隙等级价格差异相当大，行星减速机可做多齿箱连结最高减速比达100000。
二、行星减速器工作原理与齿轮轴性能分析
目前，服务于工业中的行星减速器主要是有二级或者三级工艺加工生产的，这种加工工艺对于减速器齿轮轴的精度要求很高，所以制造行星减速器的要求会很高。行星减速器的工作原理主要是通过主动转轴连接浮动齿套，再通过浮动齿轮将传输动力以及减速动力传输给太阳轮，太阳轮会将这两种动力传输给分布在太阳齿轮周围的太阳星轮，行星轮在旋转的同时会会绕着太阳轮以及固定内齿轮转动，通过以上的简单分析，我们发现齿轮轴在行星减速器中的作用是必要而且是非常重要的，并且能够起到关键性的作用，由此我们知道齿轮轴的重要性，齿轮轴作为行星减速器的核心关键技术，主要连接传输动力以及减速动力，所以行星减速器的齿轮轴建工工艺要严密并且精湛，否则会影响到整个行星气器的安全以及使用。在齿轮轴的机加工过程中，制作齿轮轴材料的选择也是重中之中，因为这直接影响到齿轮抽的使用寿命以及行星器的安全。齿轮轴主要是传输动力的中间介质，齿轮轴的工作形式要求其必须承受强大的压力以及负荷，这对齿轮轴的性能要求极其高，因此，对于齿轮轴的材料选择要求其首先具有耐磨性、以及承压性。在这样的条件下，一般性的首选材料是碳钢，但选择碳钢之后首先进行淬火加回温的不断锻造，以保证其耐磨性，这就是所谓的热处理技术。热处理技术是非常繁琐并且要求极高的吗，对于精度的要求非常高，并且必须达到要求才能使用，只有这样才能保证齿轮轴的耐磨性以及承压性，使其具有极高的综合性能。
三、行星减速器齿轮轴热处理技术与机械加工工艺研究
上文，我们已经简单介绍了行星齿轮轴热处理技术，以及行星齿轮轴的简介，我们都已经基本了解行星齿轮轴的工作原理，那么，笔者将简单介绍行星减速器齿轮轴的热处理技术以及机械建工工艺的研究，以期望提高我国的行星齿轮轴热处理技术与机械加工工艺。由于行星减速器齿轮轴的机构非常复杂，材料选择也十分严苛，因此对于行星减速器的齿轮轴热处理技术要求也极高，为了使得齿轮轴能够更坚韧，保证其较强的耐磨性和抗压性，充分发挥其优良的性能，我们的热处理技术主要是正火、调制、淬火加低温调制。齿轮轴的机械加工工艺主要分为下料、锻造、正火（预备热处理）、毛坯粗加工、整体调制（中间热处理）、半漕加工、滚淬火、低温回火、（最终热处理）、磨削、以及检验。这是齿轮轴机械加工工艺的过程，其中的任何一步都关系到齿轮轴最终形成的合格性能。因此，我们如果想要提高我国的行星减速器齿轮轴的热处理技术以及机械加工工艺，就必须在这些步骤中多加研究。
本文笔者通过实际研究操作，重点介绍了行星减速器齿轮轴热处理技术以及加工工艺的研究。齿轮轴质量的好坏以及处理技术的好坏将之间影响到行星减速器的使用效果。通过时间证明，优化生产后的行星减速器比传统知道工艺生产的使用效果要良好许多，使用寿命要延长一倍，稳定性能也获得了极大地提高，综合性能分析性能要提高许多。但这并不是我们的最终目标，我们前进的脚步换不能懈怠，我们还需要不断的努力研究，争取做最好的行星齿轮轴热处理技术以及机械加工工艺的研究。
作者:闫自有 单位:云南东源煤电有限公司一平浪煤矿
参考文献：
[1]韩荣东，吴立新，龚桂仙，张友登.变速箱齿轮轴断裂分析[A];全国冶金物理测试信息网建网30周年学术论文集
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InvoMilling 是一种外齿轮和花键加工工艺，具有无可匹敌的灵活性，对于小批量生产以及注重短时间内完成的生产都非常有吸引力。
InvoMilling1.0 是基于InvoMilling 技术开发的CAM 软件包。通过简单的工件参数输入、加工策略选择、刀具选择等几步操作即可生成机床所需的程序代码。该软件配合五轴机床后，通过一组刀具即可加工多种不同齿形的外齿轮或花键。
软件通过3 个简单的步骤生成InvoMilling 的完整数控程序：
1. 通过输入零件图纸中的齿轮参数来定义齿轮的几何形状。
2. 选择加工策略，添加粗加工和精加工工序，从刀具数据库中选择要使用的刀具。
3. 在为您的机床自动生成NC 程序之前，模拟加工过程以验证刀具路径。
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关键词：齿轮加工 高效切削 刀具 涂层技术
中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0119-01
作为工程机械中重要的传动元件，齿轮的加工质量对于工程机械的使用寿命及其在传动过程中的平稳性具有决定性的影响。高效切削工艺在齿轮加工中的应用，尤其是在加工设备以及加工刀具中的应用，对于提升工程机械齿轮的加工质量，解决其低自动化生产加工问题作用重大。
1 高效切削在工程机械齿轮加工设备中的应用
高效加工设备的应用是高效切削在工程齿轮加工中，解决低自动化生产下的加工问题，提高其加工效率的重要实现途径之一。其运用的高效加工设备主要包括数控成形磨齿机、高效数控滚齿机以及车铣复合中心等。
在工程机械齿轮技工实践中，磨齿通常是齿轮加工的重要环节之一，在磨齿加工中，多运用展成法进行齿轮磨削，然而这传统的磨削方法存在着磨削效率不高，加工设备结构复杂等缺陷，不利于工程机械齿轮生产效率的提高。将高效切削引入其加工过程中，应用成形磨齿技术代替展成法磨齿，可大幅提升齿轮的磨削效率，约为展成法磨齿的2倍。然而运用成形磨齿技术的缺陷就在于初期的烧伤与磨削裂纹等问题长期无法得到有效解决。随着数控技术的发展及其在磨齿机中的运用，结合大流量冷却装置等的研发运用，工程机械齿轮的成形磨齿发存在的弊端也就迎刃而解，而且有效运用数控成形磨齿技术，在工程机械齿轮加工中，还可实现齿向与齿形的修形，以提升齿轮在传统过程中的平稳性，还有助于其磨削精度的大幅提升。
数控滚齿机具有高刚性特征，伺服功能强大，滚刀头驱动功率相对较大等特征，在工程机械齿轮加工中的应用，可充分发挥其数控伺服功能强大、高滚速等优势，实现滚齿过程中的温度补偿，是齿轮加工中一种高效的加工设备。高效数控滚齿机在实际应用过程中，滚刀转速苏范围比较广泛，约在200～1500 r/min之间，相较于常规的滚齿机滚速范围（800～1800 r/min）而言，滚刀的旋转速度大幅提升，可实现加工过程中滚刀的高速旋转。同时，高效数控滚齿机在操作过程中采用七轴四联动，主轴与分齿的展出运动无须挂轮，仅需以机械连链为载体便可实现，而且运用数控轴驱动的进给系统，可实现径向与轴向的自动变速进给与轴向L循环。加之，此种机床的具有较高的智能化水平，可依据工件自动找正数据进行串刀量的准确计算，促进加工中自动串刀的实现，有助于解决齿轮生产加工中低自动化水平的问题。此外，高效数控滚齿机具有较高刚性，齿轮切削过程中可实现工件的液压自动夹紧，减小了切削过程中的振动，在提升齿轮传动中的稳定性的同时，有助于延长其使用寿命。在工程机械齿轮加工实践中，滚刀的切削力度及其磨损情况均可通过操作面板观察实现，完成加工后，还可实现齿轮的齿向与齿形误差的自检，有助于提升齿轮加工质量。
随着数控技术的快速发展，在工程机械齿轮加工中，数控化设备得到了广泛地应用，对于提高齿轮加工与切削效率意义重大。其中车铣复合中心实现了车削技术与铣削技术的有机统一，可在同一设备上实现五轴联动，有助于一次性完成齿轮加工中铣齿、车削工序以及轴类工件装夹，且在齿轮加工实践中，转速可高达1200 r/min，切削效率非常高。
2 高效切削在工程机械齿轮加工刀具中的应用
先进刀具在工程机械加工制造中的应用，对于提升切削速度，解决切削过程中滚刀崩刃以及滚刀磨损问题具有重要作用。在淬硬齿轮加工中，为解决齿轮淬火变形问题，多运用刮削技术对齿轮的加工质量进行改善。由于齿轮模数在8～14mm之间，因此，运用的滚刀多为合金刀片滚刀，这种焊接式的硬质滚刀在加工过程中切削的速度无法满足要求，而且这种刀具需要较长的刃磨时间，且刃磨之后滚刀的精度及其容易受损，无法全面满足高效切削的要求。基于此，在工程机械齿轮加工中，为充分满足切削的速度要求，可将可更换刀片组合滚刀应用于切削加工实践之中，相较于焊接式硬质刀具而言，其切削的速度可提升40%左右，而且还可获得相当稳定的齿轮加工质量。同时，运用这种先进刀具，在齿轮加工过程中，不需要刃磨，提升了加工的速度。在加工过程中，若单个刀片的磨损量超出要求，可更换另外的切削刃或刀片，省略了拆卸刃磨环节，在节省换刃时间的同时，还减少了加工原材料的同时，有助于加工成本的降低。
另外，在工程机械齿轮加工实践中，在制齿加工中，滚齿工艺是核心的工艺技术，在滚齿加工中，占有超过70%的比重。然而在滚齿加工中，常规滚刀多以高速钢为其主要材质，这就造成了在滚齿加工中，若切削速度大幅提升，就极其容易引发滚刀磨损量增大等问题，减少了滚刀的使用寿命，同时也增加了加工成本。针对这一问题，随着涂层技术的飞速发展，高速钢滚刀涂层技术在滚刀工艺在应用非常广泛，例如，运用ALCrN、TiNC等的滚刀涂层处理技术，在齿轮加工中的应用，对于改善滚刀的质量，提升加工效率作用巨大。涂层处理技术的主要优势在于防止滚刀崩刃问题出现，提高滚刀的耐磨性、耐热性，并减小滚刀在切削过程中的切削摩擦力。以M42刀具材料为例，在其应用工程中，经TiN涂层涂层处理，其涂层滚刀效率可大幅提升，切削速度可达145 r/min左右。由此可见，在工程机械齿轮加工中，加大进给量以及全面提升滚刀的转速是实现高效切削的最有力的途径。在切削速度提高的同时，可快速排出切屑，从而减轻切削热，可降低齿轮加工中冷却使用成本，还可获得环保效应。
综上可见，高效切削在齿轮加工中的应用主要通过加工设备以及先进刀具两方面实现，在提高了工程机械齿轮加工中切削效率、降低加工劳动强度的同时，还可获得高质的加工产品，对于促进机械制造业的持续发展具有重要意义，是齿轮加工的必然趋势。
参考文献：
[1] 张智华.基于PLC的渐开线齿轮加工系统设计探讨[J].中国集体经济，2010（15）：185-186.
篇10
关键词：插齿刀；变位系数；变位截面；原始截面
中图分类号：K87 文献标识码：A
1插齿刀
插齿刀是齿轮刀具比较普遍的一种，它是利用一对齿轮啮合或齿轮与齿条啮合的原理加工的。加工时，刀具与被切齿轮的瞬心线彼此作无滑动的纯滚动，被加工齿轮的齿形是刀具切削刃连续位置的包络，也就是展成法。利用展成法加工有很多优点，如被加工件的精度较高，加工生产率高，而且模数相同、齿形角相同而齿数不同的齿轮可以同一把刀具加工。插齿刀是通过展成法在插齿机上加工圆柱形工件的刀具。插齿刀可用来加工各种形式的圆柱齿轮如：直齿、斜齿、人字齿轮及内齿轮。加工齿轮的精度较高，但加工生产率不及滚齿加工。它是加工塔齿轮及内齿轮的主要刀具。另外插齿刀加工时，刀具的齿距累积误差和机床传动链的累积误差都会反映到工件上，因而在一定程度上限制了插齿加工精度的提高。
2变位系数
由于插齿刀在切削时需要连续工作，所以设计插齿刀时就把它设计成连续变位的形式。为了使插齿刀有前角及后角，将它的前刀面和顶后刀面做成圆锥面。插齿刀顶刃面和侧刃都有后角，自前刀面向后尺寸在逐渐缩小。这时插齿刀从前刀面开始沿着轴线各端截面中，直径和齿厚都不相同。也就是外径离中心轴线是不断变化的，这种变化就是一种变位。在端截面中插齿刀有着不同变位系数。在前端面的变位系数最大，后端面的变位系数相对来说较小，有的情况是负变位，如果在端截面内某一截面内的变位系数为零，那么这个端面被称为原始截面，在原始截面中插齿刀分圆齿厚齿高和顶圆直径、根圆直径均为标准数值。在原始截面前的各端截面中变位系数为正值，在原始截面后面的各端截面中变位系数为负值。变位系数不为零的其它端截面，可以叫做变位截面。
插齿刀在重磨后它的顶刃中心方向移入，顶圆直径和分圆齿厚都相应在减小。而侧刃仍为同一基圆渐开线，所以插齿刀的每个端剖面可以看作是变位系数不同的直齿齿轮。在插齿刀的设计中计算前端面的尺寸及总磨厚度面进行的插齿刀最大变位系数和最小变位系数的选择，是插齿刀设计的关键。
确定插齿刀最大变位系数时要考虑插制工件的质量，刀具是否耐用和刀齿顶刃的强度三方面的因素。在实际设计中插齿刀的最大变位系数愈大，这时插齿刀的侧刃的工作部分距基圆较远，其曲率半径也较大，包络出的齿轮的齿面残留面积小，在其它情况相同的条件下，如在相同的圆周进给量的情况下，被加工件的表面光洁度较高，加工质量较好。但是随着最大变位系数的增大，插齿刀的顶刃宽度会变小，由于插齿刀插制工件时切削工作大部分是由顶刃切削完成的，约有一半的金属是由齿顶刃切除的，切削力和切削热在此处较为集中，顶刃极易磨损，另外，如果齿顶宽度减小的话，刀具耐用度和刀齿强度也会降低，缩短了刀具的使用寿命，所以在设计时应使顶刃留有一定的宽度，保证插齿刀有足够的耐用度和强度。
在实际设计中选择插齿刀的齿顶宽时需要考虑插齿刀的齿数、插齿刀的齿顶系数以及插齿刀的最大变位系数。因为在其它条件相同时，变位系数愈大、齿数愈少、齿顶高系数愈大，则齿顶宽度愈小。
另外最大变位系数愈大，就会产生齿轮过渡曲线干涉的情况，由于插齿刀的侧刃是渐开线，切制齿轮时齿轮齿廓某点上部是渐开线齿，此点下部是过渡曲线，过渡曲线不参加啮合，这一点就是渐开线的起始点。插齿刀的变位系数愈大的情况，其曲率半径较大，过渡曲线起点高，用插齿刀加工出的齿轮和共轭齿轮啮合时，当齿角碰到过渡曲线则发生干涉，当其它条件相同时，增大变位系数、减小插齿刀的上齿高系数，以及减少插齿刀的齿数，都会增大过渡曲线干涉的情况。如发现过渡曲线干涉，可以减小插齿刀的变位系数或是增加插齿刀的齿数的方法。考试到以上两点后可根据公式算出插齿刀的最大变位系数。
考虑到最大变位系数和插齿刀的齿数以及上齿高的数值都有关系，所以确定最大变位系数时要充分考虑进去，再通过计算得出既能保证齿顶宽度，又能保证不发生过度曲线干涉的最大变位系数。
在插齿刀的使用过程中如果总的重磨厚度大些，则重磨的次数会多，刀具的重磨次数决定了刀具的寿命，所以插齿刀寿命就会愈长。插齿刀的重磨后，前端面的变位系数就会改变，最后一次重磨后插齿刀变位系数为最小值。变位系数愈小，则插齿刀的可重磨次数愈多。但是变位系数愈小，则可能发生插齿刀齿顶在插齿的过程中，切入被加工齿轮的渐开线齿廓，称为插齿刀的加工齿轮时的根切现象，如果产生根切现象，将会削弱齿根部的强度，所以应尽量避免。这种现象是由于有效啮合线起点超越了极限啮合点产生的。当插齿刀齿数增加、齿顶高度增加、齿轮的齿数减少时，就极易产生齿轮的根切现象。
同样用齿数较少的插齿刀加工齿轮时，齿轮的齿角和插齿刀的齿要发生干涉，齿轮齿角将齿刀切去，这种现象称为顶切现象。在增大被切齿轮的变位系数时也易产生项切。所以在实际设计插齿刀时为了避免插齿时产生根切、顶切等现象的产生，要根据所给条件验算插齿刀的最小变位系数。合理地确定变位系数可以有效地避免顶切、根切、干涉以及齿顶变尖的情况发生。每个插齿刀只能切削一定齿数范围的齿轮，否则不能保证被切齿轮的准确齿形。
结语
综上所述要想合理地确定插齿刀的最大、最小变位系数，需要综合多方面的因素考虑，精确地计算，才会使设计的插齿刀不发生齿顶变尖、过渡曲线干涉、以及根切、顶切等现象。
在设计专用插齿刀时，被切齿轮的模数、齿形角和齿数都已知的情况下，插齿刀的分度圆直径和齿数可根据所用机床等按标准选定，然后就可以进行插齿刀最大变位系数的选择，可根据齿顶变尖的限制条件来确定，然后再校验一下是否会发生过渡曲线干涉，最后可根据齿轮不发生根切及顶切的限制条件来决定重磨至最后的插齿刀最小变位系数。
目前对于齿轮刀具的设计与制造，仍有许多问题有待深入研究解决。而要想真正掌握各种齿轮刀具的设计与制造，深入的研究学习必不可少，需要不断地积累经验，了解参数变化之间的关系，不断创新，力争设计制造出易于加工，易于生产的新型刀具。
