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高效經濟新磨具和修整工具促進珩齒工藝發展
添加時間:2020-10-22
  為進一步提高齒輪的精度,表面質量,傳動質量,降低噪聲,可對已切削加工(滾、插、剃)過的齒輪進行磨削加工,齒輪磨削包括用成形砂輪作為磨削工具的仿形法磨齒,以雙錐面砂輪,碟形砂輪,蝸桿砂輪等作為磨削工具的展成法磨齒和用珩齒砂輪珩齒等。展成法磨齒主要是根據齒輪和齒條嚙合原理,砂輪相當于假想齒條的齒,加工時齒輪的節圓沿假想齒條的節線作純滾動。
  展成磨后的齒輪精度得以提高,由于兩者的運動是強制同步進行的,砂輪轉一圈,按砂輪頭數,工件必須轉過幾個齒(幾個周節t=πm),因此周節精度也高,周節累積誤差小。磨齒可以校正提高前道切齒加工的精度,熱處理變形使精度下降等問題。為此展成法仿形法磨齒所用的砂輪必須按被加工齒輪要求,在磨床上用修整器精密修整,砂輪費用和須多次修整的費用很高,這是磨齒法的缺點。另外如汽車的驅動部分齒輪,為改善齒間嚙合,常將輪齒沿齒向連續地修整成偏置的鼓形,用磨齒方法還很難磨出這種齒形,這也是它們的另一不足。
  珩齒加工時,珩輪和被加工齒輪有如剃齒,珩輪以一定轉速帶動齒輪旋轉,齒面嚙合點之間產生相對滑動,由于珩輪輪齒表面的磨粒,在珩削壓力和相對滑動的作用下,磨下齒輪齒面極薄的一層金屬,而使齒輪達到更高的精度和表面質量。珩輪有外齒型,內齒型和蝸桿型三種??梢早翊阌埠头谴阌驳母黝慅X形,其中內齒型的經濟用得較多。珩齒時齒輪(Gear)帶珩輪(Wheel)轉動,加工余量少,屬非強制非同步傳動,故原有的周節和周節累積誤差難以修正,但這種加工生產率高,經濟性好,成本低,為用戶歡迎,但它的周節精度不高能否補足呢?另外內珩齒輪高精度制造修整較難,能否實現質量高,生產效率也要高,成本又低的珩齒呢?對此三菱公司據此設想,開發出相應的的產品,使珩齒的精度也可以達到磨齒的精度,甚至超過,下面介紹其原理和有關產品。
  實際珩齒加工除效率高,成本低這些優點外,加工的表面質量還可比磨齒高,因磨齒后留下的磨痕是在齒向方向,而珩齒是在齒形方向,且會形成壓縮殘余應力,提高了疲勞強度,使被加工齒輪齒面不易產生裂紋,壽命延長,產生的噪聲也小。在這些優點的基礎上能否有法改進它的不足呢?三菱公司開發了以下兩種產品,效果很好茲介紹如下:
  (一)在珩齒前用TRG磨具對齒輪進行預加工。所謂TRG磨具是一種蝸桿狀電沉積CBN磨粒磨具。(電沉積是指沉積物溶鹽或化合物溶液,經電化學作用而沉積的過程,這過程是在一定的電解質和操作條件下進行的)。它與一般蝸桿形磨具不同,不是整體的砂輪,是利用制造滾刀的技術加工出精密金屬蝸桿形鋼芯,在其表面上再用高精度的電沉積技術沉積很薄一層超硬的CBN磨粒,鋼芯本身精度非常高,不像一般磨具那樣必須在專用機床上采用復雜昂貴修整方法制出,用它磨削齒輪,既能校正齒輪的周節誤差,又因為采用了能高速連續展成磨削的蝸桿形狀,齒形精確,就不需要對它專門地修整了。以上條件再加合理的設計,使TRG磨具的重復安裝精度也高,磨削質量高且穩定。它采用較粗的80號磨粒,經驗證加工表面質量不低于細磨粒,由于比細磨粒附著力強,壽命長,加工效率高。(圖1上)。
  它和被加工齒輪嚙合旋轉的展成磨齒,(圖1下圖)既可提高了齒輪的齒形,齒向精度,更可提高周節和周節累積精度。在此加工基礎上可使以后的珩齒著重發揮其特長,進一步提高齒形精度和齒輪齒面的表面質量。
  (二)研制高效并可磨制出特型齒的金剛石修整磨具。高精度內珩輪的制造和修整非常困難,三菱公司也用上述辦法先制出一個精密的和要求被加工齒輪一樣的鋼制齒輪(圖2),再在輪齒表面上精密地電沉積金剛石磨粒(圖3),用它作為修整工具,使它和珩輪嚙合旋轉,可高效地方便地修整內珩輪,提高了珩輪的精度。這種修整方法比以往的簡單快捷得多,它也和TRG磨具一樣,磨粒粒度也采用較大的80號磨粒,可以和細磨粒一樣加工出高質量的表面,也由于保持(結合)力強,加工效率提高了,使用壽命也得以延長(圖4)。
  這種新型的修整工具(磨具),可以修整400-500次,加工10000到20000個齒輪。如果這層磨粒磨損不能用了,還可以重新電沉積新的磨粒,繼續使用非常經濟非常方便。而且可把它的齒型預先做出能使珩輪能磨出鼓形齒的形狀,被加工齒輪在和珩齒嚙合滾轉過程中,使被珩齒輪齒面珩磨出鼓形,從而解決了特形齒難以加工的問題。
  珩齒效率高經濟性好,被珩齒輪表面質量高,但是有不足,這些不足通過精密制造的蝸桿形磨具和精密制造的修整珩齒輪的鋼芯加精密電沉積超硬磨料CBN和PCD作前加工和修整工具,使以上問題得到較圓滿地解決,還能制出鼓形齒,從而有力地促進了高效經濟簡單的珩齒工藝更普遍的運用和發展。
  三菱公司開發的用展成磨削方法所用的CBN電形砂輪和金剛石修整齒輪珩齒的前加工若是剃齒和熱處理,珩齒方法是難以修整這些前加工的誤差和變形的,用磨削法加工費用又很高。目前三菱公司開發的TRG磨具以它作為珩齒的前加工不但提高了齒輪的精度而且可降低加工成本。所謂TRG磨具(CBN電沉積蝸桿形砂輪)是在蝸桿形基體金屬上電沉積CBN磨粒而制成。由于采用能高速連續展成磨削的蝸桿形,它具有很高的周節誤差校正能力,又由于精密制作的金屬珩磨輪基體,精密的電沉積技術,合理的設計技術,使這個修磨具工具安裝重復精度高。用它作珩齒的前加工,保證了齒輪再經珩齒和精度的提高。
  磨削齒輪的砂輪必須具有精確的齒形,為此首先需要有精確齒形的修整器(齒輪),把它的精確齒形復制到砂輪上去才能精確高效大量磨削齒輪。修整齒輪是在鋼制齒輪形狀基體上用電沉積固定金剛石磨粒的修磨工具進行用金剛石砂輪磨削齒面完成對對磨齒砂輪的修整。修整砂輪的壽命據被磨齒輪的精度要求、磨削條件等有所不同。一般一個修整砂輪可以作400-500次修整,能加工10000-20000個齒輪。以后修整砂輪需要在其表面除去舊電沉積磨粒,再沉積上新的磨粒方可繼續使用。
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