粗加工刀具的凸角量問題及解決方案

齒輪的精加工工藝一般分為熱處理前和熱處理后兩種。熱處理前工藝一般是指插齒和滾齒分別與剃齒組合的工藝；熱處理后工藝一般是指插齒和滾齒分別與珩齒和磨齒組合的工藝。兩者相比，在粗加工刀具凸角量問題上的表現(xiàn)形式基本一致，而熱處理前精加工沒有熱變形的影響，其挖根和臺(tái)階控制較為容易。如果出現(xiàn)臺(tái)階問題，需第一時(shí)間檢查粗加工刀具的凸角量設(shè)計(jì)和制造是否正確，下面以滾剃工藝為例進(jìn)行分析。

（1）臺(tái)階發(fā)生的位置靠近挖根的最大位置。該情況下的臺(tái)階特征在報(bào)告上較難識(shí)別，通常需要標(biāo)注剃前挖根的最大位置來識(shí)別，如圖5所示。

圖5 臺(tái)階在挖根最大位置處的報(bào)告和輪廓示意

（2）臺(tái)階發(fā)生的位置在挖根最大位置上方。該情況下的臺(tái)階容易識(shí)別，特征如圖6所示，臺(tái)階為滾刀切出的挖根圓弧和剃刀切出的挖根圓弧之間的突起形狀。

 圖6 臺(tái)階在挖根上方的報(bào)告和輪廓示意

針對(duì)上述兩類問題，因?yàn)槿绻麌L試增加精加工刀具的齒頂高來去除臺(tái)階，則臺(tái)階和挖根會(huì)被精加工刀尖一并切掉，從而留下新臺(tái)階，所以應(yīng)檢查和修正粗加工刀具的凸角量。

方法一：檢查滾刀的凸角量是否有制造誤差。滾刀加工的零件實(shí)測(cè)報(bào)告顯示，挖根量在0.043～0.048mm之間。圖7是通過模擬滾齒展成得到的零件端面上的挖根區(qū)域圖，挖根量數(shù)值為0.056±0.006mm?？梢园l(fā)現(xiàn)，實(shí)測(cè)挖根量的上極限尺寸0.048mm比模擬結(jié)果的下極限尺寸0.050mm還小，說明刀具的凸角量加工與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)該對(duì)刀具齒形進(jìn)行修磨，直至能夠加工出合格的挖根。

圖7 零件端面的滾齒挖根模擬圖

方法二：調(diào)整工藝中M值的名義值，使余量適配刀具凸角量。不過該方法有其局限性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)M值的調(diào)整仍無法消除臺(tái)階時(shí)，則需修磨刀具齒形。

方法三：上述方法都無法解決問題時(shí)，則需收集熱處理變形穩(wěn)定后的熱處理前、熱處理后以及成品的加工報(bào)告，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)由熱變形導(dǎo)致的挖根變化量，得到凸角量補(bǔ)償值，從而修正滾刀設(shè)計(jì)。

精加工刀具的超越量問題

1. 精加工刀具超越量定義

精加工刀具的種類有很多，常用的有剃刀、珩齒刀具和磨齒刀具。為了避免臺(tái)階，這些刀具的設(shè)計(jì)都必須滿足超越量大于零的要求。超越量的定義是精加工刀具能夠加工到的最低點(diǎn)的展長(zhǎng)與真實(shí)漸開線起始點(diǎn)展長(zhǎng)的差值。圖8所示齒形示意供參考。

可見，當(dāng)刮削起始點(diǎn)的位置在真實(shí)漸開線起始點(diǎn)的下方時(shí)，超越量為正值，表示真實(shí)的漸開線起始點(diǎn)可以加工出來，沒有臺(tái)階產(chǎn)生；當(dāng)刮削起始點(diǎn)的位置在真實(shí)漸開線起始點(diǎn)的上方時(shí)，超越量為負(fù)值，表示真實(shí)的漸開線起始點(diǎn)無法加工到，有臺(tái)階產(chǎn)生。

圖8 剃齒或珩齒的加工軌跡（左）、磨齒的加工軌跡（右）

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