插齿对齿加工解决方案的改进与应用案例分析

 漫妮      

在行星减速机构中常用到双联齿、三联齿等结构的齿轮零件,当产品输入和输出轴起始位置有严格要求时,零件齿和齿之间就需保证一定的对齿要求。针对插齿对齿加工方法进行改进,通过齿轮刀具应用、夹具改进、工艺方案的优化等,提高对齿加工精度,以满足航空产品齿轮零件越来越高的精度要求。


双联齿、三联齿等多联齿轮或花键轴类零件一般要求各段齿中一列对应基准齿或齿槽在一条线上对正,或保证固定的角度,即齿的对称度。要稳定保证严格的对齿精度要求,选择先进的工艺方法就显得十分重要。插齿加工对齿加工工艺方法应用,通过夹具改进、增加工艺基准面、传感器寻齿等方法,保证插齿对齿要求0.1mm左右。采用双联插齿刀加工方法,以及扇形插齿刀具的方法改进,使插齿对齿加工精度稳定提高至0.02mm以内,提高了齿轮精度和加工效率。


1、插齿对齿加工方法的应用


不同结构的齿轮零件,以及不同的对齿加工精度要求,采用相应的对齿加工方案,以保证齿轮对齿要求,满足产品装配后的位置要求。


夹具定位保证对齿要求:为了保证两段齿的对齿要求,我们采用先加工基准齿所在的一段齿,使用专用夹具二次装夹,以已加工的一段齿其中的一个基准齿或齿槽定位,再将另一段齿加工到位。外齿零件采用单齿定位夹具,如图1所示零件。

图1外齿零件对齿加工夹具


夹具采用V形定位块以下端一个基准齿槽定位,插齿加工上端外齿齿部,保证下端外齿基准齿槽对上端外齿基准齿对称度。内齿零件,受内齿空间限制,采用全齿定位夹具,见图2,使用内齿全齿定位方式,以先加工的一段内花键定位,加工另一端的内花键,夹具设计时需保证夹具外花键与零件内花键的配合侧隙,以此保证两段内花键的对齿要求。

图2内齿零件及对齿加工夹具


夹具定位保证对齿要求的加工方法对称度一般为0.1~0.15mm左右,需保证夹具制造精度,减少夹具精度对齿加工精度影响,夹具周期影响零件产出周期。


增加零件定位面保证对齿要求:图3所示花键轴零件,要求两端花键对称度,通过在零件中间外圆处增加工艺定位平面,插齿加工找正零件平面和刀具找正面,确保刀具基准齿中心与零件定位找正平面的相对位置。两端外花键通过两次装夹插齿加工完成,插齿前找正零件定位平面,以保证两端外花键两基准齿的对称度要求。在多品种小批量新品研制首轮加工中,减少了长周期夹具的使用,降低了工装成本,更好地保证新研产品交付节点要求,受零件定位找正面加工精度及插齿找正精度影响,该方案对精度一般在0.1~0.15mm左右。

图3花键轴零件


传感器寻齿加工,保证对齿加工要求:采用插齿机电子余量分配器自动寻齿功能,保证对齿要求。先加工基准齿所在的一段齿,使用传感器进行自动寻齿。如图4所示,传感器对下端已加工齿进行寻齿,加工上端另一段齿,保证零件两端外齿的对齿要求,该方案对齿精度可达到0.05~0.1mm,加工一致性好,对齿精度基本不受夹具定位影响。

图4传感器寻齿


2、插齿对齿加工方法改进


航空产品齿轮零件有较高的精度要求,通过对齿加工工艺方法的改进,使齿轮对齿精度得到较大的提高。


双联刀插齿加工方法:双联刀插齿加工,一个刀柄装两把插齿刀,刀具与刀柄采用键连接,刀具设计制造时刀具基准齿与刀具定位键槽之间保证固定的相对位置,便于对称度的调整,两把刀之间装有过渡套。通过过渡套的高低可适量调整两把刀的距离,双联插齿刀两把刀分别加工参数不同的两段齿轮,刀具尺寸如齿数、直径、两刀具间的距离等,夹具尺寸如夹具高度、直径等,零件高度、直径等各尺寸需协调,空间足够,防止干涉。使用双联插齿刀上端直径较大的刀具加工零件下端齿数较多直径较大的一段齿,需保证刀具下端不与夹具干涉。再使用双联插齿刀下端直径较小的刀具加工零件上端齿数较少、直径较小的一段齿,需保证刀具端面不与夹具、零件干涉。双联刀插齿对齿加工,零件空间足够不干涉,两把刀均可同向安装,同向加工。为避免干涉,两把插齿刀也可反向安装,采用不同的切削方向进行加工。


使用双联刀插齿加工方法,零件一次装夹加工两段齿,给齿加工带来很大方便,提高插齿加工效率,同时对齿精度更易保证,对齿精度由改前的0.1~0.15mm稳定提髙到0.02mm以内。

图5双联刀插齿及典型零件


扇形插齿刀上行切削、下行切削加工的对齿加工方法:采用扇形插齿刀对齿加工方法可避免双联刀加工受零件结构、夹具设计空间限制容易干涉的问题,以及减小多联刀具安装累计误差等,同时可以保证更高的对齿精度要求。扇形插齿刀,可采用不同齿参数同向的两扇形部分组成,采用下行切削插齿加工的方式加工零件的两段齿。需保证零件两段齿之间退刀槽宽度足够,加工下段齿时刀具不干涉。也可采用不同齿参数两扇形部分反向的插齿刀,插齿加工分别采用上行切削、下行切削相结合的方式进行加工。刀具两部分参数不同,—半刀具前刀面向下,为下行切削加工,即正插,刀具另一半前刀面向上,用于上行切削加工,即反插拉齿。正插时加工受向下的切削力,切削条件较好,反插时加工所受的切削力向上,需保证夹具装夹刚性。零件多使用上顶尖,用适当的压紧力压紧零件。采用反插拉齿功能及半周齿加工功能,配有上顶尖,夹具设计制造时需保证顶尖不干涉。

图6扇形插齿刀加工


采用扇形插齿刀上行切削下行切削相结合的对齿加工方法可稳定保证对齿精度在0.02mm以内,提髙齿轮对齿加工精度,解决实际生产过程中齿轮零件加工难题。


改进对齿加工方法,提高齿轮加工效率:随着对齿加工方案的不断改进和应用,不但提髙了齿轮零件的对齿精度,同时齿轮加工效率也得到了提高。如图7所示花键轴零件,采用改进前的对齿加工工艺方法,以夹具定位保证对齿要求。先滚齿加工中间齿,在采用专用夹具单齿定位,两次装夹加工上下两段齿。三段齿加工分三次装夹三道工序完成,对齿精度在0.1~0.15mm,之间。


采用改进后双联刀对齿加工方法,一次定位装夹同时加工上段和中段齿,两段齿之间的对称度在0.02mm以内。下端齿采用传感器寻齿加工方案,以此保证三段齿的对称度,改进后将三道工序减少至两道工序,减少了零件的周转和调试,提高了加工效率,同时使零件对齿精度也得到改善。

图7花键轴零件


本文结合多个零件的改善案例,就插齿对齿加工解决方案的改进与应用进行探讨,随着高新齿加工设备的使用,工艺能力得到不断提升,齿加工工艺方法不断改进,充分发挥了齿类高新设备的优势,采用新刀具、新工艺、新方法,以满足航空产品高精度齿轮零件的加工精度,缩短齿轮零件加工周期,提高了齿加工效率。


来源:齿轮传动〡作者:中航工业庆安集团有限公司张红妮

我来说几句

最新回答

还没有人回答哦,抢沙发吧~

相关新闻

推荐新闻