端面齒的高粘度磨齒工藝研究

摘 要:利用磨齒機磨削端面齒能夠達到理想的精度要求，滿足各種盤類、軸類端面齒的磨齒要求，解決類似離心式壓縮機轉子的主軸與葉輪端面齒結構連接的特殊要求。

關鍵詞:端面齒 磨齒機

中圖分類號:TP391文獻標識碼: A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0114-02

1 前言

我們通常看到的端面齒結構絕大部分應用在數控加工中心、數控加工機床中，稱為鼠牙盤端面齒盤，起到工作臺分度的作用。另外，在離心式空氣壓縮機組中的主軸與葉輪的連接、靠傳遞扭矩的連接器等產品中也都有采用端面齒的形式，隨著端面齒應用領域的不斷拓展，對端面齒加工精度的要求也越來越高。研究端面齒的加工對我們國家工業的發展是非常有意義的。

考慮到端面齒的形狀特點以及精度要求高，加工難度大，工業發達國家廣泛采用成形平面磨床加工端面齒，尺寸精度±0.005mm、分度精度±1〞表面粗糙度Ra0.8μm。

離心式壓縮機轉子的主軸與葉輪多為軸孔配合過盈連接方式，有時會出現設計結構限制、裝配變形、葉輪拆裝困難等現象，為探索解決這些問題的方法，改善離心式空氣壓縮機轉子的加工、裝配工藝，提高產品質量，滿足壓縮機系列產品的更新換代，根據國際上利用端面齒結構保證主軸與葉輪的連接形式，我們將對端面齒的精加工進行研究。我公司的大化產品和德國MAN·GHH公司設計制造的合成氨裝置多軸離心空氣壓縮機主軸與葉輪的連接都是使用端面齒的結構。

2 端面齒結構特點和加工中的困難

端面齒的齒形分為直齒和弧齒，我們這里研究的是直齒60°牙型向心端面齒結構。

以大化產品的CHDH.25-7主軸為例，其結構形式(見圖1)。

因以前的設備只有分度銑或者坐標鏜能夠加工端面齒，經試驗均不能保證任意兩齒間距偏差±0.01mm和表面粗糙度Ra0.4的要求。沈陽機床廠的刀架車間有兩臺德國高精度的端面齒平面磨床，齒面精度可以保證，但是工件裝卡高度卻只有400mm，也就是只能加工端齒盤類零件，對于象CHDH.25-7長度為507mm的軸類零件無能為力。

3 端面齒磨齒設備的開發及試件加工

德國納爾斯ZP20數控圓柱齒輪磨齒機是一臺集高精密、高柔性、高效率、多功能為一身的先進機床，機床驗收精度為DIN3級。從磨齒檢測報告可以看出，任意兩齒的相鄰齒距差均在±0.01mm以下，表面粗糙度達到Ra0.4，最大磨削直徑2000mm，最大磨削高度達1300mm，可以滿足大化產品主軸和葉輪的端面齒磨齒要求。德國專家提出利用磨齒機的特殊功能，使用不可修整的Φ120直徑的CBN砂輪及專用軟件，將端面齒磨臂附件(見圖2)安裝到磨齒機的垂直溜板上，磨臂的驅動靠主軸帶動過渡軸，再帶動齒形帶實現端面齒的磨齒工序。

按照設計圖紙我們選擇了CHDH.25-7主軸作為試驗對象，根據圖紙的兩端尺寸準備了兩個試件。從漢江工具廠購進了一把φ75×60°的單角對稱銑刀作為粗加工銑齒刀具。準備了一個帶卡盤的磨齒胎具。

根據CHDH.25-7端齒的設計圖紙尺寸，一端端齒的內徑為φ40，外徑為φ60，齒高3.58/5.85，另一端端齒的內徑為φ34，外徑為φ50，齒高2.87/4.72，齒數均為24，我們分別計算了兩側端齒的齒根角、砂輪越程，然后將參數輸入到各自的磨齒程序中。在程序中有兩項參數需要確定，一是測球直徑，二是測量尺寸KM，這兩項參數均是為了校正磨齒后的尺寸是否達到設計尺寸(見圖3)，在經過反復核算、試驗后，確定了最終的磨齒程序。

將工件裝卡在胎具上，開始磨齒，粗磨后與計算的測量尺寸比較，確定余量再精磨齒，精磨齒達到預置計算尺寸后進行測量。測量數據包括:實際測量尺寸KM、左右齒齒距綜合偏差Fp、左右齒齒距單項偏差fp、左右齒相鄰齒距差fu。根據設計要求:任意兩齒間距偏差±0.01mm，測量結果均符合要求(見圖4)。齒面粗糙度達到Ra0.4。

4 適合磨齒機的端面齒結構設計參數及加工工藝

根據磨齒機的規格、CBN砂輪直徑、磨端面齒附件的尺寸、工裝胎具等相關因素，我們確定了適合ZP20磨齒機加工的端面齒尺寸范圍(如表1）:

根據試驗結果我們初步確定了端齒加工的工藝:(1)為校正磨端齒機構，在磨端齒前先要在端齒頂面上銑一個φ2的基準孔，用φ75×60°的單角對稱銑刀粗銑端面齒，留余量0.6mm。(2)按設計圖紙計算齒根角、測球直徑、測量尺寸。(3)工件裝卡—— 找正——粗磨齒—— 測量—— 精磨齒—— 測量。

5 結論

利用大型數控精密磨齒機磨削端面齒，解決了壓縮機轉子端面齒連接的加工工藝問題，為壓縮機轉子結構設計提供了工藝保障。由于在端面齒的外徑尺寸和長度上不再受到制約，一些特殊結構的端面齒及大型高精度的數控機床分度鼠牙盤都可以考慮使用磨齒機來保證。

參考文獻

[1]中華人民共和國機械行業標準.直齒端齒盤系列參數和尺寸[M].北京.機械工業部機械標準化研究所出版，1999.

[2]許祥泰.加工中心實用技術[M].北京.機械工業出版社.2008.

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