新工藝技術在工程機械齒輪加工中的應用

■ 山推工程機械股份有限公司（山東濟寧 272000）武永福 李 炎 陸長學

隨著制造技術的發展進步，齒輪加工機床已朝著智能化、高效化方向發展，齒輪刀具已朝著新涂層技術方向發展。齒輪高效加工技術已成為發展趨勢，工程機械齒輪（特別是推土機終傳動齒輪）具有模數大、直徑大和質量大等特點，實現齒輪自動化生產有很大的難度，但一些新機床、新刀具技術已普遍應用于工程機械齒輪加工中。

高效數控滾齒機在齒輪加工中應用

滾齒依然是外圓柱齒輪高效率加工的方法之一（見圖1），滾齒工藝在制齒加工方面占了70 % 以上，采用高速滾齒意義重大。為了實現高速滾齒，滾齒機必須實現數控、伺服功能，并能實現溫度補償功能。另外，對機床機械部分來說，要提高整體剛性和滾刀頭的驅動功率，以保證能承受高速切削。目前我國齒輪加工機床廠已開發出了高效滾齒機。這種滾齒機有以下優點：

（1）操作簡單。實現七軸四聯動，無需掛輪，進給系統直接和分齒運動均采用伺服電動機驅動，且能實現軸向多次方框循環機L循環，以及徑向的變速進給，只要在數控面板上輸入齒輪參數，程序自動計算出傳動比。

（2）滾刀轉速范圍廣。該機床滾刀轉速范圍為200～1500 r/min。普通滾齒機的滾刀轉速一般在80～180 r/min，根本無法實現滾刀的高速旋轉。

（3）由于滾齒機剛性高，在切削過程中振動極小，能承受較大切削速度和切削力，在提高齒輪加工效率的同時能延長滾刀的切削壽命。

圖1

（4）機床智能化程度高，裝夾時可實現工件自動找正，并根據反饋數據計算滾刀竄刀量，實現滾刀科學合理的利用。另外，在加工過程中，可以通過操作界面觀察滾刀的切削參數及各個主軸的溫度變化情況，以便及時了解機床的工作狀態。且機床附帶在線監測功能，工件加工后，通過監測系統對齒輪的齒形、齒向等齒輪精度進行測量，實現了齒輪加工質量的可視化管理（見圖2）。

數控成形磨齒機在滲碳齒輪中的應用

工程機械的齒輪精度一般為8級，齒輪精加工一般為刮削加工。由于齒輪直徑、模數較大（模數一般大于8 mm），熱處理易變形，在切削時引起切削不均勻，造成齒輪加工精度差。隨著大型齒輪成形磨齒技術的發展成熟和大氣孔含油砂輪的廣泛使用，硬齒面加工也發生了轉變，由現有的刮削加工改為刮削加工后再進行磨齒加工（見圖3）。一方面，能提高磨齒效率，另一方面，提高了齒輪加工精度，有效地降低了工程機械傳動噪聲。

圖2

圖3

涂層技術在齒輪粗加工刀具中的應用

齒輪粗加工采用的傳統滾刀材質為高速鋼，所以，直接提高切削速度會導致滾刀磨損加快的問題。近幾年，隨著涂層技術的發展成熟，TiN、TiNC涂層的高速鋼滾刀涂層處理技術已得到認可，并已廣泛地應用于齒輪加工行業。應用涂層的最大好處是涂層耐熱、耐磨，防止崩刃，例如常用的M35、M42等刀具材料，通過TiN涂層，其切削速度能提高至120～150 m/min。滾刀轉速越高，則切削時間越短，所以，提高切削效率的辦法是提高滾刀的轉速和加大進給量。

可更換刀片組合滾刀在淬硬齒輪加工中的應用

在硬齒面齒輪刮削加工方面，傳統滾刀為硬質合金刀片滾刀，滾刀結構一般是焊接式硬質合金刀片滾刀，由于結構原因，無法滿足高速切削要求，且其重磨精度要求較高、刃磨時間長。可更換刀片組合滾刀是解決上述問題的最佳途徑。一方面，滿足高速切削要求，與硬質合金刀片滾刀相比，其切削速度可提高40%，且加工質量極其穩定；另一方面，無需刃磨，當單個刀片磨損后可直接換用其他切削刃或更換涂層合金刀片，無需采用專用機床進行刃磨，節約了換刀和刃磨時間。且一把刀體可重復使用，有效壽命高達10年，大大的節約了原材料和刀具更換、刃磨時間，但刀體的一次性采購成本比較高。

總之，提高生產效率和降低成本是工程機械制造業公司的永恒話題，對齒輪加工來說，只有采用上述新工藝技術，才能提高齒輪的生產效率，又能降低成本。