剃齒加工調整中的簡易方法

馮磊，李拓，路宇航

陜西法士特齒輪有限責任公司 陜西西安 710077

1 序言

剃齒加工是一種齒輪精加工工藝方法，常見的剃齒機均可實現徑向剃齒和軸向剃齒。對于軸向剃齒，常常需要根據被加工零件齒部精測報告對剃齒機的錐度、角度及鼓形機構進行調整，調整量的確定可按照機床操作說明書中給出的公式計算，但計算公式較復雜，不便于生產現場使用，本文介紹了一種簡單易用的調整量計算方法。

2 剃齒及鼓形機構

軸向剃齒加工原理如圖1所示[1]。剃削過程中，圓盤剃刀與被剃齒輪之間進行雙面嚙合，并在自由滾動時（即剃刀帶動被剃齒輪轉動），由于嚙合點的速度不同，在齒面上產生相對滑動，從而實現切削加工。剃齒過程實質是擠壓和相對滑動的綜合過程[2]。另外，為了剃削鼓形齒，剃齒機工作臺還應在其垂直平面內擺動。

圖1 軸向剃齒加工原理

（1）常見剃齒機運動軸 包括Z軸、X軸、A軸和B軸[3]。

1）Z軸：豎直方向，正方向為向上方向，功能為刀架滑板軸向進給運動。

2）X軸：左右水平方向，正方向為向右方向，功能為工作臺軸向進給運動。

3）A軸：刀架回轉運動，調整剃刀與工件的軸交角。

4）B軸（主軸）：剃刀旋轉運動。

（2）鼓形機構 鼓形機構的作用在于沿零件齒向方向加工出鼓形量。常見的剃齒機鼓形機構（見圖2）采用四連桿機構，其移動滑塊為驅動件，沿X軸水平運動，鼓形量調整導軌與水平方向的夾角α用來調整鼓形量的大小。當α＝0°時，加工無鼓形齒輪。

圖2 常見的剃齒機鼓形機構

1）移動滑塊向右移動。移動滑塊1向右移動時的狀態如圖3所示，虛線所示為移動滑塊1處于X＝0時的狀態。從圖3中可見，當移動滑塊1向右移動后，工作臺除了也向右移動外，還順時針轉動了一個角度β，轉動后在X＝0處，便產生了ΔZ的中心距偏差。當中心距改變后，工件所在位置剃削加工出的齒厚將變小，即工件中心齒厚最大，越靠近端面齒厚越小，這樣就沿齒向產生了鼓形。

圖3 移動滑塊1向右移動的狀態

2）移動滑塊向左移動。移動滑塊1向左移動時的狀態如圖4所示，虛線所示為移動滑塊1處于X＝0時的狀態。從圖中可見，當移動滑塊1向左移動后，工作臺除了也向左移動外，還順時針轉動了一個角度β，轉動后在X＝0處，便產生了ΔZ的中心距偏差。當中心距改變后，工件所在位置剃削加工出的齒厚將變小，即工件中心齒厚最大，越靠近端面齒厚越小，這樣就沿齒向產生了鼓形。

圖4 移動滑塊1向左移動的狀態

3 剃齒機的調整

（1）調整操作 剃齒機調整主要包括錐度調整、角度調整及鼓形量調整。常見剃齒機錐度和鼓形量調整部分的結構如圖5所示。

圖5 常見剃齒機錐度和鼓形量調整部分的結構

1）錐度調整。調整時，先松開鎖緊螺釘1，然后轉動方頭7，從標尺2上可讀出數值。

2）鼓形量調整。調整時，先松開鎖緊螺釘3，然后轉動方頭5，即可調整鼓形量大小。

3）角度調整。常見的剃齒機只須在操作面板上點動“A軸”按鈕實現調整（老款機床需要松開鎖緊螺釘，轉動方頭來調整）。

（2）調整計算 我公司剃齒機主要為重慶機床公司和南京二機床公司的產品，就一個廠家的剃齒機而言，其同系列不同型號剃齒機的調整計算公式基本相同。本文以具有代表性的YK4232和Y4232CNC剃齒機為例做具體說明。

1）錐度調整計算。對于重慶機床YK4232和南京二機床Y4232CNC剃齒機，錐度調整的計算公式均為

式中，H是錐度機構調整量（mm），需通過百分表指示調整值；ΔS是工件齒輪錐形量（mm）；α是工件齒輪壓力角（°）；B是工件齒寬（mm）。

簡化計算公式為

式中，H是錐度機構調整量（mm），需通過百分表指示調整值；fHb左、fHb右分別是精測報告中左右齒面的螺旋線傾斜偏差（mm）。

需要特別說明的是，fHb左和fHb右均要以正負值代入計算H值，可通過H值的正負確定壓表的調整方向。

2）鼓形量調整計算。對于重慶機床YK4232和南京二機床Y4232CNC剃齒機，鼓形量調整計算公式均為

式中，γ是鼓形機構轉角（°）；ΔS是工件要求的鼓形量（mm）；α是工件壓力角（°）；B是工件齒寬（mm）。

鼓形量的計算無簡化計算公式，對常見的工件參數可提前制作列表，使用時通過查表得到鼓形機構轉角數值。

對于常見的工件參數：B＝30，α＝20°，代入式（3）可得tanγ＝6.5ΔS，則當ΔS＝0.01mm時，γ＝3.7°；當ΔS＝0.02mm時，γ＝7.4°。

3）角度調整計算。對于重慶機床YK4232和南京二機床Y4232CNC剃齒機，角度調整的計算公式均為

式中，A是刀架轉角度數（°）；F是工件齒寬上的齒向誤差（mm）；B是工件齒寬（mm）。

兩個廠家的角度調整簡化公式（通過壓表調整）不同。南京二機床Y4232CNC的角度調整簡化公式為

重慶機床YK4232的角度調整簡化公式為

式中，P是壓表擺動量（μm）；fHb左、fHb右分別是精測報告中左右齒面的螺旋線傾斜偏差（μm）。

需要特別說明的是，fHb左和fHb右均要以正負值代入計算P值，可通過P值的正負來確定壓表的擺動方向。

4）計算實例。某零件使用重慶機床YK4232剃齒機進行加工，精測報告中顯示fHb左和fHb右的平均值分別為－6.9μm和13.2μm。試采用簡化公式計算錐度和角度的調整量。

錐度調整量計算。簡化計算公式為H＝[（fHb左＋fHb右）/2]×80，式中fHb左和fHb右均要以正負值代入，代入得H＝[（－6.9＋13.2）/2]×80＝252μm，可通過H值的正負確定壓表的調整方向。

角度調整量計算。簡化計算公式為P＝[（fHb左－fHb右）/2]×10，式中fHb左和fHb右均要以正負值代入，代入得P＝[（－6.9－13.2）/2]×10＝－100μm，可通過P值的正負確定壓表的擺動方向。

4 結束語

采用簡化的調整量計算方法（包括剃齒機錐度、角度及鼓形機構），可極大地減少零件換產時的調整次數和精測次數，提高換產效率。該方法已經過加工現場的驗證，能夠有效可靠地指導換產加工中的機床調整。