CN114083059A - 高精度齿轮加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高精度齿轮加工方法，该方法在设置好齿轮加工参数后先试磨一齿，磨削完成后对该齿齿形方向和齿向方向三个截面进行测量，根据测量结果，调整磨削时的齿形角偏差和齿向角偏差要求；调整后，在保证有精磨余量的情况下，继续进行磨削，直至保证该齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸均合格，然后磨削均布四齿并测量和进行参数调整，待均布四齿中每个齿齿形方向和齿向方向三个截面的尺寸均合格后磨削全齿。该方法保证了零件加工过程的稳定与高效。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及高精度齿轮加工方法。
背景技术
齿轮是航空发动机的重要传动部件，目前，普通齿轮的齿廓总偏差在测量时，仅在齿宽中部对圆周均布的不小于3个齿进行测量，常规的齿轮加工方法仅需保证齿宽中部尺寸满足要求即可。但一些高精度齿轮为保证啮合传动精度，要求测量齿轮上、中、下三个截面。高精度齿轮对于齿轮齿面的齿形公差的要求对高精度齿轮加工质量也提出了更高的要求。需要设计出新的高精度齿轮的加工方法以满足高精度齿轮的齿面的齿形公差的要求。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供高精度齿轮加工方法，以保证高精度齿轮三个截面齿廓总偏差满足要求，提高高精度齿轮加工质量和合格率。
发明技术解决方案
高精度齿轮加工方法，该方法在设置好齿轮加工参数后先试磨一齿，磨削完成后对该齿齿形方向和齿向方向三个截面进行测量，根据测量结果，调整磨削时的齿形角偏差dfHα和齿向角偏差dfHβ要求；调整原则：根据图纸要求计算该齿各截面的齿形角偏差和/或齿向角偏差的平均值后将齿形角偏差的平均值与齿形角偏差的理论值进行比较，将齿向角偏差的平均值与齿向角偏差的理论值进行比较，保证齿向角偏差和/或齿形角偏差的平均值和理论值之间的差值小于等于0.001mm；调整后，在保证有精磨余量的情况下，继续进行磨削，直至保证该齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸均合格，然后磨削均布四齿并测量和进行参数调整，待均布四齿中每个齿齿形方向和齿向方向三个截面的尺寸均合格后磨削全齿。
优选的，齿轮加工过程环境温度控制在22℃±3℃。
优选的，包括如下步骤：
步骤一，对磨齿机进行机器预热，磨齿机温度稳定且正常运转后进行加工；
步骤二，零件装夹与找正：将零件安装在磨齿芯轴上，找好零件一端基准后，再检查零件另一端基准跳动，反复微调，直至零件两端基准跳动都小于 0.002mm；
步骤三，在机床上检查零件跳动：将零件及磨齿芯轴安装在机床上下顶尖上，在机床上检查零件两端基准保证零件两端基准跳动都小于0.004mm；
步骤四：设置零件基本参数；
步骤五：设置机床修整砂轮参数；
步骤六：设置机床磨齿加工参数；
步骤七，试磨一齿：按照步骤四～六设置好参数后将砂轮进行对中，砂轮对中完成后试磨一齿，并标记该齿；磨削完成后测量该齿齿形方向和齿向方向三个截面并根据测量结果调整参数至该齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸合格；
步骤八，均布四齿磨削：按照步骤七调整后参数磨削均布四齿，磨削首件时，应留精加工余量，齿面产生新的磨削表面，磨削后对新的齿面磨削表面进行测量；根据均布四齿的测量结果进行参数调整，使均布四齿中各齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸均合格；
步骤九：按照步骤八调整后参数磨削全齿。
优选的，步骤四中零件基本参数包括齿数、模数、压力角、螺旋角，齿向的方向，齿顶圆直径、渐开线起始圆，齿根圆直径，齿宽。
优选的，步骤五中机床修整砂轮参数包括每循环的修整进给量、表面速度、速率、与线轨有关的进给量。
优选的，步骤六中机床磨齿加工参数包括表面速度、进给量、进给率、修整砂轮频率；磨削过程分为粗磨、半精磨、精磨、光磨4个阶段，各个阶段均采用单向磨削方式。
优选的，步骤二中用铜棒对零件一端基准进行找正。
优选的，步骤二、三中采用千分表进行零件基准跳动检查。
优选的，磨削全齿首件加工完成后，应对首件齿形方向和齿向方向三个截面测量，待合格后方可加工后续零件。
本发明的优点：
该方法规定了合适的环境和找正装夹检查要求，保证了生产准备过程中减少加工误差的产生。设置零件基本参数、机床修整砂轮参数、机床磨齿加工参数，固化合理参数保证了零件加工过程的稳定与高效。根据多轮生产实践，选取了合适的加工过程以及检验频次，保证了零件加工符合设计要求。
具体实施方式
示例性的，采用本发明提供的高精度齿轮加工方法实现了三截面齿廓总偏差满足图纸要求，得到高精度齿轮。以WZ16产品上的齿轮为例，所述齿轮要求在齿宽上、中、下三个截面均满足齿廓总偏差不大于0.0048mm。其具体加工步骤为：
步骤一、保证加工环境在温度22℃左右，并保证环境温度波动不大于3℃。
步骤二、对磨齿机进行机器预热，待磨齿机温度稳定，并确认磨齿机工作状态正常后开始生产。
步骤三、零件装夹与找正，将零件安装在磨齿芯轴上，用铜棒找好零件一端基准后，再用千分表检查零件另一端基准跳动，反复微调，直至零件两端基准跳动都小于0.002mm。
步骤四、在机床上检查零件跳动，将零件及磨齿芯轴安装在机床上下顶尖上。在机床上安装千分表，用手轮控制机床工作台旋转，检查零件两端基准跳动都小于0.004mm，方可进行加工。；
步骤五、设置零件基本参数，其参数主要包括齿数24、模数2.5、压力角 25°、螺旋角12°，齿向的方向L，齿顶圆直径φ67.5mm、渐开线起始圆直径φ57.3mm，齿根圆直径φ56.9mm，齿宽36mm等参数。；
步骤六、设置机床修整砂轮参数、其参数主要包括每循环的修整进给量 0.06mm/循环、表面速度30m/s、速率-0.8、与线轨有关的进给量443.2mm/min。参数设置好后，开始砂轮的初始修整。
步骤七、设置机床磨齿加工参数，各个阶段均采用单向磨削方式。其参数粗磨表面速度30m/s、粗磨进给量0.011mm/次、粗磨进给率2200mm/min、粗磨修整砂轮频率7齿/次；半精磨表面速度30m/s、半精磨进给量0.01mm/次、半精磨进给率1800mm/min、半精磨修整砂轮频率7齿/次；精磨表面速度30 m/s、精磨进给量0.005mm/次、精磨进给率1200mm/min、精磨修整砂轮频率 5齿/次；光磨表面速度30m/s、光磨进给量0.005mm/次、光磨进给率800 mm/min、光磨修整砂轮频率5齿/次；
步骤八、试磨一齿，按照步骤五～七参数设置完成后，将砂轮进行对中，砂轮对中完成进行试磨一齿，并标记该齿。
磨完该齿后，对其进行测量，测量该齿齿形方向和齿向方向三个截面。根据测量结果，调整磨削时齿形角偏差d_fHα要求。根据调整原则，经过三次调整，最终保证一个齿3个截面均合格，进行后续加工。
步骤九、试磨均布四齿，试磨一齿合格后，进行均布四齿磨削。均布四齿磨削时，磨削参数应与一齿磨削时参数保持一致。磨削首件时，应留余量，齿面产生新的磨削表面后，对齿面新的磨削表面进行测量。根据均布四齿齿形方向和齿向方向三个截面的测量结果进行参数调整。调整原则与试磨一齿时一致。经过待均布四齿齿形方向和齿向方向三个截面的参数均调整合格后，方可进行后续加工。
步骤十、磨削全部齿。全齿磨削时，磨削参数应与磨削均布四齿时参数保持一致，首件加工完成后，应对首件齿形方向和齿向方向三个截面测量，待合格后方可加工后续零件。
经测量左齿面1截面齿廓总偏差0.0021～0.0029mm，左齿面2截面齿廓总偏差0.0025～0.0031mm，左齿面3截面齿廓总偏差0.0024～0.0035mm，右齿面1截面齿廓总偏差0.0035～0.0045mm，右齿面2截面齿廓总偏差0.0025～ 0.0034mm，右齿面3截面齿廓总偏差0.0035～0.0044mm。结论，加工后的零件合格。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (9)
1.高精度齿轮加工方法，其特征在于，该方法在设置好齿轮加工参数后先试磨一齿，磨削完成后对该齿齿形方向和齿向方向三个截面进行测量，根据测量结果，调整磨削时的齿形角偏差dfHα和齿向角偏差dfHβ要求；调整原则：根据图纸要求计算该齿各截面的齿形角偏差和/或齿向角偏差的平均值后将齿形角偏差的平均值与齿形角偏差的理论值进行比较，将齿向角偏差的平均值与齿向角偏差的理论值进行比较，保证齿向角偏差和/或齿形角偏差的平均值和理论值之间的差值小于等于0.001mm；调整后，在保证有精磨余量的情况下，继续进行磨削，直至保证该齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸均合格，然后磨削均布四齿并测量和进行参数调整，待均布四齿中每个齿齿形方向和齿向方向三个截面的尺寸均合格后磨削全齿。
2.如权利要求1所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，齿轮加工过程环境温度控制在22℃±3℃。
3.如权利要求2所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，对磨齿机进行机器预热，磨齿机温度稳定且正常运转后进行加工；
步骤二，零件装夹与找正：将零件安装在磨齿芯轴上，找好零件一端基准后，再检查零件另一端基准跳动，反复微调，直至零件两端基准跳动都小于0.002mm；
步骤三，在机床上检查零件跳动：将零件及磨齿芯轴安装在机床上下顶尖上，在机床上检查零件两端基准保证零件两端基准跳动都小于0.004mm；
步骤四：设置零件基本参数；
步骤五：设置机床修整砂轮参数；
步骤六：设置机床磨齿加工参数；
步骤七，试磨一齿：按照步骤四～六设置好参数后将砂轮进行对中，砂轮对中完成后试磨一齿，并标记该齿；磨削完成后测量该齿齿形方向和齿向方向三个截面并根据测量结果调整参数至该齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸合格；
步骤八，均布四齿磨削：按照步骤七调整后参数磨削均布四齿，磨削首件时，应留精加工余量，齿面产生新的磨削表面，磨削后对新的齿面磨削表面进行测量；根据均布四齿的测量结果进行参数调整，使均布四齿中各齿齿形方向和齿向方向三个截面尺寸均合格；
步骤九：按照步骤八调整后参数磨削全齿。
4.如权利要求3所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，步骤四中零件基本参数包括齿数、模数、压力角、螺旋角，齿向的方向，齿顶圆直径、渐开线起始圆，齿根圆直径，齿宽。
5.如权利要求3所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，步骤五中机床修整砂轮参数包括每循环的修整进给量、表面速度、速率、与线轨有关的进给量。
6.如权利要求3所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，步骤六中机床磨齿加工参数包括表面速度、进给量、进给率、修整砂轮频率；磨削过程分为粗磨、半精磨、精磨、光磨4个阶段，各个阶段均采用单向磨削方式。
7.如权利要求3所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，步骤二中用铜棒对零件一端基准进行找正。
8.如权利要求3所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，步骤二、三中采用千分表进行零件基准跳动检查。
9.如权利要求3所述的高精度齿轮加工方法，其特征在于，磨削全齿首件加工完成后，应对首件齿形方向和齿向方向三个截面测量，待合格后方可加工后续零件。
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