精滚齿工艺与滚•剃齿工艺的对比分析
2013-09-24 11:50:19http://www.htchilun.com/辉腾宏业
新技术、新材料、新工艺是机械工业发展的三大支柱。新技术、新材料的推广应用，必然产生工艺方法的更新与创新。
在齿轮加工工艺中：以汽车齿轮为代表，普遍采用滚剃工艺。经过多年的磨砺，数控剃齿机的升级——进一步实现了高效加工、径向剃齿刀的发明——克服了剃齿齿形中凹现象、数控高端剃刀磨的进步——满足了多种剃齿刀修形的要求。 但是众所周知，剃齿对滚齿后齿轮的短周期误差有一定的修正能力（如齿形公差、齿向公差、螺旋线波度误差及齿面粗糙度等）。但对长周期误差缺乏修正能力，而且可能增加新的误差（公法线长度变动量、周节累积误差、径向综合公差等）。
再看数控滚齿加工：① 数控滚齿机（五轴以上）——一是缩短了传动链、扔掉了掛轮箱：大大减小了传动链误差。公法线长度变动量、周节累积误差、径向综合公差的保证能力进一步增强。二是实现了调整自动化——不但大大缩短了调整时间，而且大大提高了调整的稳定性与正确性。三是实现齿形齿向的修正已是一件轻而易举的事。② 硬质合金滚刀—— 随着滚刀材料的进步、滚刀制造工艺的数控化；为高速高效滚齿提供了有力保证，为齿轮的齿形齿向修形创造了条件。现实中，滚齿技术的进步已为剃齿质量的稳定提供了先决条件；或者说，剃齿质量的稳定（特别是切向误差）在一定程度上必须依赖剃前滚齿的保证。
请允许我作以下分析，提供给大家讨论研究：
一、加工效率比较：（时间单位；秒sec）
以模数m=2mm 齿数Z=41 压力角α=20°齿宽b=25mm 为例：
齿轮滚刀选用：粉末冶金高速钢全切顶式滚刀，模数m=2mm 压力角α=20°滚刀头数n=2 滚刀直径D=71
序号
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切齿方式
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滚齿
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剃齿
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辅助
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热处理后磨孔
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合计
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1
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一次精滚齿(二刀下）
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100
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--
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30
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60
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190
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2
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滚齿（剃前滚刀）→剃齿
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60
|
60
|
80
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90
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290
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从以上对比表中可以看出：虽然精滚齿时采用了粗、精滚二刀下的工艺，但是总的加工时间每件还是节约了100sec。其主要差距是在辅助时间上。
二、切齿方式比较：
序号
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切齿方式
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齿形修形
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齿向修形
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热处理后磨孔
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定位
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实现自动化
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1
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一次精滚齿
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采用全切顶式滚刀，可实现全齿形——齿顶修圆滚齿
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能实现齿向修形（鼓形齿）
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以齿顶圆定位
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容易
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2
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滚齿（剃前滚刀）→剃齿
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可实现齿形修形，但齿顶齿底不能剃齿。
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能实现齿向修形（鼓形齿）
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以齿圈三针定位
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不易
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注：全切顶式滚刀（俗称：顶切滚刀—— 滚齿时，齿形、齿顶、齿底同时切出）
从以上对比表中可以看出：采用全切顶式滚刀已是滚齿工艺的优势！——齿底、齿形、齿顶，同时切出。对于齿底圆弧有效保证：确保了齿轮的承载能力；对于齿形齿向修形可根据要求达到；再由于齿顶同时切出，热处理后磨孔时，只要以齿顶定位即可，有利于缩短辅助时间与磨孔自动化控制的实现。另外，一把齿轮滚刀的重磨次数为10～12次，而一把剃齿刀的重磨次数为4～6次。
三、工艺装备成本分析（万元）
序号
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切齿方式
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数控 滚齿机
（台）
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硬质合金齿轮滚刀
（把）
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数控 剃齿机
（台）
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M35 剃齿刀
（把）
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剃齿刀刃磨机床
（台）
|
1
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一次精滚齿
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40～80
|
0.3～0.5
|
-----
|
----
|
----
|
2
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滚齿（剃前滚刀）→剃齿
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40～80
|
0.3～0.5
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40～60
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0.5～0.8
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800～1000
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对以上对比表作一个说明：① 表中齿轮机床与齿轮刀具都是国产的。② 只是剃刀磨为进口机床。由于汽车齿轮有齿形齿向修形的要求，则对剃刀磨床的要求很高，目前国内装备还存在差距。
四、齿轮精度分析：
序号
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切齿方式
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被切齿轮精度分析
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1
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一次精滚齿
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能确保齿轮的精度
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2
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滚齿（剃前滚刀）→剃齿
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对齿形、基节有修正作用，对切向误差有增大现象
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说明：① 一般汽车齿轮都以七级评定。两种工艺都能达到要求。但是在公法线长度变动量、周节累积误差、径向综合公差的保证能力上，精滚工艺强于滚剃工艺。
综上所述：一项工艺方法上的改变，不是一件容易的事。一是不要立即否定，二是要去做大量的试验（做试验必须是要有齿轮的制造者与使用者和谐合作，共同去做）。三是有一个逐步推广应用的过程。特别是汽车齿轮加工，工艺的改变必须有一个严格的认可过程。我希望通过这篇文章，相当于一张倡议书，唤起大家一起来做研究、做试验、做验证的积极性。
