【邁動工業】新型研齒機結構及工作原理

    1.結構

    主軸系統是兩套完全相同的結構，兩主軸上安裝工件（齒輪）和飛輪，作高速穩態旋轉，是研齒時的主運動。橫向工作臺用來調整兩輪中心距，研齒時固定不動。縱向工作臺研齒時作縱向往復運動，以便周期性改變兩齒輪中心距。滑鞍在研齒時通過偏心裝置沿立柱導軌作上下微行程（2~3mm）往復運動。

    2.工作原理

    研磨齒時，以工件（兩互研齒輪）的內孔在主軸上定位，主軸和工件內孔采用過渡配合，由于工件在空載下運轉，徑向力和軸向力非常小。橫向工作臺調整兩齒輪中心距，按設計要求注意最小中心距偏差限制和嚙合間隙。工作時在齒面涂上研磨劑，通過兩軸轉速趨于一致進行研齒；通過縱向工作臺周期性改變中心距和滑鞍的往復微行程運動，使兩互研齒輪在齒寬方向上充分研磨。

    三 動態力研齒機理

    齒輪動態力研磨齒加工原理為，兩工件齒輪（兩被研齒輪）在空載下以確定的速比（兩齒輪的齒數比）、在大的轉動慣量下高速穩態運轉，研齒時保持兩齒輪的速比不變，并周期性改變兩齒輪的中心距，利用齒輪嚙合時齒輪本身誤差產生的齒面動態力在研磨劑的作用下修整齒輪誤差，達到提高兩齒輪精度的目的。在研齒過程中，兩互研齒輪精度同時得到提高主要有兩種機制在起作用，即動態研磨和誤差均化。齒面動態嚙合力與齒面摩擦因數乘積是研齒過程中的齒面切削力，這種力作用于齒面粗糙的微凸體時，使微凸體產生屈服形成磨損，正是由于這種磨損提高了齒輪精度。

    由于齒輪本身存在制造誤差，研齒時齒輪產生振動。由摩擦學理論可知，這種振動使齒面微凸體產生塑性變形和粘著，小振幅使粘著點剪切脫落，露出基體金屬表面，這些脫落的顆粒及新表面又與大氣中的氧反應生成Fe2O3為主的氧化物，這些氧化物不易排出，故在齒面起著磨料磨損作用，因而提高了齒輪的精度。

    如前研磨機理及特點所述，研齒時施加研磨劑，研磨劑中的磨料顆粒在齒面滾動和滑動，滾動使齒面產生微小的塑性變形，滑動使齒面產生微小的切削作用，從而降低了表面粗糙度；同時，由于齒面在相互摩擦的同時與空氣中的氧或研磨劑中的混合酯（如聚甲基丙烯酸酯等）發生化學和電化學反應，在齒面生成化學反應物，這些化學反應物與表面粘附不牢，繼續研磨就會分離，分離后又迅速生成新的氧化物，又被磨掉，因而提高了齒輪的精度。

    研齒是在空載下進行的，齒面動態嚙合力是由齒輪本身誤差產生的，齒輪誤差大的地方齒面動態嚙合力就大，齒面研磨量也就大，反之，齒輪誤差小的地方研磨量就小。而且，當齒輪精度達到一定程度后，齒面動態嚙合力就會越來越小，研磨作用也隨之減弱，最后起不到研磨作用，這就是齒輪動態力研齒不會導致齒輪畸變的原因。

    研齒時，要周期性改變互研齒輪的中心距使互研齒輪在齒廓上充分研磨。周期性變更嚙合齒，使兩齒輪各齒的研磨概率趨于一致，與此同時誤差均化作用將在互研齒輪的齒面上發生，齒面誤差小的齒輪將對齒面誤差大的齒輪起到“修整”作用，在降低齒面粗糙度的同時，對齒形誤差、齒距極限偏差、齒距積累誤差、公法線長度變動、齒圈徑向跳動誤差等均有不同程度的均化。

    四 研齒工藝參數的選擇

    1.主軸轉速的選擇

    動態力研齒機理對主軸轉速的選擇要求很高。主軸轉速的高低影響研齒效率，主軸轉速的平穩性影響研齒精度。主軸轉速的高低決定單位時間內研齒次數的多少，次數多效率高。文獻表明，研齒時齒面間的滑動將引起表面層發熱、變形、磨損等，顯著影響摩擦因數，摩擦因數隨滑動速度增高而增大。

    因此主軸轉速高，齒輪圓周速度高，齒面間相對滑動速度就高，則摩擦因數大，從而齒面摩擦力就大，研齒效率高（同時考慮齒輪直徑大小）。一般主軸轉速控制在1000~1800r/min.動態力研齒機理對主軸轉速的平穩性也提出很高的要求。資料表明，由計算機系統、數字量輸入/輸出子系統、MOSF、ET、編碼器、可編程定時/計數子系統、直流電動機組成的直接數字控制系統，可以有效地控制和穩定主軸的回轉速度，從而滿足主軸回轉平穩性的要求。

    2.研磨齒余量的確定研齒余量的選擇不僅影響研齒效率，而且影響研齒精度。為了提高研齒效率和保證研齒精度，一般在齒輪公法線上不要留太多的研齒余量。對于研齒前的齒輪精度，要嚴格加以控制，尤其是齒圈徑向跳動，它明顯影響研齒效果；同時要保證齒輪內孔和外圓的同軸度、內孔和端面的垂直度，以保證齒輪安裝時的定位精度。

    3.互研齒輪齒數的選擇要使兩互研齒輪的精度同時得到提高，必須使兩輪的齒數互研時有相同的概率。比較理想的情況是兩輪齒數沒有公因子，最好是一個質數齒與另一個其他齒數。但齒輪的齒數是設計確定的，不是研齒工藝所能選擇的，因此要更換嚙合齒。換齒操作是脫開互研齒輪，相對轉過一個齒然后再嚙合。

    五 研齒工藝在變速器圓柱齒輪中的工藝可行性