基于四轴加工中心的斜齿轮多轴数控加工工艺.docx

基于四轴加工中心的斜齿轮多轴数控加工工艺传统的齿轮加工主要采用滚齿、插齿和磨齿等。采用传统方法加工大模数齿轮，特别是斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮等，加工效率低下、产品质量与加工成本之间矛盾突出、工艺方案适应性差。对于模数大、齿数少的齿轮，采用小规格的滚齿机滚不动，而采用大规格的滚齿机又够不着，难以实现经济高效的加工。随着多轴数控技术在加工中心上的广泛应用，这些问题就会迎刃而解，其加工效率比传统的加工方法可提高2～3倍，精度可达5级以上，可以进行多品种、全工序的齿轮加工。1斜齿轮的齿面形成及加工工艺1.1斜齿轮的齿面形成斜齿轮是齿形与齿轮轴成一定角度的齿轮，斜齿轮的齿面形成原理如图1所示。发生面S沿基圆柱作纯滚动时，其上面的一条与基圆柱母线成夹角βb的斜线KK展成斜齿轮的齿面，为渐开螺旋面。渐开螺旋面与齿轮端面（垂直于齿轮轴线的截面）的交线仍是渐开线；但它与基圆柱面以及和基圆柱同轴的任一圆柱面的交线均为螺旋线。基圆柱螺旋线AA的切线与齿轮轴线所夹的锐角βb为基圆螺旋角。βb愈大，轮齿的齿向愈偏斜；但若β＝0时，斜齿轮就变成直齿轮。图1斜齿轮的齿面形成1.2斜齿轮的加工工艺斜齿轮的基本加工工艺如图2所示，其中工序6铣齿形工序有以下3种方案：方案一，在螺旋铣床上加工，属于传统加工；方案二，在电火花线切割机床上加工，效率特别低，机床一天24h运转，需要4天多的时间；方案三，在多轴立式加工中心上加工，程序控制，自动走刀加工，效率高，可以满足加工精度的要求。图2斜齿轮的基本加工工艺2斜齿轮多轴加工工艺根据斜齿轮的几何结构特征和使用要求，在多轴加工中心上的加工工艺流程为：（1）三轴铣削粗加工齿形；（2）四轴或五轴半精加工齿形；（3）四轴或五轴精加工齿形；（4）清根加工。在加工斜齿轮时，应根据加工对象和要求选择适合的机床。如适合的机床规格、轴数、较高的刚性、良好的热稳定性、高可靠性等。斜齿轮的加工精度和效率还与刀具的材料、参数、涂层工艺、精度等级及刚性，夹具的定位方式、精度和刚性，齿坯的材料、硬度、精度和刚性，切削用量的选用，切削液的选用有关。2.1加工机床的选择斜齿轮多轴加工过程中，需要有一个旋转运动，因此至少需要四轴加工中心才能完成。加工时，齿坯装夹在机床转台上，实现第四轴旋转运动，其余三轴用来实现刀具的铣齿运动。从原理上来讲，五轴加工中心完全可以实现斜齿轮的多轴加工，但是存在以下不足：（1）成本高，特别是带转台的五轴加工中心价格更高；（2）操作困难，出错率较高；（3）安装调整困难。若利用双转台的五轴加工中心加工直径较大的斜齿轮齿形时，齿坯会与下转台发生干涉。四轴加工中心能够克服五轴加工中心的以上不足，具备加工斜齿轮的必要条件。2.2刀具的选择斜齿轮齿形多轴加工可采用指状铣刀或圆柱铣刀加工。对于圆柱铣刀，刀具直径易受轮齿间距的限制，刀具直径若太小，会使刀具的强度不够，加工效率较低，因此选择适当大小的指状铣刀比较合适。但采用指状铣刀加工时，由于刀具尺寸相对轮齿较小，容易损坏，加工效率较低。故在可能的情况下，应尽量选择直径较大的盘状铣刀。盘状铣刀的强度比指状铣刀要高得多，并且可以大幅度提高加工效率。但是盘状铣刀在加工时，刀具的直径大小难以确定。如果刀具直径太大，加工时容易发生加工不完整；若直径太小，则刀柄容易与轮齿发生干涉，当刀具切入时，刀柄容易与齿顶发生碰撞。由此可知，当加工小模数、小直径斜齿轮时可以考虑采用指状铣刀；而当加工大模数、大直径斜齿轮时可以考虑选择盘状铣刀。-全文完-