精度是弧齒錐齒輪的主要考核指標之一。為了保證齒輪的精度,常規的工藝措施是:選用高精度的銑齒機;配備高精度的工裝夾具;控制熱處理變形,以減少熱處理變形對齒輪精度的影響。
根據實際加工條件,為提高齒輪精度,提供幾點供大家參考。
在對原設計的小輪工裝經過反復研究后,發現有一個地方還可以加以改進,即小輪工裝前錐體的頂出螺孔由2—M12改為均布的4—M12,此螺孔可在找正工裝跳動時,用M12的頂出螺釘來微調工裝跳動。一般來說,小輪工裝采用墊紙的方法只能找正至跳動0.015 mm~0.03 mm,而用頂出螺釘可找正至跳動0.005 mm~0.01 mm,該跳動值均是用校對棒在齒面中部位置測出的,這比用墊紙的方法找正快,且精度高。同時,大輪、小輪工裝(包括彈性套)均采用20CrMnTi材料進行滲碳淬火處理。
操作規范和精切余量
對于大輪而言,經過檢測后發現跳動大的產品往往有雜物在大輪定位面上,或者在大輪的定位面上有小的碰傷,因此我們對操作加工做了以下規定:
(1)大輪在精切前,首先擦凈大輪的定位面和工裝的定位面,如發現大輪的定位面有小的碰傷,則應使用銼刀修掉該碰傷。
(2)對于小輪也同樣要先擦凈定位面后才能裝入工裝內加工,如發現定位軸承檔有碰傷,則應用砂布打去該碰傷。
根據切削原理可知,精切余量愈大,則切削力愈大,加工后的表面粗糙度和精度也就愈差。為改善齒面的表面粗糙度,將大輪的精切余量從原來的1.4 mm~1.6 mm改為1.2 mm~1.3 mm(雙面余量),這樣還進一步穩定或提高了大輪的切齒精度,齒圈的徑向跳動波動范圍也由原來的0.04 mm~0.11 mm穩定至0.04 mm~0.08 mm。
對于小輪的精切也采取了同樣的措施,把雙面的精切余量由原來的2 mm改為1.6 mm~1.8 mm,這也同樣改善了齒面的表面粗糙度。
3 熱處理變形的控制和校正
在熱處理變形方面,大輪的變形比較嚴重。BJ130大輪一次熱處理變形的合格率只有40%,60%需要用油壓機壓平。我們在大輪校正方面積累了以下一些經驗。
(1)在校平時,改冷壓為熱壓,把大輪加熱至80°C左右進行熱壓。
(2)在進行大輪平面度檢測時,不僅測內圈不超過0.2 mm,外圈不超過0.1 mm,而且還增加用平尺檢查齒平面是否有中間凸出的情況,絕不允許有中凸現象。
對于BJ130小輪的校正,在Y41-40單柱校正油壓機工作臺上用V形塊支撐,用百分表在φ45 mm軸承處校直為0.05 mm跳動,后軸承φ35 mm處為0.1 mm跳動。
為了更好地提高齒輪精度,我們增加了檢查齒圈徑向跳動為0.05 mm以下的項目,從而對穩定小輪熱處理后的精度起了很好的作用。
4 配對前產品的精度檢測和精度分類
對于弧齒錐齒輪的常規制造工藝來說,一般在配對前是不作精度檢測的。但是,奧利康(Oerlikon)公司生產的T20配對機可對每套配對的產品進行精度的綜合顯示,以判斷產品的配對精度是否合格。
對于不具有T20配對機的用戶,弧齒錐齒輪的精度完quan隨機性地組合。對于BJ130弧齒錐齒輪,圖紙規定為大輪齒圈徑向跳動為0.11 mm,小輪為0.065 mm,側隙變化量為0.15 mm。為了保證產品的出廠精度,具體做法是:
(1)對于BJ130弧齒錐齒輪,把大輪和小輪分別進行齒圈徑向跳動的全部檢驗,以找出弧齒錐齒輪精度合格的產品,再進行配對。
(2)為了提高產品的配對率,又將奧利康公司的skkz調刀儀改裝成齒圈跳動檢查儀,以提高檢測率,改裝后一個人一班可測150~170件BJ130大輪。根據T20檢測機的數據情況,發現有以下規律:
ΔFrΣ=ΔFrA+ΔFrB (1)
式中 ΔFrΣ——大小輪齒圈徑向跳動之和,mm
ΔFrA——大輪齒圈徑向跳動,mm
ΔFrB——小輪齒圈徑向跳動,mm
為滿足ΔFrΣ=0.175 mm≈0.18 mm的要求,我們對BJ130弧齒錐齒輪采用下列組合的方法:
①(0.14~0.15) mm+0.02 mm=(0.16~0.17) mm,約占10%。
②(0.12~0.13) mm+0.03 mm=(0.15~0.16) mm,約占20%。
③(0.09~0.11) mm+(0.04+0.07) mm=(0.13~0.18) mm,約占60%。
④(0.05~0.08) mm+(0.08+0.10) mm=(0.13~0.18) mm,約占5%。
其余非配套車輛的精度定為ΔFrΣ≈0.18 mm~0.24 mm,約占5%。
對于小輪采取以上綜合措施后,基本上達到了100%的精度合格配套率,大輪達到了95%左右的精度配套合格率。
5 結論
經過長期的實際驗證,采取以下措施,可以提高弧齒錐齒輪的制造精度。
(1) 配做搖臺軸承滾柱,提高機床傳動精度。
(2) 改進工裝結構,提高找正定位精度。
(3) 改進操作方法,穩定加工精度。
(4) 減少精切余量,提高切齒精度。
(5) 熱壓校平。
(6) 按精度分類組合配套大小齒輪,提高成品合格率。