超越量問題及解決方案

（1）熱處理前。熱處理前加工主要以剃齒工藝為代表，剃刀的超越量問題如圖9所示。

圖9 剃刀超越量不足時(shí)切出的臺(tái)階

主要原因如下：一是剃刀的修磨問題，外徑和齒厚不匹配。外徑過小，超越量會(huì)不足，切出臺(tái)階；外徑過大，則會(huì)導(dǎo)致刀尖與零件齒根過渡圓弧干涉的問題?？赏ㄟ^剃刀的重磨參數(shù)表來控制，使外徑和齒厚正確的匹配，避免此類問題的發(fā)生。二是剃刀的設(shè)計(jì)問題，超越量沒有覆蓋最大余量極限情況下的真實(shí)漸開線起始點(diǎn)位置（簡(jiǎn)稱TIF點(diǎn)）。該位置會(huì)比中差余量下的TIF點(diǎn)低很多（約0.2～0.5mm），如果剃刀設(shè)計(jì)時(shí)只考慮中差余量的超越量，則可能會(huì)在余量接近最大情況的時(shí)候無法滿足要求，導(dǎo)致臺(tái)階的產(chǎn)生。

（2）熱處理后。熱處理后加工工藝以珩齒和磨齒工藝為主，刀具包括金剛輪和砂輪。超越量問題主要和金剛輪的漸開線起始點(diǎn)有關(guān)，該點(diǎn)的位置過大會(huì)導(dǎo)致刀具切削零件時(shí)的超越量偏小。

珩齒刀具的超越量問題和剃刀基本一樣，可完全參照剃齒的問題診斷模式和解決方案。磨齒刀具的超越量問題有些不同，但臺(tái)階出現(xiàn)的模式很相近，如圖10所示。

圖10 磨齒刀具超越量不足時(shí)切出的臺(tái)階

磨齒的加工方式分為展成磨和成形磨，兩者原理不同。展成磨的刮削漸開線起始點(diǎn)的計(jì)算和滾齒類似，其刀尖刮削的軌跡也是擺線，只是大小比滾齒擺線要小一些，而且更密集。成形磨的刮削漸開線起始點(diǎn)不是擺線，而是靠金剛石刀具根據(jù)坐標(biāo)修磨出來的。

發(fā)生超越量問題的主要原因有兩點(diǎn)：

一是砂輪修磨問題。在展成磨工藝中，如果由金剛輪修整的砂輪齒頂高和齒厚匹配沒做好，會(huì)導(dǎo)致超越量問題的出現(xiàn)。比如，修整砂輪外徑尺寸偏小，砂輪齒頂圓弧與主切削刃的接刀發(fā)生偏移等；在成形磨工藝中，金剛輪或金剛筆發(fā)生磨損，導(dǎo)致砂輪齒形修整不到位，也會(huì)使加工出的零件根部出現(xiàn)臺(tái)階。

二是金剛輪設(shè)計(jì)或修整程序問題。展成磨工藝中，金剛輪的漸開線起始點(diǎn)設(shè)計(jì)的過高（見圖10）；在成形磨工藝中，金剛輪修磨砂輪程序的刮削起始點(diǎn)參數(shù)過大。兩者都會(huì)使砂輪的刮削漸開線起始點(diǎn)位置高于零件的真實(shí)漸開線起始點(diǎn)，導(dǎo)致超越量不足，引起臺(tái)階的問題。

（3）解決方案。展成磨金剛輪設(shè)計(jì)或成形磨修整程序設(shè)置的初始階段，必須模擬校核刀具齒形的刮削起始點(diǎn)位置，保證最大余量的極限情況下有充足的超越量。此外，金剛輪的制造及砂輪的修整過程，必須嚴(yán)格控制齒頂高和齒厚的尺寸公差，并按壽命強(qiáng)制更換修整工具，加強(qiáng)檢測(cè)（建議關(guān)鍵齒形尺寸100%檢測(cè)）。

零件的齒形齒向和齒距徑向圓跳動(dòng)問題

對(duì)于臺(tái)階的問題，除了粗精加工刀具帶來的影響，零件精加工前后的精度也和臺(tái)階的產(chǎn)生有著重要的關(guān)聯(lián)（各精度參數(shù)的含義可參考GB、ISO或VDI等標(biāo)準(zhǔn)）。

1. 齒形引起的臺(tái)階問題及解決方案

（1）問題分析。從零件的齒形方面考慮，零件的齒形角度誤差fHa和齒形鼓形量Ca如果在精加工前后的數(shù)值或方向不一致，則有可能在根部產(chǎn)生臺(tái)階。fHa和Ca在齒輪中截面的根部切削余量情況如圖11所示。

圖11 fHa和Ca三種情況下的根部切削余量

圖11a顯示因fHa在加工前后不一致，導(dǎo)致根部的切削余量偏大；圖11b顯示因Ca在加工前后不一致，導(dǎo)致根部的切削余量偏大；圖11c是同時(shí)考慮fHa和Ca在加工前后不一致的情況，根部增大的余量疊加在一起，臺(tái)階出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大。

當(dāng)然，上圖描述的只是“加工前fHa=0，加工后fHa＞0”的情況。實(shí)際生產(chǎn)過程中還有“加工前fHa＜0，加工后fHa＞0”的情況出現(xiàn)，根部余量會(huì)再次增大，這樣的臺(tái)階基本就無法避免了。

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