汽車驅(qū)動橋弧齒錐齒輪加工質(zhì)量的高低，直接影響到汽車的使用性能，影響汽車質(zhì)量品質(zhì)，因此，弧齒錐齒輪的制造工藝在汽車制造業(yè)占有重要地位。圖1所示零件是齊齊哈爾二機床有限責(zé)任公司為某汽車廠生產(chǎn)的一種弧齒錐齒輪，材料為40Cr。

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　　圖1 螺旋傘齒輪

　　零件技術(shù)要求

　　該件屬于回轉(zhuǎn)體類零件，模數(shù)6mm，齒數(shù)為24，齒形角20°，螺旋角35°，精度等級五級。工件包括φ80js6外圓兩處、φ75h6外圓主要尺寸，要求φ80js6外圓兩處、φ75h6外圓相互同軸度0.008mm，并且要求齒的前錐面與φ80js6外圓基準(zhǔn)A跳動公差在0.02 mm，弧齒錐齒輪齒部熱處理淬火。其齒部為硬齒面，不易達(dá)到其精度要求。

　　零件加工方案

　　弧齒錐齒輪硬齒面精加工的主要方法有研齒和磨齒兩種。研齒是傳統(tǒng)的工藝方法，生產(chǎn)效率高，在熱處理變形不大的情況下，研齒能改變有效齒形表面的粗糙度和接觸位置，并稍微修正齒形和齒向誤差。但對于消除徑向圓跳動、周節(jié)誤差、齒形誤差和其他由于熱處理變形引起的誤差，研齒則無能為力。磨齒工藝可以獲得很高的加工精度，過去僅用于精密傳動和航空齒輪等特殊場合。按該零件的技術(shù)要求，制定了兩種工件的加工方案。方案一是弧齒錐齒輪的熱處理后硬齒面進(jìn)行研齒，具體方法是通過數(shù)控車CKA6150按數(shù)控程序半精、精加工弧齒錐齒輪的前錐和背錐，并加工出兩端面中心孔為工藝基準(zhǔn)。萬能磨床以中心孔為基準(zhǔn)，磨削出φ80js6外圓兩處、φ75h6外圓主要尺寸，保證其同軸度的要求;數(shù)控弧齒銑YKD2280采用五刀法加工齒部，可以使得齒部的接觸區(qū)和表面質(zhì)量較好。齒部熱處理后，研磨齒部。方案二是弧齒錐齒輪熱處理后硬齒面磨齒。具體方法是通過數(shù)控車CKA6150按數(shù)控程序半精、精加工弧齒錐齒輪的前錐和背錐以及φ110mm外圓做為找正基準(zhǔn)，并加工出兩端面中心孔為工藝基準(zhǔn);萬能磨床以中心孔為基準(zhǔn)，磨削出φ80js6外圓兩處、φ75h6外圓主要尺寸，并且磨削φ110mm外圓做為找正基準(zhǔn)，保證其與上述各外圓同軸度要求0.008mm，φ110mm外圓圓度在0.008mm;數(shù)控弧齒銑YKD2280采用單號單面法加工齒部，齒面兩面各留磨量0.3mm。齒部熱處理后，磨齒機磨削齒部。

　　綜上所述，隨著數(shù)控弧齒錐磨齒機的推廣和磨頭功率的加大，磨齒效率已經(jīng)和切齒效率相當(dāng)，在機械、汽車和航天等行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用，適于大批量生產(chǎn)的高效、低成本、高質(zhì)量的加工技術(shù)。故該零件的加工方案采用方案二執(zhí)行。

　　零件關(guān)鍵工序

　　1)按工件的現(xiàn)狀和材料，毛坯選擇鍛件，工件鍛造后進(jìn)行正火熱處理，以細(xì)化內(nèi)部晶粒組織，改善工件的切削性能。

　　2)工件粗加工，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，提高工件的強度和韌性，使其具有較好的綜合力學(xué)性能，并消除工件的內(nèi)應(yīng)力。

　　3)工藝基準(zhǔn)、安裝基準(zhǔn)和找正基準(zhǔn)的確定。數(shù)控車在兩端面上打出中心孔做為工藝基準(zhǔn)，萬能磨用頂尖頂起兩端中心孔，磨削φ80js6外圓兩處、φ75h6外圓、φ110mm外圓保證其同軸度，靠磨圖1中61.97mm尺寸右端面保證其跳動在0.005mm內(nèi)。將其中的φ110mm外圓做為找正基準(zhǔn)，φ80js6外圓及61.97mm尺寸右端面作為安裝基準(zhǔn)?？肆重惛衲X機磨削齒部前，將工件以φ80js6外圓及61.97mm尺寸右端面作為安裝基準(zhǔn)，并與磨齒夾具安裝，找正φ110mm外圓后磨削齒部。磨齒夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示，其組成由件號1定位套與件號2工件配合安裝;件號3為克林貝格磨齒機自帶中間套，與件號1定位套配合組裝后，利用件號2工件后端M10螺紋孔，與磨齒機M10螺桿連接后夾緊。

　　4)數(shù)控車工序。在工件全長兩端面上打中心孔，頂起按數(shù)控程序精車出前錐和背錐，其余外圓留出熱處理后精加工磨量。

　　5)數(shù)控弧齒銑工序：數(shù)控弧齒銑機床調(diào)整卡的計算，確定加工所需的項目參數(shù)，本件是以格里森單面切削法為基礎(chǔ)計算各項目參數(shù)，計算公式可以參閱齒輪手冊等工具書。主要項目參數(shù)見表1。數(shù)控弧齒銑加工各齒，上弧齒夾具，以φ80js6外圓及61.97mm尺寸右端面為安裝，銑各齒齒厚留磨量0.3mm。

　　6)萬能磨工序。在齒部熱處理前、后各有一道萬能磨工序，磨削φ80js6外圓兩處、φ75h6外圓、φ110mm外圓保證其同軸度，靠磨61.97mm尺寸右端面保證其跳動在0.005mm內(nèi)。

　　7)克林貝格磨齒機工序：利用KIMoS 5軟件采用五刀法2–Trace磨削方式，經(jīng)過優(yōu)化可以得到最合理的數(shù)值，從而計算弧齒錐齒輪加工程序。根據(jù)計算出的弧齒錐齒輪加工程序，磨削各齒。機床在線檢測后，經(jīng)過komet反調(diào)，消除與計算程序之間誤差，從而得出較為理想的接觸區(qū)。

　　精加工刀具的選擇

　　1.外圓、錐面加工

　　選用山特維克刀具，刀體型號DCLNR 3225P 12，刀片型號CNMG12 04 08–WF。切削參數(shù)見表2。

　　2.齒面磨削用刀具

　　選擇諾頓NORTON砂輪，型號5SG60–JVS，規(guī)格13.8×3.5×12″。切削參數(shù)見表3。

　　結(jié)語

　　采用上述加工方法加工后，該弧齒錐齒輪達(dá)到DIN2級，齒輪的嚙合、接觸區(qū)完全滿足用戶的要求。為用戶提供了大批量制造高質(zhì)量、低噪聲的弧齒錐齒輪。(作者劉大鵬)