漸開線斜齒輪具有承載能力高、傳動平穩性好等優點，因而被廣泛應用于航空、航天、汽車、精密機械、石油鉆探等許多工業設備中。因此，漸開線斜齒輪的質量、性能和壽命對整個機械系統的性能有著很大的影響。成形磨削是把砂輪修整成與工件輪廓相吻合的形狀，加工時砂輪和工件全面接觸拷貝出砂輪的廓形，是一種高精度、高效率、低成本的精加工方法。成形法磨齒即利用成形砂輪來磨削齒輪的齒形，是齒輪的精加工方法之一，由于磨削效率高而越來越受到人們的重視，并得到了飛速的發展。
成形法磨齒磨削具有以下特點：(1)砂輪與工件齒面接觸面大(沿整個齒面)，單位面積承受磨削力小，均載；(2)磨削沖程慢，磨削量大；(3)砂輪與工件磨削接觸線和嚙合線不重合(呈交叉狀態)，傳動平穩，噪聲低。與展成法相比，成形法磨齒具有機床結構簡單、磨削效率高、適應性強等優點。
本文針對材質為硬質合金鋼、齒數為36、法向模數為14mm、螺旋角為右旋7.35°、壓力角為22.5°、齒頂圓為538.004mm的大直徑漸開線斜齒輪，利用數控磨齒技術對其進行加工，并分析采用此加工技術后漸開線斜齒輪的精度。
1 漸開線斜齒輪數控加工技術
1.1 砂輪與金剛石滾輪的選擇
采用成形法磨齒時，由于砂輪各點處的圓周速度不一樣，致使各點處的材料去除率不同，從而導致砂輪磨損不均勻，特別是在尖角部位容易崩碎，從而產生形狀誤差。由于齒輪的成形形狀是砂輪形狀的拷貝，這必然對加工精度產生影響，同時磨削余量的不均勻也會導致磨削燒傷等加工缺陷，因此成形砂輪的修整對齒輪成形磨削加工過程具有決定性影響。針對上述原因，本文采用具有兩軸聯動砂輪在線修整功能的數控磨齒機對其進行加工，砂輪修整部分的結構圖如圖1所示。
圖1砂輪修整部分結構圖
本文所加工的漸開線斜齒輪為硬齒面齒輪，采用鉻剛玉砂輪進行成形磨齒加工，采用立方氮化硼(CBN)滾輪對鉻剛玉砂輪進行在線修整。立方氮化硼滾輪直徑為129.86mm，有效圓角半徑為0.464mm。使用金剛石滾輪對鉻剛玉砂輪進行修整的效率和精度很高，加工后的齒輪精度可以達到4級。
1.2 數控加工程序
對本文所加工的大直徑漸開線斜齒輪數控磨齒的部分加工程序如下:
2 加工精度測量與分析
數控成形磨齒加工后的漸開線斜齒輪如圖2所示。對數控成形磨齒加工后的漸開線斜齒輪分別進行齒形、齒向和齒距的精度測量，并根據德國標準化協會齒輪標準DIN 3962對齒輪精度進行評定。測量所采用的儀器為Klingelnberg p100測量儀，測頭測桿直徑為3mm。
圖2 磨齒加工后的漸開線斜齒輪
2.1 齒形精度測量與分析
將漸開線斜齒輪按12個齒為一個間隔，依次選取3個齒進行左、右齒面的齒形誤差測量，測量方向為從齒根至齒頂。測量結果如圖3和圖4所示。左齒面齒形測量結果:齒形測量偏差Fα為2.8μm，精度為1級;齒形角度偏差fHα為-2.1μm,精度為2級;齒形形狀偏差fHα為2.7μm，精度為2級。右齒面齒形測量結果:齒形測量偏差Fα為3.8μm，精度為2級;齒形角度偏差fHα為-2.7μm，精度為3級;齒形形狀偏差ffα為2.3μm,精度為1級。左齒面齒形鼓形量偏差Cα為1.1μm，右齒面齒形鼓形量偏差Cα為0.4μm。
圖3左齒輪檢測結果
圖4右齒面齒形測量結果
2.2 齒向精度測量與分析
齒向精度測量方法與齒形精度測量方法類似，以同樣的選齒方法選取3個齒進行左、右齒面的齒向誤差測量，測量方向為從上而下，測量結果如圖5和圖6所示。左齒面齒向測量結果:齒向測量偏差Fβ為3.3μm，齒向角度偏差fHβ為91μm，齒向形狀偏差ffβ為2.4μm，三者的精度均為1級。右齒面齒向測量結果:齒向測量偏差凡為2.2μm，齒向角度偏差fHβ為95. 7}rri，齒向形狀偏差ffβ為1.8μm，三者精度均為1級。左齒面齒向鼓形量偏差Cβ為6.2μm，右齒面齒向鼓形量偏差Cβ為6.9μm。
圖5左齒面向齒形測量結果
圖5右齒面向齒形測量結果
2.3 齒距精度測量與分析
將漸開線斜齒輪按5個齒為一個間隔，依次選取5個齒進行左、右齒面的齒距誤差測量。測量結果如圖7、圖8、圖9和圖10所示。左齒面齒距測量結果:齒距偏差了fpmax以為2.3μm，齒距累積偏差Fp為3.7μm，最大齒距跳動fumax為2.9μm，三者精度均為1級。右齒面齒距測量結果:齒距偏差fpmax翻為1.9μm，精度為1級;齒距累積偏差Fp為3.4μm，精度為1級;最大齒距跳動fumax為3.5μm,精度為2級。左齒面齒距偏差波動Rp為3.5μm,右齒面齒距偏差波動Rp為3.5μm。
圖7左齒面齒距偏差
3 結束語
本文對硬齒面大直徑的漸開線斜齒輪數控加工技術進行了研究，并對漸開線斜齒輪的齒形、齒向和齒距精度進行了測量。測量結果表明，采用該數控磨齒技術加工出的漸開線斜齒輪的精度可以達到4級。本文所研究的齒輪磨齒數控加工技術可以為高精度的漸開線斜齒輪數控磨齒加工提供參考和借鑒。
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本文標題：大直徑漸開線斜齒輪修整數控技術加工
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