Y54插齒機上插制軸齒斜齒輪的精度保證
摘要：通過對廢舊y54插齒機維修，加高改裝，安裝螺旋導軌，調整刀架及工作臺蝸輪副，選用合適的刀具、切削液，設計合理的夾具，并對工件的材料正火熱處理工序加以控制，達到了插制軸斜齒輪的精度要求，滿足了生產需要。
圖1
某汽車變速箱的中間軸為軸齒結構，如圖1所示，其材料為20crmnti，鍛造后正火硬度為156～207hb。c檔齒輪參數，模數m=3～5mm，齒數z=21，螺旋角b=18°，右旋，壓力角a=22.5°。在加工c檔齒輪時，必須在斜齒插齒機上加工。 c檔齒輪的齒形加工采用插齒—徑向剃齒工藝，熱處理滲碳淬火后的zui終精度要求達到8級（gb10095—88）。剃齒后齒輪精度可提高1～1.5級，而熱處理滲碳淬火后則使齒輪精度下降1～2級。綜合考慮，制訂插齒工序應達到的精度為6～7級之間，具體要求為：齒形誤差?ff≤0.01mm，齒向誤差?fb≤0.01mm，公法線長度變動量?fw≤0.025mm，齒距偏差?fpt≤0.012mm，齒距累積誤差?fp≤0.04mm，齒圈徑向跳動?fr≤0.03mm，表面粗糙度ra3.2µm。 為了節約，我廠將一臺產于70年代初期的y54插齒機進行了維修改造，并優化工藝系統達到了斜齒輪插削工序的產量和質量要求。具體如下。1 機床修理及蝸輪副調整安裝*，插齒加工比滾齒加工的齒距累積誤差?fp、公法線長度變動量?fw大得多，這是因為插齒機傳動鏈上（刀具至工件）有兩套蝸輪副所致，即刀架（刀具）蝸輪副和工作臺蝸輪副（分齒蝸輪副）：而滾齒機只有一套工作臺（分齒）蝸輪副。蝸輪副的齒距偏差、齒距累積誤差對被加工齒輪的齒距誤差、齒距累積誤差影響zui為敏感。 因此，在維修時除了更換必要的易損件、刮削導軌恢復精度外，著重對蝸輪副用“誤差抵消法”進行修復調整，提高了機床精度。 拆卸y54插齒機上兩套蝸輪副，清洗去毛刺后，蝸輪在pesu640齒輪測量中心上測量，發現磨損量雖然較大，達0.40mm左右（齒厚），但每齒的磨損比較均勻，這是因為蝸輪轉速較慢，潤滑情況良好的緣故：但測出的齒距累積誤差較大，分別為?fp工=0.09mm，?fp刀=0.065mm，其誤差曲線如圖2所示。 因為蝸輪的齒形磨損較均勻，故不用更換，也不必修復，以節省工作量和資金。而蝸桿轉速高，磨損量大且不均勻，需重制，在y7520w螺紋磨床上與蝸輪進行配磨，達到規定接觸要求為止。
圖2
彭東林等所著《插齒機刀具合理選擇與機床精度提高》（刊于《制造技術與機床》1998年第1期）一文獻指出，插齒機傳動誤差主要取決于刀架蝸輪副和工作臺蝸輪副，如能使刀具蝸輪副的累積誤差與工作臺蝸輪副的累積誤差相抵消，就可有效地提高插齒機精度。基于上述思路，在安裝兩套蝸輪副時，用實際試切齒坯的方法，即切一只齒坯測出齒距誤差，然后固定分齒蝸輪，轉動調整刀具蝸輪，經數次切削齒坯調整刀具蝸輪，就可使兩套蝸輪副的齒距累積誤差抵消至zui小程度（這時誤差曲線剛好相差180°），從而使被加工齒輪的齒距累積誤差達到zui小值，機床的精度也提高了。兩套蝸輪副合成誤差曲線如圖2所示。蝸輪副的安裝，除了采用“誤差抵消法”外，還須注意保證徑向跳動，軸向竄動等項目要求。2 機床的改裝機床的改裝包括三個方面：螺旋導軌、加高、工作臺主軸內孔加大。 螺旋導軌 插削斜齒輪的運動，除具備插直齒的所有運動外，還須輔加一個運動，即刀軸（刀具）的附加旋轉運動，這樣才能使斜齒插齒刀與被插齒輪形成對嚙關系，從而插出斜齒輪。 刀軸的附加旋轉運動靠螺旋導軌來實現，螺旋導軌分固定、滑動兩部分。滑動螺旋導軌由ht300灰鐵材料制成，裝在刀軸上部的錐體上：固定導軌由三片組成，中間一片用以調整導軌面磨損后的間隙（相當于鑲鐵），用ht300灰口鑄鐵材料制造即可，旁邊兩片導軌用錫青銅制造，若無條件，也可用耐磨鑄鐵制造，固定螺旋導軌安裝在刀架蝸輪副的內孔表面。滑動、固定螺旋導軌面上都應開有油槽，以便正常潤滑，防止拉傷、咬毛（甚至咬死）而影響精度（甚至不能工作）。 螺旋導軌的設計制作先按給出的齒輪、插齒刀參數計算出螺旋導軌的導程為 px=px0= pmz0 = pmtz0
sinb tanb
式中：px——螺旋導軌的導程 px0——插齒刀的導程 mt——端面模數 m——齒輪模數 z0——斜齒插齒刀齒數 b——斜齒輪分度圓螺旋角（即插齒刀分度圓螺旋角） 根據計算出的導程，進行銑削和用以測量。 螺旋導軌的加工工藝：鑄造—車削—銑削導軌面—鑿油槽面—配刮導軌面。 螺旋導軌加工的關鍵是銑削導軌面，必須按導程搭配掛輪：其次是在配刮固定和滑動導軌面時，邊刮削邊在導軌儀上測量，若導程誤差大，則加工出的齒輪齒向誤差?fb超差，使后道剃齒工序無法糾正，zui終引起變速箱噪聲增大。當無導程儀時，螺旋導軌的導程可在y3150e滾齒機上進行簡易測量，通過計算得出導程。具體測量及計算方法請參閱高碩俊所著《斜齒插齒機螺旋導軌參數簡易測試方法》（刊于《汽車齒輪》1991年第1期）。 機床使用時，要防止螺旋導軌咬傷拉毛。y54插齒機無自動潤滑裝置，注意每個班次需在螺旋導軌上方加兩次32#或46#機械油（班前、班中各一次），且潤滑油要經過濾，不能有污垢雜物鐵屑等。 螺旋導軌自行設計制造的費用大概在3千元左右，比到專業廠家購買節約了3萬多元。 工作臺主軸孔加大 由于變速箱中間軸較長，加工時需將左端ø65mm外圓裝入工作臺主軸孔內，以降低加工高度。但主軸孔徑太小，無法安裝工件。拆下主軸將孔車至ø75mm，深度130mm。 加高改裝 被加工的中間軸左端放入工作臺主軸孔后，機床的高度還不夠，經計算需加高135mm。用ht200灰鑄鐵制作兩條加高塊，高135mm，長度與上、下床身結合面等長，寬度120mm，經加工平磨兩底面后，先緊固在下床身結合面上，再將插齒機上床身緊固在加高塊上，這樣機床的插削高度就增加了135mm。3 夾具插削c齒輪時，以ø65mm外圓右端面定位，ø65mm外圓用彈性夾頭（漲胎）夾持并定位，漲胎固定在工作臺主軸平面上：為防止插齒時，軸因受力而歪斜，造成齒輪精度誤差，設計制造一尾座，安裝在插齒機工作臺上，用尾座*頂住中間軸右端中心孔。 安裝尾座時應注意*60°錐面與工作臺主軸孔（或漲胎中心）的同軸度小于0.01mm，校正好后緊固螺栓，再用兩個ø10mm錐銷定位。4 插齒刀插削斜齒輪時應用斜齒插齒刀，且螺旋角相等，方向相反，齒輪右旋，則插齒刀左旋。 選用插齒刀應注意： 插齒刀齒數z刀的確定前述彭東林等所著《插齒機刀具合理選擇與機床精度提高》一文中提出：當插齒刀齒數z刀大于工件齒數z工時，刀具蝸輪副的誤差將放大反映于工件上：因此要盡可能選擇刀具齒數少一些以及z工/z刀為整數或使刀具蝸輪副盡快回零位的刀具齒數，有利于穩定和提高插齒精度。 在本次加工選用插齒刀時無法做到這點。由于工件齒數z=21太小，若選插齒刀齒數小于或等于工件齒數，將會因刀架體與加裝的尾座產生碰撞，而插齒刀根本就接觸不到工件c檔齒輪。 由于結構限制，z刀≤z工的條件不能滿足，但確定刀具齒數時應在結構尺寸允許的前提下，盡量取小一些，經計算zui終確定z刀=30。 刀具需涂層 插削齒輪的材料為20crmnti，該材料的韌性很好，易粘刀。 插削斜齒輪時，插齒刀還要附加一旋轉運動，切削條件比插直齒差。用普通高速鋼插齒刀，加工10多件刀具切削刃即拉毛，切削性能下降引起機床顫振產生異響，齒面粗糙度差且拉傷，需重磨刀具前刀面，刀具壽命和生產率低，產品質量不能保證。若改用tin涂層插齒刀，可連續加工100多件才需重磨刀具，生產效率和刀具壽命大大提高，齒面粗糙度值也隨之減小。涂層一把插齒刀的費用僅需增加200元左右。 5 工件材料的正火控制工件材料20crmnti，預先熱處理工序為正火，正火硬度156～207hb，范圍太寬，且有時正火硬度和組織不均造成刀具崩刃和拉毛。 為此，我們對工件的正火工序進行了控制，其硬度內控工序標準縮小至165～195hb，且對組織和硬度均勻性進行了規定，使材料的加工性能保持插削要求。6 切削液的選用在插斜齒時，切削液的合理選用，對齒面質量至關重要。原先采用46#機械油，齒面拉毛嚴重，粗糙度值大，一般在10µm左右。改用菜油后，切削性能和工件加工質量有明顯提高，刀具的壽命也得到了改善：但使用三個月后，油的粘度明顯增加，出現了鐵屑粘在齒面和刀具上的現象，插齒時出現爛牙和爆刀。采用菜油作為切削液后，機床上一層油垢難清除，維護保養不方便。 針對這種情況，再用好富頓公司出品的“切削佳570an”作為插斜齒的切削液進行試驗。“切削佳570an”為透明、淺色的油，無異味，它由礦物油按一定的配方加入氯化物、硫化物和潤滑劑等添加劑調配而成。插削斜齒時效果明顯，齒面粗糙度一般可穩定在ra3.2µm以下，未發現齒面拉毛和在工件、刀具上粘有鐵屑的現象，油霧也很少，刀具壽命提高，從一次刃磨加工100件提高至250件，而且尺寸的穩定性也有所提高，機床易清潔保養，深受操作者歡迎。 “切削佳570an”的價格比菜油貴一倍，但其對工件質量和刀具壽命的提果顯著，因此性能價格比好，值得推廣應用。 除了上述各項內容外，還應采用合適的切削用量，如往復沖程、圓周進給量、徑向進給等。 實踐表明，y54廢舊機床經維修、改裝、調整后完適應中小批量中間軸斜齒輪加工，精度也能滿足工序要求，達到了預期目的，其維修、改裝費用不超過2.5萬元。
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圖1
某汽車變速箱的中間軸為軸齒結構，如圖1所示，其材料為20crmnti，鍛造后正火硬度為156～207hb。c檔齒輪參數，模數m=3～5mm，齒數z=21，螺旋角b=18°，右旋，壓力角a=22.5°。在加工c檔齒輪時，必須在斜齒插齒機上加工。 c檔齒輪的齒形加工采用插齒—徑向剃齒工藝，熱處理滲碳淬火后的zui終精度要求達到8級（gb10095—88）。剃齒后齒輪精度可提高1～1.5級，而熱處理滲碳淬火后則使齒輪精度下降1～2級。綜合考慮，制訂插齒工序應達到的精度為6～7級之間，具體要求為：齒形誤差?ff≤0.01mm，齒向誤差?fb≤0.01mm，公法線長度變動量?fw≤0.025mm，齒距偏差?fpt≤0.012mm，齒距累積誤差?fp≤0.04mm，齒圈徑向跳動?fr≤0.03mm，表面粗糙度ra3.2µm。 為了節約，我廠將一臺產于70年代初期的y54插齒機進行了維修改造，并優化工藝系統達到了斜齒輪插削工序的產量和質量要求。具體如下。1 機床修理及蝸輪副調整安裝*，插齒加工比滾齒加工的齒距累積誤差?fp、公法線長度變動量?fw大得多，這是因為插齒機傳動鏈上（刀具至工件）有兩套蝸輪副所致，即刀架（刀具）蝸輪副和工作臺蝸輪副（分齒蝸輪副）：而滾齒機只有一套工作臺（分齒）蝸輪副。蝸輪副的齒距偏差、齒距累積誤差對被加工齒輪的齒距誤差、齒距累積誤差影響zui為敏感。 因此，在維修時除了更換必要的易損件、刮削導軌恢復精度外，著重對蝸輪副用“誤差抵消法”進行修復調整，提高了機床精度。 拆卸y54插齒機上兩套蝸輪副，清洗去毛刺后，蝸輪在pesu640齒輪測量中心上測量，發現磨損量雖然較大，達0.40mm左右（齒厚），但每齒的磨損比較均勻，這是因為蝸輪轉速較慢，潤滑情況良好的緣故：但測出的齒距累積誤差較大，分別為?fp工=0.09mm，?fp刀=0.065mm，其誤差曲線如圖2所示。 因為蝸輪的齒形磨損較均勻，故不用更換，也不必修復，以節省工作量和資金。而蝸桿轉速高，磨損量大且不均勻，需重制，在y7520w螺紋磨床上與蝸輪進行配磨，達到規定接觸要求為止。
圖2
彭東林等所著《插齒機刀具合理選擇與機床精度提高》（刊于《制造技術與機床》1998年第1期）一文獻指出，插齒機傳動誤差主要取決于刀架蝸輪副和工作臺蝸輪副，如能使刀具蝸輪副的累積誤差與工作臺蝸輪副的累積誤差相抵消，就可有效地提高插齒機精度。基于上述思路，在安裝兩套蝸輪副時，用實際試切齒坯的方法，即切一只齒坯測出齒距誤差，然后固定分齒蝸輪，轉動調整刀具蝸輪，經數次切削齒坯調整刀具蝸輪，就可使兩套蝸輪副的齒距累積誤差抵消至zui小程度（這時誤差曲線剛好相差180°），從而使被加工齒輪的齒距累積誤差達到zui小值，機床的精度也提高了。兩套蝸輪副合成誤差曲線如圖2所示。蝸輪副的安裝，除了采用“誤差抵消法”外，還須注意保證徑向跳動，軸向竄動等項目要求。2 機床的改裝機床的改裝包括三個方面：螺旋導軌、加高、工作臺主軸內孔加大。 螺旋導軌 插削斜齒輪的運動，除具備插直齒的所有運動外，還須輔加一個運動，即刀軸（刀具）的附加旋轉運動，這樣才能使斜齒插齒刀與被插齒輪形成對嚙關系，從而插出斜齒輪。 刀軸的附加旋轉運動靠螺旋導軌來實現，螺旋導軌分固定、滑動兩部分。滑動螺旋導軌由ht300灰鐵材料制成，裝在刀軸上部的錐體上：固定導軌由三片組成，中間一片用以調整導軌面磨損后的間隙（相當于鑲鐵），用ht300灰口鑄鐵材料制造即可，旁邊兩片導軌用錫青銅制造，若無條件，也可用耐磨鑄鐵制造，固定螺旋導軌安裝在刀架蝸輪副的內孔表面。滑動、固定螺旋導軌面上都應開有油槽，以便正常潤滑，防止拉傷、咬毛（甚至咬死）而影響精度（甚至不能工作）。 螺旋導軌的設計制作先按給出的齒輪、插齒刀參數計算出螺旋導軌的導程為 px=px0= pmz0 = pmtz0
sinb tanb
式中：px——螺旋導軌的導程 px0——插齒刀的導程 mt——端面模數 m——齒輪模數 z0——斜齒插齒刀齒數 b——斜齒輪分度圓螺旋角（即插齒刀分度圓螺旋角） 根據計算出的導程，進行銑削和用以測量。 螺旋導軌的加工工藝：鑄造—車削—銑削導軌面—鑿油槽面—配刮導軌面。 螺旋導軌加工的關鍵是銑削導軌面，必須按導程搭配掛輪：其次是在配刮固定和滑動導軌面時，邊刮削邊在導軌儀上測量，若導程誤差大，則加工出的齒輪齒向誤差?fb超差，使后道剃齒工序無法糾正，zui終引起變速箱噪聲增大。當無導程儀時，螺旋導軌的導程可在y3150e滾齒機上進行簡易測量，通過計算得出導程。具體測量及計算方法請參閱高碩俊所著《斜齒插齒機螺旋導軌參數簡易測試方法》（刊于《汽車齒輪》1991年第1期）。 機床使用時，要防止螺旋導軌咬傷拉毛。y54插齒機無自動潤滑裝置，注意每個班次需在螺旋導軌上方加兩次32#或46#機械油（班前、班中各一次），且潤滑油要經過濾，不能有污垢雜物鐵屑等。 螺旋導軌自行設計制造的費用大概在3千元左右，比到專業廠家購買節約了3萬多元。 工作臺主軸孔加大 由于變速箱中間軸較長，加工時需將左端ø65mm外圓裝入工作臺主軸孔內，以降低加工高度。但主軸孔徑太小，無法安裝工件。拆下主軸將孔車至ø75mm，深度130mm。 加高改裝 被加工的中間軸左端放入工作臺主軸孔后，機床的高度還不夠，經計算需加高135mm。用ht200灰鑄鐵制作兩條加高塊，高135mm，長度與上、下床身結合面等長，寬度120mm，經加工平磨兩底面后，先緊固在下床身結合面上，再將插齒機上床身緊固在加高塊上，這樣機床的插削高度就增加了135mm。3 夾具插削c齒輪時，以ø65mm外圓右端面定位，ø65mm外圓用彈性夾頭（漲胎）夾持并定位，漲胎固定在工作臺主軸平面上：為防止插齒時，軸因受力而歪斜，造成齒輪精度誤差，設計制造一尾座，安裝在插齒機工作臺上，用尾座*頂住中間軸右端中心孔。 安裝尾座時應注意*60°錐面與工作臺主軸孔（或漲胎中心）的同軸度小于0.01mm，校正好后緊固螺栓，再用兩個ø10mm錐銷定位。4 插齒刀插削斜齒輪時應用斜齒插齒刀，且螺旋角相等，方向相反，齒輪右旋，則插齒刀左旋。 選用插齒刀應注意： 插齒刀齒數z刀的確定前述彭東林等所著《插齒機刀具合理選擇與機床精度提高》一文中提出：當插齒刀齒數z刀大于工件齒數z工時，刀具蝸輪副的誤差將放大反映于工件上：因此要盡可能選擇刀具齒數少一些以及z工/z刀為整數或使刀具蝸輪副盡快回零位的刀具齒數，有利于穩定和提高插齒精度。 在本次加工選用插齒刀時無法做到這點。由于工件齒數z=21太小，若選插齒刀齒數小于或等于工件齒數，將會因刀架體與加裝的尾座產生碰撞，而插齒刀根本就接觸不到工件c檔齒輪。 由于結構限制，z刀≤z工的條件不能滿足，但確定刀具齒數時應在結構尺寸允許的前提下，盡量取小一些，經計算zui終確定z刀=30。 刀具需涂層 插削齒輪的材料為20crmnti，該材料的韌性很好，易粘刀。 插削斜齒輪時，插齒刀還要附加一旋轉運動，切削條件比插直齒差。用普通高速鋼插齒刀，加工10多件刀具切削刃即拉毛，切削性能下降引起機床顫振產生異響，齒面粗糙度差且拉傷，需重磨刀具前刀面，刀具壽命和生產率低，產品質量不能保證。若改用tin涂層插齒刀，可連續加工100多件才需重磨刀具，生產效率和刀具壽命大大提高，齒面粗糙度值也隨之減小。涂層一把插齒刀的費用僅需增加200元左右。 5 工件材料的正火控制工件材料20crmnti，預先熱處理工序為正火，正火硬度156～207hb，范圍太寬，且有時正火硬度和組織不均造成刀具崩刃和拉毛。 為此，我們對工件的正火工序進行了控制，其硬度內控工序標準縮小至165～195hb，且對組織和硬度均勻性進行了規定，使材料的加工性能保持插削要求。6 切削液的選用在插斜齒時，切削液的合理選用，對齒面質量至關重要。原先采用46#機械油，齒面拉毛嚴重，粗糙度值大，一般在10µm左右。改用菜油后，切削性能和工件加工質量有明顯提高，刀具的壽命也得到了改善：但使用三個月后，油的粘度明顯增加，出現了鐵屑粘在齒面和刀具上的現象，插齒時出現爛牙和爆刀。采用菜油作為切削液后，機床上一層油垢難清除，維護保養不方便。 針對這種情況，再用好富頓公司出品的“切削佳570an”作為插斜齒的切削液進行試驗。“切削佳570an”為透明、淺色的油，無異味，它由礦物油按一定的配方加入氯化物、硫化物和潤滑劑等添加劑調配而成。插削斜齒時效果明顯，齒面粗糙度一般可穩定在ra3.2µm以下，未發現齒面拉毛和在工件、刀具上粘有鐵屑的現象，油霧也很少，刀具壽命提高，從一次刃磨加工100件提高至250件，而且尺寸的穩定性也有所提高，機床易清潔保養，深受操作者歡迎。 “切削佳570an”的價格比菜油貴一倍，但其對工件質量和刀具壽命的提果顯著，因此性能價格比好，值得推廣應用。 除了上述各項內容外，還應采用合適的切削用量，如往復沖程、圓周進給量、徑向進給等。 實踐表明，y54廢舊機床經維修、改裝、調整后完適應中小批量中間軸斜齒輪加工，精度也能滿足工序要求，達到了預期目的，其維修、改裝費用不超過2.5萬元。
HYDAC賀德克壓力變送器HPT 506-C-05.0-A-000技術參數
用什么給絕緣服進行耐壓試驗
雙金屬帶鋸條的齒型特點及其代碼您都知道嗎？
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