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 剃刀超越量不足時切出的臺階

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，超越量會不足，切出臺階；外徑過大，則會導(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)計問題，超越量沒有覆蓋最大余量極限情況下的真實漸開線起始點位置（簡稱TIF點）。該位置會比中差余量下的TIF點低很多（約0.2～0.5mm），如果剃刀設(shè)計時只考慮中差余量的超越量，則可能會在余量接近最大情況的時候無法滿足要求，導(dǎo)致臺階的產(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有關(guān)，該點的位置過大會導(dǎo)致刀具切削零件時的超越量偏小。

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切出的臺階

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的計算和滾齒類似，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：

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，也會使加工出的零件根部出現(xiàn)臺階。

二是金剛輪設(shè)計或修整程序問題。展成磨工藝中，金剛輪的漸開線起始點設(shè)計的過高（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參數(shù)過大。兩者都會使砂輪的刮削漸開線起始點位置高于零件的真實漸開線起始點，導(dǎo)致超越量不足，引起臺階的問題。

（3）解決方案。展成磨金剛輪設(shè)計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，并按壽命強制更換修整工具，加強檢測（建議關(guān)鍵齒形尺寸100%檢測）。

零件的齒形齒向和齒距徑向圓跳動問題

對于臺階的問題，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，臺階出現(xiàn)的風(fēng)險會更大。

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)，根部余量會再次增大，這樣的臺階基本就無法避免了。

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