摘要：剃齿工艺是我公司广泛采用齿轮加工手段，它是对齿轮淬硬前的的一种精加工方法。按其加工特点剃齿可分为轴向剃齿、径向剃齿、对角剃齿、切向剃齿等。径向剃齿具有加工效率高、工件齿部精度好、齿面粗糙度好及刀具寿命高的特点。
关键词：齿部精度；径向剃齿法；刀具修形；生产效率
引言
剃齿工艺是我公司广泛采用齿轮加工手段，它是对齿轮淬硬前的的一种精加工方法。按其加工特点剃齿可分为轴向剃齿、径向剃齿、对角剃齿、切向剃齿等。因为轴向剃齿所用的剃齿刀在设计、制造及单价等方面稍有优势，所以轴向剃齿一直是最普遍使用的齿轮精加工方式。但其缺点也很明显：
a.工作行程较长，行程次数较多，所以生产率和刀具耐用度低；
b.刀具仅在齿轮和刀具交叉点上进行切削，因此剃齿刀局部磨损大，刀具磨损不一致，产品精度不稳定。
c.利用机床摇摆机构剃削鼓形齿，不能保证齿宽窄齿轮的鼓形
d.对于滚齿精度较差的齿轮，修整能力不强。
随着市场对产品质量的不断提升与企业对成本控制的不断要求，齿部加工的精度与效率的提升迫在眉睫。我们不仅需要改进现有加工技术，还需要对新工艺进行研究与应用。
基于以上问题，在设备不变的情况下，需要开发新的剃齿工艺来提高齿部精度与加工效率。
1 几种备选方案对比分析及选择：
为提升齿部精度及加工效率，我们考虑研究了其它几种剃齿工艺，有3种备选方案可供参考：对角剃齿法；切向剃齿法和径向剃齿法。
经分析，综合加工成本、加工效率、被加工齿轮齿部精度、刀具磨削难度以及公司剃齿设备状况，我们决定对径向剃齿加工进行研究。
2 径向剃齿的特点：
通过对径向剃齿法的研究以及现场的跟踪试验，对比公司常用的轴向剃齿，径向剃齿具有以下优势：
2.1加工效率高、程序编制及调整操作简单
径向剃齿是连续进行的，且工作台无往复运动，没有轴向走刀运动，只有径向进退运动，因而整个循环动作时间短，加工效率高。
轴向剃齿一般采用四次剃削行程，两次光整行程。而径向剃齿切削采用三次行程，一次光整行程，程序编制及调整操作简单。
我们在现场对几个品种进行了试验，其加工时间大幅度缩短，效率提升110%左右
案例：
以某中间轴齿轮生产线为例，此生产线为3滚1剃，由于轴向剃齿表面光洁度差，故增加了切削次数与光整时间，剃齿工序加工成为了生产线的瓶颈，班产为230。改为径向剃齿后，大幅度提高了生产效率，班产可到300。现场有4条生产线，每年按300天可提高产能70*3*4*300=252，000件。
2.2齿部加工精度高，稳定性好：
由于轴向剃齿比径向剃齿多出一个轴向走刀运动，因而影响剃齿精度的环节和因素较多。剃齿机主轴轴向运动的精度及稳定性，影响齿向精度。而径向剃齿剃削时由于是线接触，啮合平稳，而且没有轴向运动，故剃削过程相对稳定，齿向精度比较稳定，可达到相对较高的精度。在新产品试制阶段，可加工出高精度等级的产品。齿向和累积精度为4~5级，齿形精度为5~6级。在批量生产阶段，可稳定加工出高精度等级的产品。对比某零件轴向剃齿加工精度，径向剃齿能提高30%以上，且最大误差也小于轴向剃齿，加工精度很稳定。
另外，径向剃齿对滚齿的修形能力也很强，累积跳动差的滚齿加工件，采用径向剃齿的方式，可以很好的修正回来，累积精度提高了4级，跳动减小了0.055mm。
2.3齿部表面粗糙度好：
径向剃齿为多刃同时切削，径向切削过程比轴向切削稳定，刀痕相对较浅，加之切削刃错移量选择合适，可以达到较高的粗糙度水平，图1。
图1 齿部图示
2.4容易保证及控制齿宽较窄产品鼓形量
对于轴向剃齿，除需要刀具修形外，还需要剃齿机主轴运动机构摆动来实现加工齿部鼓形。而由于设备行程与产品结构的限制，部分齿宽较窄的产品很难满足或不能满足较高的鼓形要求。
而径向剃齿齿向鼓形修形均是在剃刀齿部修磨时实现的，调整剃刀磨床修磨参数，容易控制修形量，且加工过程比较稳定。
2.5刀具磨损小，寿命长
通过一段时间对刀具寿命的跟踪试验，得出径向剃刀的使用寿命远远高于轴向剃刀，不仅单次修磨数量高，整把刀的修磨次数也有所提高，刀具成本降低。
3 应用情况及经济效益
目前，我们已经将径向剃齿工艺应用于很多品种，涉及各个系列、各个类型的齿轮，包括重卡的，轻卡的，客车的，新能源的，直齿的，斜齿的，锥齿的，轴齿类的，盘齿轮类的，有修形的，无修形的等上百个产品。有年产量达100万只的批量产品，也有几十只的试制品种，都能达到预期效果。
经统计计算，单件产品加工成本下降70%左右，解决并稳定提升齿部精度质量，解决斜齿轮剃齿齿部修形和齿宽窄齿轮的鼓形小等难题。
4 总结
径向剃齿具有生产效率高、加工质量好、刀具成本低的优点，适用于模数小于4、宽度小于40的齿轮加工，满足生产的需求，值得推广。
参考文献：
[1]《齿轮制造工艺手册：滚、插、磨、剃、刨》编委会，齿轮制造工艺手册[M]，1版，北京，机械工业出版社，2010.2
[2]田培棠，齿轮刀具设计与选用手册[M]，1版，北京，国防工业出版社，2011
论文作者:赵金龙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/1
标签：加工论文; 齿轮论文; 精度论文; 轴向论文; 刀具论文; 稳定论文; 行程论文; 《防护工程》2018年第35期论文;