[发明专利]一种提高单一齿距加工精度的邻齿易位磨齿工艺

说明书

技术领域

本发明属于齿轮及齿轮刀具精密制造技术领域，涉及一种提高单一齿距加工精度的邻齿易位磨齿工艺。

背景技术

分度精度是齿轮或齿轮刀具制造精度中的最重要的指标之一。其中单一齿距偏差f_pt是齿轮国家标准GB/T 10095.1-2008和齿轮国际标准ISO1328-1:1995中规定的四项必检项目之一，同时也是超精密齿轮或齿轮刀具加工与测试中亟待解决的难题之一。工业生产中常采用高精度分度盘作为分度元件加工超精密齿轮或齿轮刀具。根据误差传递理论，被加工齿轮或齿轮刀具的单一齿距偏差要高于分度元件的单一齿距偏差。因此，要提高被磨齿轮的单一齿距加工精度，常用的方法是创新设计更高精度的分度装置。例如，中国发明专利[ZL200910309243.2]公布了一种可实现1-0级齿距加工精度的磨齿机用高精度端齿自动装置，其中精密端齿盘也是迄今为止具有最高分度精度的机械分度元件。高精度的分度元件为1-0级单一齿距加工与测试技术提供了良好的解决方案，然而被磨齿轮或齿轮刀具的齿距加工精度仍不会高于高精度分度元件的分度精度。另外，由于制造成本和知识产权等方面的问题，该发明专利尚未进行产业化。除了采用高精度的分度装置外，创新的加工工艺亦能提高被磨齿轮或齿轮刀具的单一齿距加工精度，且具有成本低，操作简便的优点。然而，在改善单一齿距加工工艺方面，未见有相关专利文献。

发明内容

为提高被磨齿轮或齿轮刀具的单一齿距加工精度，本发明提供了一种在现有磨齿设备上即可采用的邻齿易位磨齿工艺方法。

本发明的技术方案如下：

齿轮的单一齿距偏差f_pt是齿轮必检项目中最难保证的精度指标之一。它的误差源主要来自分度元件(例如：分度盘)制造误差与加工过程中的随机误差。虽然高精度分度盘的齿槽单一齿距偏差对被磨齿轮的加工来说属于系统误差，但分度盘齿槽自身加工过程中的误差具有一定的随机性，致使被加工齿轮或齿轮刀具的单一齿距误差曲线呈现某些随机特性。不管采用何种分度系统，被磨齿轮或齿轮刀具单一齿距误差曲线多呈现高低起伏变化的一组封闭曲线，且单一齿距偏差的代数和为零。该误差曲线中即包含有分度元件的单一齿距偏差(系统误差)，也包含加工过程中的随机误差与操作误差等。

如果将齿坯相对于分度元件错位一齿，则两组单一齿距的误差曲线将发生干涉现象，致使部分有相对加工余量的齿面参与再加工，而部分没有相对加工余量的齿面不参与再加工。只要合理控制参与再加工的齿数或加工余量，利用相邻两齿单一齿距误差相干涉的原理可减小有相对加工余量某些齿面的单一齿距偏差，从而达到提高被磨齿轮单一齿距加工精度的目的。这就是本发明提出的提高单一齿距加工精度的邻齿易位磨齿工艺。由于邻齿易位磨齿工艺属于微量精密磨削过程，且进给精度直接影响单一齿距的加工精度，因此，控制参与再加工的齿数应略超过总齿数的一半齿为佳，控制加工余量为原始单一齿距偏差曲线的峰值。

根据易位的方向和易位的次数不同，邻齿易位磨齿工艺可通过“向前易位一齿”或“向后易位一齿”两种一次邻齿易位来实现；亦可通过“先向前易位一齿然后向后易位两齿”或“先向后易位一齿然后向前易位两齿”两种二次邻齿易位来实现。两种一次邻齿易位提高单一齿距加工精度的理论效果一致，最终被磨齿轮或齿轮刀具的单一齿距偏差曲线相差一齿的相位；两种二次邻齿易位的易位提高单一齿距加工精度的理论效果与相位角完全一致，且整体效果优于一次邻齿易位。

本发明提供的邻齿易位磨齿工艺其有益效果在于，不需要增加任何附加装置，在现有磨齿设备上即可采用；磨齿操作中仅增加了齿坯与分度元件相对安装位置的调整与控制，操作简便。应用本发明提供的邻齿易位磨齿工艺，可在已有磨齿工艺基础上减小20%左右的单一齿距偏差，使被磨齿轮的齿距精度提高1个等级(GB/T 10095.1-2008)；即便应用高精度的分度装置，采用本发明提供的易位磨齿工艺亦能进一步提高被磨齿轮或齿轮刀具的单一齿距加工精度。

附图说明

图1不易位时分度元件与被磨齿坯的相对位置。

图2 向后一次邻齿易位示意图。

图3 一种二次邻齿易位示意图。

具体实施方式

首先应用现有的磨齿工艺完成齿面的精加工(如图1所示)，并测量某组齿面的单一齿距偏差f_pt。然后根据被加工齿轮或齿轮刀具的精度要求，选择一次或二次邻齿易位磨齿工艺。若采用一次邻齿易位磨齿工艺，将齿坯相对于分度元件向前或向后转动一齿的相位，然后进行再加工(如图2所示)；控制参与再加工的齿数要略超过总齿数的一半，或控制加工余量为原始单一齿距偏差曲线的峰值，即约为2f_pt。也可采用二次邻齿易位磨齿工艺，即先向后易位一齿然后向前易位两齿(如图3所示)或先向前易位一齿然后向后易位两齿。每次邻齿易位均要控制参与再加工的齿数要略超过总齿数的一半，或控制加工余量为加工前齿坯单一齿距偏差曲线的峰值。