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磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。發達國家都用硬齒面齒輪,磨齒成為高精度齒輪的主要加工方法。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達DIN2級,但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達DIN3~4級,效率高,適用于中、小模數齒輪磨齒,但砂輪修正較為復雜。錐形砂輪磨齒精度達DIN4—5級,可磨削大齒輪,如德圍Hofler公司磨齒機可磨直徑為3.5m,模數為32mm的比輪,效率較高。成形磨齒精度達DIN5級,機床簡單,生產效率高,最大磨齒直徑為4m,模數為25mm,適用于少齒數、大模數修形齒、5~6級精度齒輪的批量生產,但成形磨齒的砂輪修整較復雜、為此國內外已研制了數控修整裝置。 磨齒的主要問題是效率低、成個高,尤其是大尺寸齒輪。所以提高磨齒效率,降低費用成為當前主要研究方向,在這方面,近年來出現的新技術有: (1)改進磨削方法 如減少磨削次數,壓縮展成長度,縮短磨削沖程。為此Maag公司提出了“K”- 磨 削法和Niles公司提山了“雙面磨削法”。Niles和Hofler公司生產了剛性好、精度可靠的單砂輪磨齒機,實現大進給量磨削,都提高了磨齒效率。 (2)應用立方氮化硼(CBN)砂輪高效磨齒CBN砂輪具有硬度高(比Al2o3高一倍多)、耐磨性好、壽命長、精度保持性好、切削性能好、熱擴散系數大等優點。因此,用CBN砂輪磨齒輪比用單品鋼玉砂輪磨削效率提高到5~10倍,被磨削表面不易發生燒傷和裂紋、表面呈壓應力狀態,疲勞強度高。 在國外用CBN砂輪可獲得高精度、高質量齒輪。如Maag公司的軋機齒輪軸立式磨齒機,使用CBN砂輪,變干磨為高生產、高精度的濕磨。格里生公司用CBN碗形砂輪磨出相當于JIS0級精度轎車用錐齒輪。日本佐賀大學用CBN碟形雙砂輪0o磨削,實現了超精 密鏡面齒輪磨削,精度達ISO1級。日本小松制作所開發的CBN內齒輪成形磨齒機加工的齒面粗糙度可達Ra=4~6μm。 以普通砂輪材料為基體的(CBN砂輪,因其耐磨性好,精度保持性好,可以大大減少砂輪修整次數。以金屬為基體的電鍍(CBN砂輪,則不需修正,省去砂輪修正和磨損補償裝置,簡化機床結構。CBN砂輪磨齒比普通砂輪磨齒,耐用度高約50~100倍,并且可以提高磨削用量、減少磨削次數,易于實現高精度高效率磨齒所以適應大批量生產,特別是用了成形砂輪磨齒和蝸桿砂輪磨齒。德國卡普公司VAG和VAs型CEN成形砂輪磨齒機,磨削一材料為20MnCr5、模數為2mm、齒數為15、齒寬為55mm的齒輪,每件儀需2min, 片砂輪土少磨齒輪l000個。 日本檻藤鐵工(Kashifuji)CBN蝸桿砂輪磨齒機,采用電鍍CBN砂輪,磨削育徑為92mm、材料4118鋼,硬度為58HRC、齒數為8、齒寬為l7mm的汽車齒輪,每件僅需lmin,精度達DIN 4~5級, 一斤砂輪連續加工36000件齒輪后仍能保持精度。其他如前蘇聯、意大利(桑浦勝勢利公司R1-370磨齒機)等國都已應用CBN砂輪磨齒。我國重慶大學對CBN磨輪設計、電鍍植砂、超硬磨具內鍍及CBN砂輪成形磨削汽車齒輪作了深入研究,已取得良好效果。 (3)磨齒機采用數控(CNC)技術 數控技術使磨齒機操作簡便,減少了調整和停機時間,提高了效率和自動化程度,獲得廠穩定和可靠的精度,使齒輪磨齒工藝發生了深刻的變革。例如德國Niles公司和HofLer公司的CNC錐形砂輪磨齒機、胡爾特(HURTH)公司的數控大平面砂輪磨齒機、德國、英國的數控成形砂輪磨齒機、瑞士、日本的數控蝸桿磨齒機,意大利SAMPUTENSILI公司的數控成形磨齒機等,磨削過程由數控控制。 4)開拓新的磨削原理和磨齒工藝 瑞士賴斯豪爾公司新并發的RZP200型磨齒機采用了環面蝸桿砂輪磨削的連續成形磨齒工藝,其效率是普通磨齒法的5倍。 賴斯豪爾公司在RZ30ls數控蝸桿砂輪磨齒機上采用深切緩進磨齒工藝使機床的磨齒效率提高5倍左右,并按需要可磨削各種修形齒輪。此外,還有連續修正緩進給強力磨,金剛石滾輪在磨削時始終與砂輪接觸,對砂輪進行整形和修銳。 超高速磨創的發展,可進一步提高磨削效率.德國KAPP公司研制的磨床,砂輪轉速達60000r/min,線速度達250m/s。德國阿亨工業大學正在研究砂輪線速度為500om/s的超高速磨削技術。 | |
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