2022年五軸加工中心加工齒輪的工藝

1、用通用五軸加工中心加工大磨數(shù)高精度螺旋傘齒輪加工大模數(shù)、 硬齒面、 寬齒面及高精度的螺傘一直是困擾工業(yè)齒輪行業(yè)多年的問題。在通用加工中心沒有出現(xiàn)以前，加工這種齒輪惟一的辦法就是用專用螺傘加工機(jī)床加工，而由于這種大模數(shù)高精度的齒輪含有較高的利潤，因此專用機(jī)床廠家并不對(duì)外銷售這種齒輪的加工機(jī)床，而只是賣齒輪， 這就使得用戶無法自己進(jìn)行加工這種齒輪而只能依靠進(jìn)口。隨著機(jī)械行業(yè)越來越向重型化發(fā)展，加工大模數(shù)高精度螺傘齒輪帶來的制造瓶頸也越來越突出，就迫使人們不得不考慮新型的加工方法，于是，采用通用的這種方法就應(yīng)運(yùn)而生了。5 軸加工中心加工大模數(shù)高精度的螺傘在 2009 年 4 月 611 日舉辦的北京

2、國際機(jī)床展覽會(huì)上，瑞士 GF 阿奇夏米爾集團(tuán)的展臺(tái)上就出現(xiàn)了一對(duì)用米克朗五軸通用加工中心加工的螺旋傘齒輪，吸引了眾多齒輪用戶的注意。這對(duì)齒輪為硬齒面齒輪，滾檢后接觸區(qū)理想，在 21.5m/s 的線速度下，齒輪的噪聲低于 67db ，說明齒輪具有良好的嚙合特性和精度。眾所周知，在加工中心上加工高精度的工件需要一系列的相關(guān)技術(shù)，其中最關(guān)鍵、最核心的就是機(jī)床制造技術(shù)和 CAM 軟件技術(shù)，只有在高精度的機(jī)床和高質(zhì)量的 CAM 軟件的支持下，才能高效率地加工高精度的零件。一直以來， 瑞士 GF 阿奇夏米爾集團(tuán)都是國際上以生產(chǎn)高精度高剛性的米克朗五軸機(jī)床而著稱的機(jī)床生產(chǎn)商，其生產(chǎn)的米克朗HPM1850U五

3、軸加工中心采用了諸多機(jī)床業(yè)先進(jìn)的技術(shù)。這種五軸加工中心在其擺動(dòng)軸（B 軸）及回轉(zhuǎn)軸（ C 軸）都應(yīng)用了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其中B 軸的擺動(dòng)速度可達(dá)到 20r/min ；C 軸則達(dá)到 30r/min 。不僅如此，在 B/C 軸上都采用了液壓夾緊，使得 B/C 軸能在加工過程中獲得極大的剛性，這在齒輪的加工中尤其重要。另外，由于齒輪的加工時(shí)間長，機(jī)床的熱穩(wěn)性更為關(guān)鍵，米克朗 HPM1850U 機(jī)床配備了 APS（高級(jí)工藝控制系統(tǒng)）及 ITC （智能熱補(bǔ)償系統(tǒng)），使得這種機(jī)床具備了極佳的熱穩(wěn)定性，從而可以確保齒輪的加工精度，使其在通用五軸加工中心上加工高精度大模數(shù)螺旋傘齒輪成為可能。該項(xiàng)目的合作方，螺傘

4、CAM 軟件的開發(fā)者北京交通大學(xué)王小椿教授為國際上最負(fù)盛名的齒輪專家之一，其在 1994 年即解決了國際齒輪界權(quán)威 Litivn 所斷言的不能精確計(jì)算齒面三階參數(shù)的問題，其出版的英文專著已經(jīng)成為齒輪界的經(jīng)典之作，并在 CAM 和 CNC 上具有很高的造詣。該螺傘 CAM 軟件包括以下幾個(gè)特點(diǎn)：1. 高強(qiáng)度和高可加工性的齒輪副設(shè)計(jì)由于加工中心上刀具軌跡安排的靈活性，齒線曲率可以不受刀盤尺寸系列的限制，按最佳輪齒彎曲強(qiáng)度來選取。同樣， 左、右兩側(cè)齒面的產(chǎn)形面之間的相對(duì)位置也可以不受刀盤上內(nèi)、外兩側(cè)刀齒相對(duì)位置的約束，可以通過適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)調(diào)整，達(dá)到大、 小輪的齒頂和槽底寬度在全齒面寬上基本一致，因而可

5、以采用很大的齒根圓角半徑，加工出的齒輪具有厚實(shí)的齒頂，并允許采用較大直徑的刀具進(jìn)行高效率、高精度的齒輪加工。以一對(duì) 31:32 、模數(shù) 36 、齒面寬 270 的螺傘為例，若采用傳統(tǒng)的 Gleason 或國標(biāo)設(shè)計(jì)方法，小輪的槽底寬度只有 12mm ，齒深超過 70mm ，加工非常困難，而且齒根圓角半徑也只能做到 6mm 左右。而采用新的設(shè)計(jì)理念，大、小輪的槽底寬度都達(dá)到 20mm 以上，最大齒深減少到66mm ，極大地改善了可加工性，還避免了齒頂?shù)牡故湛s，同時(shí)齒根圓角半徑可以達(dá)到 10mm 以上。設(shè)計(jì)模塊還包括了等高齒和微收縮齒兩種齒形，用戶可根據(jù)需要靈活選用。軟件包還支持帶軸伸的螺傘加工，以

6、便采用導(dǎo)向軸承來減小體積、改善軸承和齒輪副的工作狀況。2. 良好的可裝配性可以滿足沿小輪軸線法向裝配的要求，在許多場合可以簡化裝配工藝，提高裝配效率。由于齒線曲率比較均勻，即使是大傳動(dòng)比的齒輪副，沿小輪軸線方向裝配一般也不會(huì)發(fā)生卡滯的現(xiàn)象。3. 完善的齒面接觸區(qū)和噪聲控制制造螺傘無須小調(diào)整，可以一次加工出理想的齒面接觸區(qū)，基本上達(dá)到無聲運(yùn)行。本軟件包具有自動(dòng)優(yōu)化齒面接觸區(qū)的功能模塊，無須任何人工干預(yù)，在數(shù)秒鐘之內(nèi)， 自動(dòng)將齒面接觸區(qū)調(diào)整到理想的位置和形狀，并保證所加工的齒輪副基本上達(dá)到無聲運(yùn)行。因此采用本軟件包制造的螺傘齒輪副可以不需要小調(diào)整，配。4. 支持全系列的機(jī)床布局不需要滾檢， 加工完

7、畢之后可以直接發(fā)貨或裝具有完善的后置處理功能，支持所有的機(jī)床布局。在每一個(gè) CAM 模塊中都嵌入了支持全系列 5 軸和 6 軸 5 聯(lián)動(dòng)機(jī)床布局的后置處理模塊，用戶可以很方便地通過人機(jī)界面定義所使用的機(jī)床類型，軟件將自動(dòng)生成適合該機(jī)床的 G 代碼。5. 功能強(qiáng)大、完備具有設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析（CAE ）、接觸區(qū)優(yōu)化、接觸區(qū)分析（TCA ）、支持不同種類刀具（立銑刀和高效率的三面刃銑刀）的加工方法（數(shù)據(jù)生成功能，功能強(qiáng)大，并十分完備。6. 傻瓜型的軟件結(jié)構(gòu)CAM ）、齒面測量和誤差分析及齒面網(wǎng)格該軟件包易學(xué)好用，是一個(gè)傻瓜型的軟件包。除了最基本的一些齒輪參數(shù)需要操作人員提供之外， 其余參數(shù)或者是由系統(tǒng)通過優(yōu)化或?qū)＜規(guī)熳詣?dòng)確定，或由系統(tǒng)給出建議值，由用戶圓正后輸入。 因此只要對(duì)螺傘加工調(diào)試和加工中心上的刀具切削用量有一些基礎(chǔ)的操作人員，半天就可以初步掌握，兩天就可