精密蝸輪剃齒刀制造新工藝

精密蝸輪剃齒刀制造新工藝歐陽志喜寧波雙林汽車部件股份有限公司摘要：本文介紹一種采用電火花成型加工蝸輪剃齒刀容屑槽的新工藝，為在機械行業(yè)中推廣采用剃齒工藝加工蝸輪創(chuàng)造了條件。關(guān)鍵詞：蝸輪、剃齒刀、電火花、容屑槽高精度的蝸輪的傳統(tǒng)精加工工藝是剃齒滾切加工，精度為國標GB/T10089-885～6級的精密分度蝸輪，其輪齒在用蝸輪滾切加工后，要求通過采用高精度剃齒刀對蝸輪進行精剃加工。蝸輪剃齒刀的形狀與主要尺寸（如模數(shù)、頭數(shù)、齒形角、螺旋升角、旋向、導程、分圓直徑等）都同原配對蝸桿一樣，與蝸桿所不同處僅在其螺紋表面上開出許多小的容屑槽，以形成切削刃，如圖1所示[1]。當它與蝸輪嚙合時，由于嚙合副齒面間的很大滑移，這些小容屑槽形成的一個個刀刃便從蝸輪齒面上剃下很薄的一層層切屑。用蝸輪剃齒刀作為精切蝸輪的刀具的主要優(yōu)點是，剃齒刀齒形與蝸桿齒形的一致性容易保證。因為磨削剃齒刀的牙形時，是與蝸桿在同一臺蝸桿（或螺紋）磨床上，在機床（和砂輪）同一次調(diào)整（和修整）的情況下磨出的。所以用此剃齒刀剃出的蝸輪與蝸桿配合時，接觸精度很高，接觸面在齒長和齒高方向都容易達到85%以上。而用蝸輪滾刀則沒有這樣好的條件，盡管在設(shè)計和制造滾刀時，都力求使其切削刃在基本蝸桿的螺旋面上，也就是力求使?jié)L刀齒形與蝸桿齒形一致，但滾刀的齒面是由鏟齒形成的，而不像剃齒刀那樣是與蝸桿一起磨出來的，故難以作到像剃齒刀那樣更加符合蝸桿齒形的要求。但以上所述的做法，在組織生產(chǎn)中也是很難作到的。因為這類蝸輪剃齒刀的兩側(cè)螺紋面上開有許多小容屑槽，需要采用一種專用插槽機床將刀坯上容屑槽插削加工成型。因此，在國內(nèi)只有少數(shù)幾家刃具廠才能制造出這種精密蝸輪剃齒刀；所以蝸輪剃齒刀的價格十分昂貴。此外，蝸輪的配對蝸桿是由齒輪生產(chǎn)廠家自行組織加工，根本不可能實現(xiàn)蝸輪剃齒刀與蝸桿牙形在同一臺磨床上，同一次調(diào)整的條件下進行磨削加工。這種外協(xié)生產(chǎn)的蝸輪剃齒刀的牙形，與生產(chǎn)廠家加工的蝸桿牙形是不可能作到完全一致。由于剃齒刀的制造工藝復(fù)雜、價格昂貴、蝸輪鏟磨剃削質(zhì)量等很難達到預(yù)期效果，使得這種剃齒工藝無法獲得廣泛采用。如果生產(chǎn)廠家能找到一種采用通用加工工藝來完成剃齒刀的容屑槽加工，實現(xiàn)自行制造高精度剃齒刀，則就可能為這種蝸輪精密剃齒工藝的實施大開其方便之門。參考文獻[2]介紹了重慶前衛(wèi)儀表廠利用自行研制的晶體管鏟磨機，采用“全電火花”工藝鏟磨加工A級JB2497-78全切式整體硬質(zhì)合金漸開線滾刀。這種滾刀對于塑料齒輪專業(yè)廠所需的加工齒輪電極用滾刀制造提供了極大的方便。圖1精密蝸輪剃齒刀本文將介紹寧波雙林汽車部件股份有限公司傳動廠于2007年自主科技創(chuàng)新，采用EDM電火花工藝完成剃齒刀容屑槽的成型加工，并取得了完滿成功，特將這一成果與齒輪界的科技同行們共同分享。一、蝸輪剃齒刀制造新工藝EDM電火花機和線切割機已經(jīng)成為現(xiàn)代模業(yè)最重要的加工手段，這類電加工機床已經(jīng)遍及到我國機械制造業(yè)中的大小生產(chǎn)廠家。如何利用這類電加工機床實施剃齒刀容屑槽的成型加工，現(xiàn)簡述如下：(1)蝸輪剃齒刀采用W6Mo5Cr4V2煅打坯料，除剃齒刀容屑槽外，其他加工工序均與原普通剃齒刀相同。但要求剃齒刀基本蝸桿螺紋牙形，按剃齒刀的設(shè)計要求與蝸桿同批、同機臺一次磨削加工完成；(2)根據(jù)圖1所示的蝸輪剃齒刀小容屑槽的幾何形狀和尺寸要求，設(shè)計電火花成型加工用紫銅齒條電極。如圖2所示的電極，是采用普通線切割機成型切割加工完成；(3)在普通國產(chǎn)EDM電火花機上，采用普通分度頭夾持剃齒刀芯桿，校正電極與剃齒刀的相對位置。為了提高加工效率與降低容屑槽表面粗糙度，可實施粗-中-精電規(guī)準與水平搖動電加工。每加工完成一排容屑槽后，每加工完一排容屑槽后，可通過分度頭分齒；(4)由鉗工采用夾持金剛石指形砂輪的電動磨頭，按剃齒刀容屑槽形狀的幾何和尺寸要求開出后隙面。如果蝸輪剃齒刀的模數(shù)較小，可采用金剛石銼刀進行手工修銼成型刀刃后隙面。也可以設(shè)計一種專用齒條電極，采用電火花成型工藝來完成剃齒刀的后隙面加工。圖2電火花成型加工蝸輪剃齒刀容屑槽用電極二、蝸輪剃齒刀的設(shè)計要點(1)蝸輪剃齒刀外徑蝸輪剃齒刀的外徑應(yīng)大于蝸桿，以便能切出蝸輪的全部有效工作齒廓；但應(yīng)小于蝸輪滾刀的外徑，以避免剃齒刀的頂刃參加切削，值可用下式計算： 式中——蝸桿外徑(2)剃齒刀分度圓齒厚剃齒刀的分度圓齒厚按下式計算式中——蝸輪齒厚下偏差Δ——剃齒刀用鈍后的重磨量當對蝸輪副的嚙合側(cè)隙要求嚴格時，也可取蝸桿的齒厚為剃齒刀實際齒厚減去要求的側(cè)隙，以保證蝸輪副在最佳狀態(tài)下工作。(3)剃齒刀刀刃的刃帶寬度根據(jù)參考文獻[2]介紹：要求在齒全高上要求保持基本一致，在加工錫青銅蝸輪時可取為，加工球墨鑄鐵蝸輪時可取為。刃帶表面粗糙度取，剃齒刀刃帶的寬度及其表面粗糙度對加工蝸輪的齒面粗糙度有很大影響，不可忽視。三、蝸輪的剃削加工(1)采用滾齒機剃齒加工蝸輪在滾齒機上采用剃齒刀滾切蝸輪時，需特別細心。滾齒機床分度蝸桿和滾刀主軸的軸向竄動都應(yīng)嚴格控制，剃齒刀的軸臺徑向跳動應(yīng)校正在以內(nèi)。蝸輪精滾刀和剃齒刀都應(yīng)有專用的刀桿，當剃齒刀內(nèi)孔和兩端面精磨好后，裝配在專用刀桿上，然后再進行刀具的軸臺、外圓和齒形的精磨加工。精磨以后，以及將來剃齒刀刀刃用鈍重磨時，都不再卸下刀桿，這就完全消除了刀具的安裝誤差。(2)采用車床或臥銑剃削加工蝸輪許多非齒輪專業(yè)廠家，在單件和小批量制造精密蝸輪時多采用加工時可采用車床或臥銑剃削加工蝸輪。這種自由剃齒加工法，即不由機床傳動鏈傳動，而是通過剃齒刀帶動工件轉(zhuǎn)的同時進行剃削。這樣，機床傳動鏈的周期誤差不會反映到工件上。用自由剃削法加工蝸輪時，剃前蝸輪的精度必須嚴格控制才能得到良好的剃齒效果。經(jīng)自由剃削加工的蝸輪，其相鄰周節(jié)誤差也可控制在以內(nèi)。圖3所示的采用EDM成型加工的剃齒刀，適應(yīng)于在車床按自由剃削法加工蝸輪。(3)蝸輪剃削加工切削用量在滾齒機上剃齒時，剃削余量可根據(jù)蝸輪模數(shù)大小，滾齒加工質(zhì)量確定。對于小模數(shù)蝸輪為，可采用徑向走刀切削，走刀量為工件每轉(zhuǎn)進刀。由此看出，剃齒刀只是在蝸輪齒面上刮下去很薄的一層金屬。但在車床或臥銑剃削加工模數(shù)較大的蝸輪時，剃削余量可取為左右。圖3采用EDM成型加工的蝸輪剃齒刀照片(4)采用單頭剃齒刀剃削加工多頭蝸輪加工多頭蝸輪時，為使剃齒刀制造簡單，也可以做成單頭剃齒刀，其螺旋角等于多頭蝸桿的螺旋角，也就是說本來應(yīng)做成多頭剃齒刀，現(xiàn)在只做其中的一個頭。當蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)有公因數(shù)時需分度加工。用單頭剃齒刀加工多頭蝸輪時，蝸輪的齒距精度將稍受影響。不管采用以上那一種方式剃削加工蝸輪，都要求剃齒刀的軸線準確調(diào)整到位于被剃削加工蝸輪的中心平面上。四、小結(jié)某滾絲機錫青銅大蝸輪（），由于配對蝸桿牙面局部脫落將蝸輪齒面嚴重損傷，采用新工藝制造剃齒刀在車床上進行剃削修復(fù)加工實況見圖4照片。剃齒刀頂裝在車床上，由機床主軸帶動低速傳動。大蝸輪連同原機床兩單列圓錐滾子軸承一道安裝在車床刀架上專配心軸上，由剃齒刀進行自由式剃削加工。剃削加工一個蝸輪需一刻鐘，蝸輪被損傷齒面被剃削完好，表面粗糙度很小。圖4在車床上剃削加工蝸輪實況照參考文獻1，袁哲俊、劉華明、唐宣勝.齒輪刀具設(shè)計.北京新時代出版社，1983.2，歐陽志喜.整體硬質(zhì)合金儀表齒輪滾刀及銑刀的設(shè)計與制造.北京國防工業(yè)出版社，1994.

附錄資料：不需要的可以自行刪除總裝車間考核指標定義編號：0001指標名稱差錯率指標定義指工時錄入時出現(xiàn)差錯數(shù)量和錄入數(shù)量的比率。計算公式差錯率＝錯誤錄入信息÷總錄入量×100%數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對財務(wù)部統(tǒng)計周期每月/年一次統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)和趨勢圖考核等級標準及操作說明考核等級：S、A、B、C、D考核標準：100%為S，95~100%為A、90~95%為B、85~90%為C、85%以下為D。考核得分：S得分為5，A得分為4，B得分為3，C得分為2，D得分為1操作說明：編號：0002指標名稱及時性指標定義指工時錄入能在規(guī)定時間內(nèi)完成，不影響財務(wù)部的工資結(jié)算計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源財務(wù)部數(shù)據(jù)核對財務(wù)部統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為2。操作說明：編號：0003指標名稱差錯率指標定義指提供報表中錯誤數(shù)據(jù)與總數(shù)據(jù)量的比率。計算公式差錯率＝錯誤數(shù)據(jù)÷總數(shù)據(jù)量×100%數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源生產(chǎn)副總辦數(shù)據(jù)核對生產(chǎn)副總辦統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)和趨勢圖考核等級標準及操作說明考核等級：S、A、B、C、D考核標準：100%為S，95~100%為A、90~95%為B、85~90%為C、85%以下為D。考核得分：S得分為5，A得分為4，B得分為3，C得分為2，D得分為1操作說明：編號：0004指標名稱及時性指標定義指匯總、處理數(shù)據(jù)，提供報表能在規(guī)定時間內(nèi)完成，不影響生產(chǎn)副總辦的分析計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源生產(chǎn)副總辦數(shù)據(jù)核對生產(chǎn)副總辦統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為2。操作說明：編號：0005指標名稱規(guī)范性指標定義指能否及時按照工作流程及相關(guān)規(guī)定，進行文件、資料的管理。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月1次統(tǒng)計方式部長工作記錄考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：能及時規(guī)范辦理且無差錯為A、無差錯為B、不規(guī)范或有差錯為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為1操作說明：編號：0006指標名稱及時性指標定義指根據(jù)需要，開領(lǐng)料單領(lǐng)用車間所需物質(zhì)，不影響車間生產(chǎn)或其他人員工作計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為2。操作說明：編號：0007指標名稱及時性指標定義指在得到質(zhì)量問題的信息時，能迅速做出反應(yīng)，分析原因，采取措施，解決問題計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為2。操作說明：編號：0008指標名稱有效性指標定義指所采取的措施得到落實程度及對問題解決產(chǎn)生的效果。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對品保部統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：措施落實到位且效果顯著為A、措施落實且有一定效果為B、措施未被落實或落實后效果不明顯為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為1。操作說明：編號：0009指標名稱提高程度指標定義指通過持續(xù)改進，各項指標提高的程度。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每年一次統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：各項指標完全達到預(yù)期目標為A、各項指標雖未完全達到目標但都有提高為B、各項指標在原有基本上沒有提高為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為0。操作說明：編號：0010指標名稱及時性指標定義指在新品試制中，按照工作流程完成生產(chǎn)技術(shù)文件的編制。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B。考核得分：A得分為5，B得分為2。操作說明：編號：0011指標名稱可操作性指標定義指在編制的生產(chǎn)技術(shù)文件能夠指導生產(chǎn)作業(yè)，并易被工人理解和使用。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：文件能被工人理解和使用為A、文件在通過解釋后能被工人理解和使用為B、文件不能被工人使用為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為1。操作說明：編號：0012指標名稱有效性指標定義指所采取的措施得到落實程度及對問題解決產(chǎn)生的效果。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對品保部統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：措施落實到位且效果顯著為A、措施落實且有一定效果為B、措施未被落實或落實后效果不明顯為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為1。操作說明：編號：00一三指標名稱及時性指標定義指按照生產(chǎn)進度完成設(shè)備、工裝的調(diào)試，并按計劃完成設(shè)備保養(yǎng)。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為2。操作說明：編號：0014指標名稱規(guī)范性指標定義指能否及時按照工作流程及相關(guān)規(guī)定，進行調(diào)試、保養(yǎng)。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月1次統(tǒng)計方式部長工作記錄考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：能及時規(guī)范辦理且無差錯為A、無差錯為B、不規(guī)范或有差錯為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為1操作說明：編號：00一五指標名稱生產(chǎn)計劃完成率指標定義指已完成的數(shù)量與計劃數(shù)量的比率。計算公式生產(chǎn)計劃完成率＝完成數(shù)÷計劃數(shù)×100%數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)副總辦數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對生產(chǎn)副總辦統(tǒng)計周期每月統(tǒng)計方式數(shù)據(jù)和趨勢圖考核等級標準及操作說明考核等級：S、A、B、C考核標準：100%以上為S，95~100%為A、90~95%為B、90%以下為C?？己说梅郑篠得分為5，A得分為4，B得分為3，C得分為1操作說明：編號：0016指標名稱用戶報警單數(shù)量指標定義指因計劃無法及時完成，導致用戶抱怨，發(fā)出報警單。計算公式數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)副總辦數(shù)據(jù)來源營銷部數(shù)據(jù)核對生產(chǎn)副總辦統(tǒng)計周期每月統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：S、A、B考核標準：沒有為S，一張為A、2張以上為B?？己说梅郑篠得分為5，A得分為2，B得分為0，操作說明：編號：0017指標名稱及時性指標定義指按照開發(fā)計劃和生產(chǎn)需要，完成新壓接模具的開制，并交付使用。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時完成為A、不及時完成為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為2。操作說明：編號：00一八指標名稱模具質(zhì)量鑒定報告指標定義指按照開發(fā)計劃和生產(chǎn)需要，完成的新壓接模具，由相關(guān)部門評價并出具報告。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源相關(guān)部門數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：評價結(jié)果符合要求為A、評價結(jié)果有部分不符合但經(jīng)修改后達到要求為B、評價結(jié)果不符合要求為C。考核得分：A得分為5，B得分為2，C得分為0。操作說明：編號：0019指標名稱內(nèi)部損失情況指標定義指生產(chǎn)現(xiàn)場因質(zhì)量問題導致產(chǎn)品報廢和返工用工產(chǎn)生的損失，該損失應(yīng)在控制目標，并呈現(xiàn)下降趨勢。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B、C考核標準：損失在控制目標內(nèi)為A、損失雖不在控制目標內(nèi)，但呈現(xiàn)下降趨勢為B、損失不在控制目標內(nèi)并呈現(xiàn)上升趨勢為C?？己说梅郑篈得分為5，B得分為3，C得分為0。操作說明：編號：0020指標名稱不良行為扣分指標定義指在公司、車間巡查中，被查到現(xiàn)場6S不符合要求而被扣分，對該扣分進行累加記錄。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月一次統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：沒有扣分A、扣分在5分以內(nèi)為B，扣分超過5分為C。考核得分：A得分為5，B得分為3，C得分為1。操作說明：編號：0021指標名稱及時性指標定義指當生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)異常情況時，班長按工作流程立即組織技術(shù)員到現(xiàn)場處理。計算公式數(shù)據(jù)采集總裝車間數(shù)據(jù)來源總裝車間數(shù)據(jù)核對總裝車間統(tǒng)計周期每月統(tǒng)計方式考核等級標準及操作說明考核等級：A、B考核標準：及時組織為A、不及時組織為B?？己说梅郑篈得分為5，B得分為0。操作說明：編號：0022指標名稱生產(chǎn)計劃完成率指標定義指已完成的數(shù)量與計劃數(shù)量的比率。計算公式生產(chǎn)計劃完成率＝完成數(shù)÷