利用万能工具磨刃磨滚刀

谷原林

摘要:在齿轮传动中齿形误差是齿轮精度的重要指标,直接影响齿轮传动的工作平稳性,使轮齿在啮合过程中产生振动和噪声。而在影响齿形误差的各种因素中,滚刀的刃磨误差尤为重要。

关键词:齿轮传动;滚刀

由于滚刀的齿背是经过铲磨的螺旋面,因此当滚刀用钝后只需刃磨滚刀前刃面。滚刀有直槽滚刀和螺旋槽滚刀两大类,一般都设计成0°前角,所以直槽滚刀的前刃面是一个通过滚刀轴线的径向平面,而螺旋槽滚刀的前刃面是一个阿基米德螺旋面,其在滚刀端剖面内的截形是一条通过中心的径向直线。经过刃磨后的滚刀前刃面还应保持这样的位置形状,因此滚刀刃磨后为保持滚刀原有的精度,需要保证以下三条原则:滚刀各排刀齿的前刃面必须在圆周等分上;在滚刀端剖面内,前刃面必须通过滚刀的中心;直槽滚刀的前刃面必须与滚刀轴线相平行,螺旋槽滚刀的前刃面导程必须与原设计相符。

为了保证滚刀刃磨的精度要求,滚刀的刃磨最好采用专用的滚刀刃磨机床。因为这种专用的滚刀刃磨机床有精确螺旋运动机构、砂轮修整机构、等分分度机构和砂轮头架调整机构,刃磨后的精度和刃磨的效率均较。由于这种专用机床较少,在不具备滚刀刃磨机床的条件下,也可在一般的万能工具磨床上采用靠模、阔形齿托或专门夹具进行刃磨,但是,这样的方法,受到了夹具本身精度或操作误差的限制。因此,使得刃磨效果不佳,具体可表现在滚刀的前角、螺旋槽的等分和导程等误差较大,精度显著下降,严重地影响了滚切齿轮的精度和滚刀的使用寿命,使得滚刀刃磨后的精度很难保证。

在万能工具磨床上刃磨直槽滚刀与刃磨一般的铲齿成形铣刀相类似,利用正弦尺、精密分度板等附件,来控制导程螺旋槽等分和前角进行刃磨,但是要注意以下几点:最好采用砂轮的锥面刃磨,以减小砂轮与前刃面的接触面积,防止滚刀烧伤、退火。砂轮位置的的调整应使砂轮锥面母线通过滚刀的中心。一般可用样板进行找正,当砂轮锥面母线与样板工作面密合时即可。砂轮的锥面须用夹具休整,使之保持平直和光整。休整夹具加装在机床磨头架上。当砂轮磨钝后,只要移动砂轮拖板,然后转动手轮,使齿条形导柱往复移动,导柱上的金刚笔就可修整砂轮锥面。滚刀刃磨时必须用分度板或等分盘分度,以保证滚刀各排刀齿的前刃面必须在圆周等分上。刃磨时滚刀应安装在精密的直胎芯轴上,对于小模数滚刀也可使用1:4000~1:5000的锥度芯轴。砂轮最好采用小角度单斜边砂轮,砂轮外径根据所刃磨的滚刀选取。刃磨时砂轮的进给不能用转动工作台横向手轮的方式进行,必须通过改变分度板定位销的位置或利用特殊的进给夹具来实现。

在万能工具磨床上刃磨螺旋槽滚刀时,由于滚刀的前刃面是一个不可展开的阿基米德螺旋面,因此必须解决以下的几个问题:在万能工具磨床上要附加一套精确螺旋运动机构,使滚刀在随机床台面做直线进给运动的同时还绕自身轴线做附加运动,以便形成一个螺旋的前刀面。最简便的螺旋运动机构可以用靠模板来解决。必须解决砂轮工作面对前刀面的干涉问题,才能保证滚刀前刀面的径向直线性。

由于滚刀的前刀面的径向直线性要求很高,刃磨时必须使用砂轮的锥面磨制,同时砂轮的轴线必须对装置滚刀的芯轴轴线偏斜一个相当于分圆处螺旋角(其数值等于滚刀螺旋槽螺旋角的余角)。在理论上,当砂轮的工作面为正圆锥面时是不可能磨出一个阿基米德螺旋面的。前刃面将由于干涉现象而呈中凹的形状。但是滚刀的螺旋角小于3°的情况下,这种干涉不是很严重,可以将砂轮主轴的回转角减小30′~1°,即利用砂轮的弧形曲面来抵消干涉的影响,从而获得比较理想的径向直线,而在刃磨直径小、螺旋角大的滚刀时(例如多头蜗轮滚刀),干涉的现象就比较严重,因此必须将砂轮锥面的母线休整成适当的外凸曲线来补偿。一般情况下,可以根据被刃磨滚刀前刃面直线性的检测结果,用手工休整砂轮,并经过多次的反复试磨及检测,直至前刃面的形状符合要求为止。