大型齿轮磨削余量快速识别方法研究*

郭　召

(秦川机床工具集团股份公司，陕西 宝鸡 721009)



大型齿轮磨削余量快速识别方法研究*

郭召

(秦川机床工具集团股份公司，陕西 宝鸡 721009)

针对大型齿轮热变形不规律，磨削余量分布不均，造成齿轮磨偏、磨不全及烧伤等问题，提出一种大型齿轮磨削余量快速识别方法，有效解决了上述问题，为大型，超大型齿轮的精密磨削，提供了一种可靠的磨削工艺方案。

大型齿轮；磨削余量；快速识别

大型、高精度硬齿面齿轮是重型机械传动行业中关键的动力传动元件。随着船舶、军工、风电、核电、冶金、矿山等重型机械行业对产品使用寿命、承载能力、可靠性等要求进一步提高，对作为基础传动元件的齿轮提出了更高的要求，普遍要求齿轮传动在高速、重载、冲击多变及恶劣环境下可靠性高、运行寿命长和振动噪音低。只有硬齿面高精度齿轮才能满足要求。齿轮在完成粗切齿加工后，进行热处理，热变形大，尤其是大型齿轮，热处理变形导致齿轮精度大幅降低，磨削余量分布不均匀。

大型硬齿面齿轮需要磨削加工保证精度。传统方法是采用任意齿槽对刀后进行磨削，起始位置的磨削余量分布是随机的。如果起始位置余量小于平均余量，那么当执行循环磨削程序到达磨削余量较大的齿槽，材料去除量急剧增大，造成齿面烧伤。如果起始位置左右齿面余量差异较大，会出现偏磨的现象，导致局部齿面加工不完整，造成工件报废。

在生产过程中为了避免这类问题，在大型齿轮磨削过程中，采取放大齿坯磨削余量的方法。根据工件参数，凭经验在设计的磨削余量基础上增加0.2～0.5 mm，将砂轮的进刀起始位置进行调整。如图1所示，放大毛坯余量后，磨削冲程增多，但最初几个磨削冲程仅去除了少量材料，大部分时间处于空磨状态，加工费时，设备利用率低。在磨削过程中仍难以避免齿轮局部热变形过大引起的齿面烧伤问题。

为了克服上述不足，本文针对大型齿轮磨削提出了大型齿轮磨削余量快速识别方法。齿轮工件在机床中安装校正后，通过检测装置对轮齿廓形数据进行采集。在磨削前，掌握轮齿磨削余量分布情况，根据磨削余量分布情况，采取相应的磨削工艺，提高磨削效率，保证加工质量，避免偏磨、烧伤、报废。

1　大型齿轮磨削余量分布快速识别

大型齿轮磨床配置在机测量装置，用于对磨削完成的齿轮进行精度检测。测量装置使用触发式测头，测头与齿面接触，相互运动，达到触发力后，系统获得中断位置信号，机床数控系统记录机床转台及径向进刀轴坐标位置。对齿轮齿廓进行快速测量(图2)，通过中断位置记录的机床坐标位置计算齿廓形状。

将测量数据和理论轮齿廓形对比，计算出齿坯余量分布情况，如图3所示。调整砂轮与齿轮的最佳起始磨削位置，跳齿磨削，将余量较大的个别齿廓集中磨削，均化磨削余量，提高加工效率，保证每一齿廓都可以完全磨削到。

2　工程应用

第一步对齿坯磨削余量进行检测，获取齿坯磨削余量分布图如图4所示。

第二步对磨削余量较大的个别齿廓，进行单独磨削，以均化余量分布。

第三步调整砂轮与齿轮的最佳起始磨削位置，保证每一齿廓都可以完全磨削到，进行循环磨削。

表1　磨削效率比较

3　结语

对大型齿轮齿坯进行磨削余量分布检测，并依次优化磨削工艺，可以显著提高磨削效率(见表1)。有效避免因为余量分布不均，起始磨削位置选择不合理造成的部分齿廓磨不出的问题，避免了由于磨削余量突然增大造成的齿面烧伤问题，为大型，超大型齿轮的精密磨削，提供了一种可靠的磨削工艺方案。

[1]李文龙,商向东,金嘉琦.大齿轮在机测量关键技术分析[J].工具技术，1997(11):32-24.

[2]李文龙. 大型齿轮在机测量原理与技术研究[D].大连：大连理工大学，2000.

(编辑李静)

如果您想发表对本文的看法，请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。

Research of rapid identification method to large gear grinding stock

GUO Zhao

(Qinchuan Machine Tool﹠Tool Group Co.,Ltd., Baoji 721009, CHN)

Due to the heat treatment distortions of a gear, the stock per flank varies along the profile of the teeth and the face width. As a result of that, the gear flank is grinded partially or burned. Put forward a rapid identification method to large gear grinding stock and effectively solve the above problem. The method provides a reliable grinding technology project for large, precision gear grinding.

large gear; grinding stock; rapid identification

TH39

B

郭召，男，1985年生，硕士，工程师，主要从事齿轮磨削机床设计及磨削技术研究工作，已发表论文4篇。

2015-05-19)

160125

*国家科技重大专项(2014ZX04001-191)