Gleason—Hurth 150SPH—L珩齿机预珩技术讨论

蔡绍达 刘忠

摘 要：随着时代的发展以及科技的进步，普通民众对于汽车这一消费品的要求也越来越高，愈来愈追求高性价比以及更好的体验。为了满足消费者的需求，齿轮变速箱制造企业对齿轮传动噪音和降低制造成本的要求也越加急切，传统的齿轮热前剃齿和热后磨齿工艺已难以满足要求，强力珩齿技术应运而生。强力珩齿技术指的是热处理后毛坯在机床上，工件轴与珩輪轴采用交错轴内啮合的方式，去除较多齿面余量的同时，在齿面产生非周期性的齿面纹理，从而降低齿轮传动噪音的一种齿轮精加工工艺。Gleason-Hurth是其中的代表企业，其独创的珩磨轮变轴交角修整工艺，更是大幅度降低了齿轮强力珩齿工艺的制造成本。本文主要探讨如何在Gleason-Hurth 150SPH-L强力珩齿机上采用预珩技术来加工毛坯状态较差的零件，来进一步降低制造成本。

关键词：珩齿技术；加工；预珩

1 预珩技术产生的背景

尽管强力珩齿技术作为新式的齿轮加工技术，相比于磨齿技术而言，有齿面粗糙度更好，齿面抗磨损性能和抗疲劳强度更好（齿面有残余压应力的存在），加工时节拍更短（强力珩齿齿面余量约为磨齿的1/2），不会产生磨削烧伤等一系列优点。但是，强力珩齿相对于磨齿也有一个显著的缺点，那就是强力珩齿加工过程中，工件和刀具之间更复杂的相对运动，导致珩磨轮加工过程中受力不均就易崩齿破碎。

为了避免这种刀具的异常损耗，Gleason-Hurth 150SP-L强力珩齿机设备自带珩前检查装置即rolling check装置。在加工零件前，使用标准齿轮对毛坯采用无侧隙双边啮合检查，通过设置合理的M值余量参数、peak参数（齿面最大磕碰）、径向综合总偏差Fi″（主要反映齿轮的偏心状态），筛选出齿坯状态合格的零件，从而保证进入加工舱的毛坯加工过程中不会对珩磨轮造成伤害。

从有利的方面讲，rolling check装置可以有效识别出状态较差的毛坯，从而保护珩磨轮；但从不利的方面讲，不满足rolling check 设定标准值的毛坯，无法进行加工，只能报废，从而造成了较大的浪费。

对于细长轴零件而言，由于热处理易变形以及较难校直等原因，导致部分零件偏心，直接影响了rolling check 检查过程中的Fi″，从而造成珩前毛坯不过的比例也相对较大。如何使这部分不合格毛坯加工成合格零件，成为我们思考的重要问题。本文主要探讨通过对不合格零件进行预珩，改善零件的Fi″（即偏心状态），从而使其可以被加工成合格零件。

2 预珩技术的探索使用

Gleason公司根据《齿轮手册》标准，通过验证认为珩前毛坯齿轮精度为8级时（对应Fi″=0.046mm），既能保证加工效率，又能对珩轮进行有效的保护。

因此机床对滚检测设定Fi″=0.05mm。

预珩，就是通过留出合适的余量对零件进行多次修正式珩齿，来改善零件的毛坯状态，使其最终可以被加工成合格零件。

本文主要讨论某系列变速箱输入轴二档齿轮首次rolling check 检查Fi″ 0.1mm，如何通过两次预珩加一次终珩最终加工成合格零件过程。

输入轴二档齿轮参数表：

根据齿轮参数表，可以看出理论的珩前M值余量约为0.31mm。

通过齿轮参数计算器，换算至齿厚：

珩齿前齿厚：Sn=2.819201

珩齿后齿厚：Sn=2.683427

计算可得Sn总余量为0.135774mm。

2.1 珩齿余量分配

参考《齿轮手册》当50≤da≤125 Fi″=0.1mm，齿轮精度约为9-10级。

查询手册9-10级精度齿轮，齿距累积偏差Fp范围 0.074-0.104mm，即单个齿距偏差fp最大和最小之间的绝对值为0.074-0.104mm。按照公式齿距P=πm换算：齿厚方向的偏差约为 0.037-0.052mm之间。

根据以上换算，本文讨论的输入轴二档零件Fi″=0.1mm的零件，计划分三次珩齿加工，即首次预珩、二次预珩、终珩。

余量分配见下表：

2.2 首次预珩

首次珩齿，M值加工至55.352，即M值方向去除0.07mm余量，对应的齿厚方向去除约0.031mm。

此次加工完成后，因为零件本身偏心较严重，会影响珩前对齿传感器对零件的判断，导致首次预珩左右齿面余量分配不均，偏心严重的齿在齿面上会出现黑皮。在下次预珩时需人为调整，改变左右齿面珩齿余量，确保出现黑皮的齿面在下次加工时，齿厚方向去除相对多的余量。

2.3 二次预珩

二次珩齿，M值加工至55.242，M值去除0.11mm余量，对应的齿厚方向去除约0.051mm。加工前，需按照首次预珩齿轮测量结果，人为调整左右齿面齿厚方向的余量，以保证左右齿面挖根对称，再进行加工。此次加工过后，基本上修正了齿轮的偏心，使所有齿面均能加工出来，无黑皮，左右齿面挖根接近对称。

2.4 终珩

经过2次预珩后，齿轮的毛坯状态修复至较为正常状态，稍微调整左右齿面挖根状态，终珩加工至合格零件。

3 结论与建议

1）通过预珩技术可以对毛坯状态较差的零件进行修正，从而加工出合格零件，减少零件报废，降低成本。

2）针对不同齿轮参数的零件，预珩的余量分配需重新摸索制定，不可千篇一律。

3）预珩技术只是一种事后补救性措施，为减少强力珩齿报废比例，应从根本上查找零件热后偏心的原因。

参考文献：

[1] 齿轮手册.机械工业出版社.第二版.2004.