剃齿加工调整中的简易方法

冯磊，李拓，路宇航

陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西西安 710077

1 序言

剃齿加工是一种齿轮精加工工艺方法，常见的剃齿机均可实现径向剃齿和轴向剃齿。对于轴向剃齿，常常需要根据被加工零件齿部精测报告对剃齿机的锥度、角度及鼓形机构进行调整，调整量的确定可按照机床操作说明书中给出的公式计算，但计算公式较复杂，不便于生产现场使用，本文介绍了一种简单易用的调整量计算方法。

2 剃齿及鼓形机构

轴向剃齿加工原理如图1所示[1]。剃削过程中，圆盘剃刀与被剃齿轮之间进行双面啮合，并在自由滚动时（即剃刀带动被剃齿轮转动），由于啮合点的速度不同，在齿面上产生相对滑动，从而实现切削加工。剃齿过程实质是挤压和相对滑动的综合过程[2]。另外，为了剃削鼓形齿，剃齿机工作台还应在其垂直平面内摆动。

图1 轴向剃齿加工原理

（1）常见剃齿机运动轴 包括Z轴、X轴、A轴和B轴[3]。

1）Z轴：竖直方向，正方向为向上方向，功能为刀架滑板轴向进给运动。

2）X轴：左右水平方向，正方向为向右方向，功能为工作台轴向进给运动。

3）A轴：刀架回转运动，调整剃刀与工件的轴交角。

4）B轴（主轴）：剃刀旋转运动。

（2）鼓形机构 鼓形机构的作用在于沿零件齿向方向加工出鼓形量。常见的剃齿机鼓形机构（见图2）采用四连杆机构，其移动滑块为驱动件，沿X轴水平运动，鼓形量调整导轨与水平方向的夹角α用来调整鼓形量的大小。当α＝0°时，加工无鼓形齿轮。

图2 常见的剃齿机鼓形机构

1）移动滑块向右移动。移动滑块1向右移动时的状态如图3所示，虚线所示为移动滑块1处于X＝0时的状态。从图3中可见，当移动滑块1向右移动后，工作台除了也向右移动外，还顺时针转动了一个角度β，转动后在X＝0处，便产生了ΔZ的中心距偏差。当中心距改变后，工件所在位置剃削加工出的齿厚将变小，即工件中心齿厚最大，越靠近端面齿厚越小，这样就沿齿向产生了鼓形。

图3 移动滑块1向右移动的状态

2）移动滑块向左移动。移动滑块1向左移动时的状态如图4所示，虚线所示为移动滑块1处于X＝0时的状态。从图中可见，当移动滑块1向左移动后，工作台除了也向左移动外，还顺时针转动了一个角度β，转动后在X＝0处，便产生了ΔZ的中心距偏差。当中心距改变后，工件所在位置剃削加工出的齿厚将变小，即工件中心齿厚最大，越靠近端面齿厚越小，这样就沿齿向产生了鼓形。

图4 移动滑块1向左移动的状态

3 剃齿机的调整

（1）调整操作 剃齿机调整主要包括锥度调整、角度调整及鼓形量调整。常见剃齿机锥度和鼓形量调整部分的结构如图5所示。

图5 常见剃齿机锥度和鼓形量调整部分的结构

1）锥度调整。调整时，先松开锁紧螺钉1，然后转动方头7，从标尺2上可读出数值。

2）鼓形量调整。调整时，先松开锁紧螺钉3，然后转动方头5，即可调整鼓形量大小。

3）角度调整。常见的剃齿机只须在操作面板上点动“A轴”按钮实现调整（老款机床需要松开锁紧螺钉，转动方头来调整）。

（2）调整计算 我公司剃齿机主要为重庆机床公司和南京二机床公司的产品，就一个厂家的剃齿机而言，其同系列不同型号剃齿机的调整计算公式基本相同。本文以具有代表性的YK4232和Y4232CNC剃齿机为例做具体说明。

1）锥度调整计算。对于重庆机床YK4232和南京二机床Y4232CNC剃齿机，锥度调整的计算公式均为

式中，H是锥度机构调整量（mm），需通过百分表指示调整值；ΔS是工件齿轮锥形量（mm）；α是工件齿轮压力角（°）；B是工件齿宽（mm）。

简化计算公式为

式中，H是锥度机构调整量（mm），需通过百分表指示调整值；fHb左、fHb右分别是精测报告中左右齿面的螺旋线倾斜偏差（mm）。

需要特别说明的是，fHb左和fHb右均要以正负值代入计算H值，可通过H值的正负确定压表的调整方向。

2）鼓形量调整计算。对于重庆机床YK4232和南京二机床Y4232CNC剃齿机，鼓形量调整计算公式均为

式中，γ是鼓形机构转角（°）；ΔS是工件要求的鼓形量（mm）；α是工件压力角（°）；B是工件齿宽（mm）。

鼓形量的计算无简化计算公式，对常见的工件参数可提前制作列表，使用时通过查表得到鼓形机构转角数值。

对于常见的工件参数：B＝30，α＝20°，代入式（3）可得tanγ＝6.5ΔS，则当ΔS＝0.01mm时，γ＝3.7°；当ΔS＝0.02mm时，γ＝7.4°。

3）角度调整计算。对于重庆机床YK4232和南京二机床Y4232CNC剃齿机，角度调整的计算公式均为

式中，A是刀架转角度数（°）；F是工件齿宽上的齿向误差（mm）；B是工件齿宽（mm）。

两个厂家的角度调整简化公式（通过压表调整）不同。南京二机床Y4232CNC的角度调整简化公式为

重庆机床YK4232的角度调整简化公式为

式中，P是压表摆动量（μm）；fHb左、fHb右分别是精测报告中左右齿面的螺旋线倾斜偏差（μm）。

需要特别说明的是，fHb左和fHb右均要以正负值代入计算P值，可通过P值的正负来确定压表的摆动方向。

4）计算实例。某零件使用重庆机床YK4232剃齿机进行加工，精测报告中显示fHb左和fHb右的平均值分别为－6.9μm和13.2μm。试采用简化公式计算锥度和角度的调整量。

锥度调整量计算。简化计算公式为H＝[（fHb左＋fHb右）/2]×80，式中fHb左和fHb右均要以正负值代入，代入得H＝[（－6.9＋13.2）/2]×80＝252μm，可通过H值的正负确定压表的调整方向。

角度调整量计算。简化计算公式为P＝[（fHb左－fHb右）/2]×10，式中fHb左和fHb右均要以正负值代入，代入得P＝[（－6.9－13.2）/2]×10＝－100μm，可通过P值的正负确定压表的摆动方向。

4 结束语

采用简化的调整量计算方法（包括剃齿机锥度、角度及鼓形机构），可极大地减少零件换产时的调整次数和精测次数，提高换产效率。该方法已经过加工现场的验证，能够有效可靠地指导换产加工中的机床调整。