成型磨齿齿根磨糊磨裂分析

成型磨齿齿根磨糊磨裂分析

严锋辉,王炳荣

陕西法士特齿轮有限责任公司工艺研究所  宝鸡722409

【摘要】本文通过分析磨糊磨裂产生的机理及特征，总结出磨糊磨裂的改善措施。通过分析切削参数及砂轮修整对磨糊磨裂的影响，探讨如何选取合适的切削参数。通过分析齿根处留量情况，分析齿根磨糊磨裂产生的原因，并依据原因提出相应的解决措施。

【关键词】齿根余量、切削参数、磨削原理

1、磨齿磨糊磨裂产生的原因

磨削过程中不可避免的会产生大量的磨削热，一部分被冷却液带走，另一部分被传导入被加工齿轮的浅表面层内，并快速使齿轮的表层温度升高。在磨削热大量产生时会在齿面浅层形成回火层，在磨削特别异常时，甚至可达到相变乃至熔化温度，经冷却液激冷形成二次淬火层，因此便形成了磨齿烧伤。

2、成型磨齿磨削原理对磨糊磨裂的影响

成型磨齿在具有适应范围广，加工精度高，齿形齿向修形方便等优点，近些年被大量采用。特别在大中型模数齿轮、长轴齿轮、少齿数齿轮的磨削加工中成型磨齿优势更为明显。

由于在齿轮粗加工预留磨削余量时通常采用由齿顶至齿根在齿厚方向等余量的方式，如图1所示。

图1          

在磨削齿轮过程中砂轮做一定量径向进给时，齿轮齿面上各点得到的法向进给量也会不同，如下图2所示，从齿顶到齿根随着压力角的减小而减小。在磨削过程中采用径向进给方式，在给定一定进给量时，齿形顶部的进给量远远大于齿形根部的进给量，要想磨掉齿形根部的毛坯余量，相对齿形顶部相同的毛坯余量则需要很大的径向进给量，由此造成在磨齿时会出现砂轮尖部过早的与工件齿形根部接触，并且伴随着整个磨削过程中砂轮尖部一直在工作。

图2

齿形的顶部则在初始进给量时留有很大一段空行程，制约了磨齿加工的效率。同时由于砂轮尖部参与磨削加工时间过长，将会导致新修整好的砂轮总是尖部开始磨钝变黑砂轮钝化后，原来的磨削就变成了挤压、摩擦，从而产生大量的热量，造成齿根部烧伤。在整个磨削过程中一直存在，且有恶性循环的趋势。砂轮越是参加磨削少的部位，却越能被良好的修整，砂轮越是修整不良的地方却一直在磨削工件。

基于上述原因在现场调整过程中我们采用增加减小间隔齿数，增加砂轮修整量来保证不发生齿根磨糊磨裂，如图3所示。

图3

3、零件齿根部变形对于磨糊磨裂的影响

经过热处理后齿轮根部会出现变形情况，如图4所示，齿根圆最大最小相差0.07，齿向差值0.08。如果按照理论热前热后留量的输入砂轮退刀量会导致粗磨进刀量过大，有磨糊磨裂的风险。

图4

现场经过反复采集数据进行验证，可以得出以下计算方法：

磨前公法线=滚齿公法线+fhβ最大值+Fp+0.25,其中0.25为预留安全行程

同时增加走刀速度，尽可能减少砂轮与零件磨削部位的接触时间。具体调整见下图5所示：

图5

4、结论

通过以上分析可以得出成型磨加工原理及粗磨阶段磨削参数对于磨糊磨裂有很大影响，基于上述原因通过合理的设置修整间隔齿数、修整量及调整粗磨阶段走刀速度及进刀量可以有效改善磨糊磨裂。

参考文献：

1.《齿轮啮合理论简明教程》，天津大学出版社，王树人， 2005年9月；

2.《磨削原理》，西北工业大学出版社，任敬心， 1988年6月。

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