磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。發(fā)達(dá)國家都用硬齒面齒輪,磨齒成為高精度齒輪的主要加工方法。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN2 級,但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN3~4 級,效率高,適用于中、小模數(shù)齒輪磨齒,但砂輪修正較為復(fù)雜。錐形砂輪磨齒精度達(dá)DIN4-5級,可磨削大齒輪,如德圍Hofier 公司磨齒機(jī)可磨直徑為3.5m ,模數(shù)為32mm的比輪,效率較高。成形磨齒精度達(dá)DIN5級,機(jī)床簡單,生產(chǎn)效率高,最大磨齒直徑為4m , 模數(shù)為25mm,適用于少齒數(shù)、大模數(shù)修形齒、5~6 級精度齒輪的批量生產(chǎn),但成形磨齒的砂輪修整較復(fù)雜、為此國內(nèi)外已研制了數(shù)控修整裝置。
磨齒的主要問題是效率低、成個高,尤其是大尺寸齒輪。所以提高磨齒效率,降低費(fèi)用成為當(dāng)前主要研究方向,在這方面,近年來出現(xiàn)的新技術(shù)有:
( l )改進(jìn)磨削方法如減少磨削次數(shù),壓縮展成長度,縮短磨削沖程。為此Maag 公司提出了“K”一磨削法和Niles公司提出了”雙面磨削法”。Niles 和Hofier 公司生產(chǎn)了剛性好、精度可靠的單砂輪磨齒機(jī),實(shí)現(xiàn)大進(jìn)給量磨削,都提高了磨齒效率。
( 2 )應(yīng)用立方氮化硼(CBN)砂輪高效磨齒CBN 砂輪具有硬度高(比AI203 高一倍多)、耐磨性好、壽命長、精度保持性好、切削性能好、熱擴(kuò)散系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)。因此,用CBN 砂輪磨齒輪比用單品鋼玉砂輪磨削效率提高到5 -10倍,被磨削表面不易發(fā)生燒傷和裂紋、表面呈壓應(yīng)力狀態(tài),疲勞強(qiáng)度高。
在國外用CBN 砂輪可獲得高精度、高質(zhì)量齒輪。如Maag公司的軋機(jī)齒輪軸立式磨齒機(jī),使用CBN 砂輪,變干磨為高生產(chǎn)、高精度的濕磨。格里生公司用CBN 碗形砂輪磨出相當(dāng)于JISO級精度轎車用錐齒輪。日本佐賀大學(xué)用CBN 碟形雙砂輪0o磨削,實(shí)現(xiàn)了超精密鏡面齒輪磨削,精度達(dá)ISO1級。日本小松制作所開發(fā)的CBN 內(nèi)齒輪成形磨齒機(jī)加工的齒面粗糙度可達(dá)Ra=4~6pm。以普通砂輪材料為基體的(CBN砂輪,因其耐磨性好,精度保持性好,可以大大減少砂輪修整次數(shù)。以金屬為基體的電鍍( CBN 砂輪,則不需修正,省去砂輪修正和磨損補(bǔ)償裝置,簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)。CBN 砂輪磨齒比普通砂輪磨齒,耐用度高約50-100 倍,并且可以提高磨削用量、減少磨削次數(shù),易于實(shí)現(xiàn)高精度高效率磨齒,所以適應(yīng)大批量生產(chǎn),特別是用了成形砂輪磨齒和蝸桿砂輪磨齒。德國卡普公司VAG 和VAs 型CEN 成形砂輪磨齒機(jī),磨削一材料為2MnCr5、模數(shù)為2mm、齒數(shù)為15、齒寬為55mm的齒輪,每件儀需2min ,片砂輪土少磨齒輪1000個。日本檻藤鐵工(Kashifuji)CBN蝸桿砂輪磨齒機(jī),采用電鍍CBN 砂輪,磨削直徑為92mm、材料4118 鋼,硬度為58HRC 、齒數(shù)為8 、齒寬為17mm的汽車齒輪,每件僅需1min, 精度達(dá)DIN-5級,一斤砂輪連續(xù)加工36000件齒輪后仍能保持精度。其他如前蘇聯(lián)、意大利(桑浦勝勢利公司R1——370 磨齒機(jī))等國都已應(yīng)用CBN 砂輪磨齒。我國重慶大學(xué)對CBN 磨輪設(shè)計(jì)、電鍍植砂、超硬磨具內(nèi)鍍及CBN 砂輪成形磨削汽車齒輪作了深人研究,己取得良好效果。
(3)磨齒機(jī)采用數(shù)控(C NC)成術(shù)數(shù)控技術(shù)使磨齒機(jī)操作簡便,減少了調(diào)整和停機(jī)時間,提高了效率和自動化程度,獲得廠穩(wěn)定和可靠的精度,使齒輪磨齒工藝發(fā)生了深刻的變革。例如德國Niles 公司和HofLer 公司的CNC 錐形砂輪磨齒機(jī)、胡爾特(HURTH)公司的數(shù)控大平面砂輪磨齒機(jī)、德國、英國的數(shù)控成形砂輪磨齒機(jī)、瑞士、日本的數(shù)控蝸桿磨齒機(jī),意大利SAMPUTENSILI 公司的數(shù)控成形磨齒機(jī)等,磨削過程由數(shù)控控制。
(4)開拓新的磨削原理和磨齒工藝
瑞士賴斯豪爾公司新并發(fā)的RZP200 型磨齒機(jī)采用了環(huán)面蝸桿砂輪磨削的連續(xù)成形磨齒工藝,其效率是普通磨齒法的5倍。
賴斯豪爾公司在RZ301s 數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)上采用深切緩進(jìn)磨齒工藝使機(jī)床的磨齒效率提高5 倍左右,并按需要可磨削各種修形齒輪。此外,還有連續(xù)修正緩進(jìn)給強(qiáng)力磨,金剛石滾輪在磨削時始終與砂輪接觸,對砂輪進(jìn)行整形和修銳。
超高速磨創(chuàng)的發(fā)展,可進(jìn)一步提高磨削效率.德國KAPP 公司研制的磨床,砂輪轉(zhuǎn)速達(dá)60000r/rain,線速度達(dá)250m/s 。德國阿亨工業(yè)大學(xué)正在研究砂輪線速度為50 m/s 的超高速磨削技術(shù)。