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一种高效齿轮加工方法及设备研发

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本发明提出了一种齿轮磨削加工方法及设备。加工方法是利用砂带磨削的高效率,使砂带沿着齿轮的齿宽方向做高速运动实施磨削,砂带相对于齿坯做展成运动,依次磨削每个齿槽齿面,并使砂带相对齿面母线做轻微摆动,实现鼓形齿面的修形;本发明还提供了实现上述磨削加工方法的设备,包括床身、升降台、齿坯旋转分度头、齿坯平动工作台、齿坯倾角台、砂带进给工作台、砂带偏摆旋盘,由数控系统控制各部分联动,并进行砂带磨损量的补偿,只需更换合适的压磨板和导带轮或者导向器,就可以实现各种齿轮的加工,不需要使用碟形或蜗杆形状的砂轮,具有高的加工效率和加工质量。齿轮加工有成型铣刀铣齿、滚刀滚齿、蜗杆砂轮磨削等加工方法,单件生产还可以用电火花线切割直齿齿轮;其中滚齿后剃齿或者磨齿的工艺路线,是最为典型的工业化批量生产方法。但是剃齿加工只适合软齿面,无法加工热处理后的硬齿面,并且剃齿刀制造精度要求高,价格昂贵。磨齿一般采用碟形砂轮或者蜗杆砂轮与齿坯做展成运动,进行齿面磨削,一般用于剃齿或热处理之后的精加工。无论是采用碟形砂轮还是蜗杆砂轮,其与齿面之间接触属于硬性点接触,不仅磨削效率较低,磨削热量也不容易散发,会产生热变形甚至表面烧伤。而砂轮磨损后影响齿形精度,需要通过频繁修磨补偿其磨损。砂带磨削是一种非常高效的加工方法,并且发热量较小,工件表面不会烧伤,加工效率远超砂轮磨削,几乎接近普通切削加工的效率;高速运转的砂带惯性小,安全系数高,不需修整,更换方便,并且加工精度表面质量也能达到高精度的要求。本发明提供的方法和设备,采用多轴数控联动磨削,砂带的磨耗可以通过数控系统进行补偿,数控联动分度通过电子挂轮实现,加工过程仅需程序控制,克服了机械挂轮的间隙、运动的不平顺,使齿轮加工设备制造变得简单,简化了机械结构,提高了可靠性,大大降低了高精度齿轮的制造成本,市场前景非常广阔,除汽车、水电、冶金行业外,在石化、建材、航空航天、海洋工程、桥梁、环保设备以及模具等行业中,齿轮也有很大的市场。如目前我国的海洋工程行业,已经建成超过50座石油钻井平台,国产化率达到75~85%,还计划要在南海、北部湾、渤海新建有相当生产能力的海上钻井平台。海上平台对各种齿轮和其他锻件都有较大的需求量。目前资金需求为100万元用于产品研发。