在X63W铣床上加工齿轮轴

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摘要: 介绍非标的超长齿轮轴在x63w铣床上的加工方法，利用制作辅助工作台支撑齿轮轴，设计合理的刀具，通过展成法来加工非标的齿轮轴。

关键词: 齿轮轴；X63W铣床；刀具；展成法

Abstract: the article introduces the targets of super-long gear shaft on X63W milling machine processing method, using auxiliary workbench support gear shaft production, reasonable design of cutting tools, gear shaft through generating method to process the target.

Key words: gear shaft; X63W milling machine; The cutting tool; Generating method

中图分类号：TG549.3 文献标识码： A 文章编号：

1. 项目来源

我公司承接了一批轧钢设备制作，本批设备中有一种传动齿轮轴（图1），其模数m=5，齿数z=27，压力角α=30°。由于工件长度为2640mm，远远超出了滚床的加工范围，其压力角也不是常规的压力角，因此本工件加工难度很大。

图1渐开线花键齿轮轴尺寸图

2. 确定加工方案

由于本工件无法在滚床上加工，我们根据公司内现有设备，决定用X63W铣床来加工齿面，但X63W铣床工作台长度为1600mm，无法放下工件，必须设计辅助工作台来支撑工件，同时要设计好齿轮刀具，利用加工齿轮的展成法来加工齿面。

加工工艺布置图如图2。

图2加工工艺布置图

1—辅助工作台 2—分度头尾架3—尾架紧固螺栓

4—工件 5—分度头6—分度头紧固螺栓

7—可双向移动可垂直调整的辅助工作台支持架

8—可调工件支撑架 9—辅助工作台紧固螺栓10—铣床工作台

3. 展成法原理

展成法是目前齿轮加工中最常见的一种方法。它是利用一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓曲线互为包络的原理来加工齿廓的。用展成法加工齿轮的齿廓时，常用的刀具有齿轮型刀具（如齿轮插刀）和齿条型刀具（如齿条插刀和齿轮滚刀）两大类。

以齿轮插刀为例，齿轮插刀的外形就像一个具有刀刃的外齿轮，当我们用一把齿数为z0的齿轮插刀，去加工一模数m，压力角α均与该齿轮插刀相同而齿数为z的齿轮时，将插刀和轮坯装在专用的插齿机上，通过机床的传动系统使插刀与轮坯按恒定的传动比i=ω0/ω=z/ z0回转，并使插齿刀沿轮坯的齿宽方向作往复切削运动，这样，刀具的渐开线齿廓就在轮坯上包络出与刀具渐开线齿廓相共轭的渐开线齿廓来。

在用齿轮插刀加工齿轮时，刀具与轮坯之间的相对运动主要有：

（1）展成运动 即齿轮插刀与轮坯以恒定的传动比i=ω0/ω=z/ z0作回转运动；

（2）切削运动 即齿轮插刀沿着轮坯的齿宽方向作往复切削运动；

（3）进给运动 即为了切出轮齿的高度，在切削的过程中，齿轮插刀还需向轮坯的中心作径向移动，直至达到规定的轮齿高度为止。

此外，为了防止在切削运动中，插刀向上退刀时与轮坯发生摩擦，损伤已切好的齿面等原因，所以在插刀退刀时，轮坯还需有让开一小段距离的让刀运动。

不论用齿轮插刀还是齿条插刀加工齿轮，其切削都是不连续的。

我们此处加工齿轮轴就要利用展成运动。由于m=5的滚刀每圆周上有10个刀槽，因此每个齿面分为10刀加工以保证齿面精度，进刀过程见5.2。

4. 辅助工作台及刀具的设计

首先查阅X63W铣床的最大载荷是2000Kg，工件重约420Kg，分度头及分度头尾架重约100Kg。根据工件总长、工作台刚性要求、操作方便性及最大重量的限制等综合条件，设计辅助工作台如图3。该辅助工作台总长为3530mm，放置工件范围足够，厚度也达到了50mm，工作台刚性可以保证，总重为430Kg，在载荷范围内，以上几点均符合要求。

图3辅助工作台

由于该工作台超出机床工作台太多，因此又增加了支持架（图2中件7），以增加工作台的稳定性。辅助工作台左端8个孔为紧固在原工作台上的螺栓孔，18宽的槽及键是为了保证辅助工作台与机床原工作台的同轴度，槽内6个螺栓孔左边2个装分度头尾架，右边2个装分度头，中间2个为起吊螺孔。

其次必须设计刀具，经计算齿轮的分度圆齿厚为0.5πm=7.85，齿根深为0.75m=3.75，根据参数设计的刀具如图4，刀具用工具磨床制作。

图4刀具尺寸图

5．实践过程

5.1工作前准备

按照图2工艺布置图，先将辅助工作台吊上铣床工作台，用螺栓紧固，右端伸出部分用支持架支撑，并调整好高度，打表校辅助工作台台面是否水平；吊上万能分度头（型号F11160A）、分度头尾架及工件，按图装好，为了保证工件在加工过程中不抖动，在工件下加两个工件支撑架，工件在加工过程中要分齿旋转运动，因此这两个工件支撑架必须可调；在主轴上装好刀具。

5.2加工过程

（1）将刀具中心对准工件正中（见图5-1），碰刀，确定初始位置;

（2）横向移动工作台πm=15.708，先将工件逆时针转动1/Z圈,即一个齿形，再将工作台抬高全齿高1.25m=6.25，进刀（见图5-2）；

（3）分度头传动比为1：40，用手动孔板定位，选用孔板每周上

54孔，经计算每齿需旋转80孔，旋转80孔后进刀加工第二个齿面的第一刀，以此类推直至旋转一周，加工27个齿形所有齿面加工完第一刀；

图5进刀过程

（4）再向左移动工作台2πm/10=3.14mm，再顺时针旋转工件十分之一齿即8孔，进第二刀，所有齿面加工完第二刀后再重复上述步骤，直至10刀完成（见图5-6），这样所有齿面就加工完成。

5.3检验

齿轮轴加工完成后，我们用工具对其检验，所有数据都符合图纸要求。

6.结束语

通过上述方法制作实例，用通用的铣床来加工部分长齿轮轴，操作简便，是一种可行的制作方法，它可以解决部分长齿轮轴无法加工的难点，又完全能保证产品质量，为企业创造了好的效益，值得借鉴。