４.線切割對齒根轉(zhuǎn)接處進(jìn)行預(yù)處理
針對齒根處燒傷的原因，在加工時(shí)可以采用割齒的方法對齒根轉(zhuǎn)接處（見圖2）進(jìn)行預(yù)先處理，提前去除加工余量，避免磨齒時(shí)此處燒傷。根據(jù)齒輪的嚙合原理，在不影響齒輪副正常嚙合的情況下，對齒根轉(zhuǎn)接處進(jìn)行預(yù)處理，由齒輪參數(shù)可以計(jì)算出轉(zhuǎn)接處位于基圓以下，按共軛齒輪嚙合時(shí)的工作圓計(jì)算出工作圓半徑為
R1＝m（z－2）/（2cosδ）
式中，m是模數(shù)；z是齒數(shù)；δ是相嚙合齒輪頂圓上的壓力角（°）。
圖2 齒根轉(zhuǎn)接處示意
經(jīng)計(jì)算得出齒輪工作圓尺寸，如圖3所示。
圖3 齒輪工作圓尺寸
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可在齒輪工作圓φ56.7mm以下到齒根圓φ52.6mm部分進(jìn)行0.15mm的過切偏移。這是因?yàn)樵摬糠譀]有漸開線，不參與零件的嚙合，對齒輪副的嚙合不會產(chǎn)生影響。齒根轉(zhuǎn)接處偏移量如圖4所示。進(jìn)行線切割割齒時(shí)，在此處的偏置容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)最后進(jìn)行磨齒加工時(shí)，所加工部分僅僅是齒輪的漸開線工作齒廓，不對齒根轉(zhuǎn)接處進(jìn)行磨削加工，既保證了齒輪的加工精度，又避免了局部燒傷。
a）尺寸
b）示意
圖4 齒根轉(zhuǎn)接處偏移量
5、磨齒砂輪的選擇
對于大模數(shù)齒輪，由于磨齒砂輪和齒面在磨削時(shí)接觸面較大，而粉末冶金材料在滲氮后組織會發(fā)生顯著變化，材料本身的多孔性會導(dǎo)致砂輪表面出現(xiàn)微觀疲勞，所以當(dāng)砂輪從孔到固體顆粒往復(fù)移動時(shí)，磨料持續(xù)受到?jīng)_擊，持續(xù)的小沖擊導(dǎo)致砂粒脫落；多孔性還會降低零件的導(dǎo)熱性，最后導(dǎo)致砂輪切削刃微崩，砂輪不鋒利，磨削過程中尺寸不穩(wěn)定，致使零件發(fā)生燒傷現(xiàn)象。材料的高硬度成了制約磨削精度的主要因素，在砂輪的選擇上應(yīng)考慮特殊磨料及粒度、材料硬度以及砂輪氣孔的變化。
滲氮處理后的粉末冶金材料磨削時(shí)容易黏附，堵塞砂輪，造成磨削過熱，表面完整性降低。要選擇黏附性小、磨損小以及不易堵塞的砂輪。因?yàn)槌尚文X機(jī)不同于展成磨齒機(jī)，其進(jìn)給垂直于加工工件，即徑向進(jìn)給，成形砂輪的形狀等于最終齒形，所以成形磨齒機(jī)砂輪的形狀比較復(fù)雜，切削量在各點(diǎn)不盡相同，它需要更好的保形性能，因而所選砂輪應(yīng)具有較高的硬度，加之磨削容易燒傷，故砂輪需有氣孔。
綜上分析，經(jīng)加工試驗(yàn)，得出粉末冶金磨齒砂輪的選擇建議如下。
1）砂輪磨料選擇特殊陶瓷剛玉5SG磨料。
2）由于表面粗糙度值Ra=0.4μm，所以砂輪粒度通常以100#為宜。
3）陶瓷結(jié)合劑熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性好，防水、耐熱、耐腐蝕、磨損小且可長時(shí)間保持磨削性能，具有多孔性、不易堵塞以及生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，因此粉末冶金齒輪磨削首選陶瓷結(jié)合劑砂輪。
4）在保證齒面表面粗糙度的前提下，盡可能選擇較軟的砂輪。但是由于磨削原理不同，成形磨齒機(jī)的砂輪硬度要稍高于展成磨齒機(jī)的砂輪硬度，因此砂輪硬度為G較好。
5）選用的砂輪型號為5SG100-G15VS3P，規(guī)格為300mm×20mm×50.8mm（外徑×厚度×孔徑）。
6、磨齒加工參數(shù)的調(diào)整
成形磨齒機(jī)為雙面磨削，即砂輪對一個(gè)齒槽的左右齒面同時(shí)進(jìn)行切削，沖程進(jìn)給緩慢，不利于散熱和切削液的進(jìn)入，因此成形磨齒機(jī)對齒面容易造成表層回火及二次淬火燒傷。磨削過程一般分為粗磨、半精磨和精磨三個(gè)階段。粗磨過程進(jìn)給速度為3000mm/min，進(jìn)給量為0.02～0.03mm/r；半精磨過程進(jìn)給速度為2000mm/min，進(jìn)給量為0.01～0.015mm/r；精磨過程進(jìn)給速度為1000mm/min，進(jìn)給量為0.008mm/r。對加工后的齒輪進(jìn)行檢測，得到齒形公差均值為0.0048mm，齒向公差均值為0.0053mm，公法線變動量為0.01mm，能夠滿足圖樣要求。因?yàn)榱慵X數(shù)較少、模數(shù)較大，所以砂輪齒形修得較大，在磨削過程中砂輪的保持性較好。但是由于零件材料較硬，導(dǎo)致砂輪的鋒利性差，磨削時(shí)容易燒傷。經(jīng)試驗(yàn)得出，在進(jìn)行完一次磨削之后，需進(jìn)行一次砂輪的修整，以保持砂輪的鋒利性，減少磨削燒傷。
7、結(jié)束語
針對大模數(shù)粉末冶金齒輪的磨齒工藝進(jìn)行分析和研究，總結(jié)出合適的加工方案，磨齒前對齒根轉(zhuǎn)接處進(jìn)行線切割偏置加工，磨齒時(shí)僅加工齒輪的漸開線工作齒廓，通過砂輪和磨削參數(shù)的調(diào)整，最終解決了該類齒輪的加工難題。
