1 序言
圖1所示為太陽輪軸外形結(jié)構(gòu)及鼓形量。太陽輪軸總長1510mm，軸兩端因加工需要安裝有含中心孔的專用工裝，實際長度更長，超過立式滾齒機(jī)縱向裝夾行程，且工作臺上沉孔小于太陽輪軸左端齒外圓，無法裝夾。目前在經(jīng)過改造的臥式滾齒機(jī)編程過程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備允許輸入的最大滾削鼓形量只有幾千毫米，不能滿足圖樣R33000mm的設(shè)計要求。外協(xié)加工成本昂貴，同時由于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，因此增加了運(yùn)輸成本，并且存在運(yùn)輸磕碰、劃傷等多種潛在風(fēng)險。由于產(chǎn)品為批量化生產(chǎn)，同時為了降本增效，因此進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)在現(xiàn)有滾齒機(jī)設(shè)備上自主加工。
a）結(jié)構(gòu)
b）B齒漸開線外花鍵齒向修鼓
圖1 太陽輪軸外形結(jié)構(gòu)及鼓形量
2 鼓形花鍵加工原理
鼓形花鍵的加工，是通過改變滾刀徑向切削深度來實現(xiàn)的。對于直齒圓柱鼓形花鍵來說，實際切削過程中，滾刀在XZ平面內(nèi)的運(yùn)動軌跡為一較大的圓弧，由于太陽輪軸設(shè)計的鼓形量較大，經(jīng)過改造的臥式滾齒機(jī)數(shù)控系統(tǒng)無法輸入5位數(shù)以上的圓弧半徑，不能滿足圖樣設(shè)計要求。根據(jù)圓是由它的內(nèi)切多邊形無限逼近的結(jié)果[1-3]，擬采用微分圓弧，直線逼近的方法來實現(xiàn)?，F(xiàn)在的關(guān)鍵是微分?jǐn)?shù)量的確定及坐標(biāo)點的計算問題。200mm長度的花鍵加上滾刀的切入、切出距離，按300mm計算，該段圓弧需要分解成多少段直線才能達(dá)到齒輪精度要求。初步確定分解為200段，即每段距離Z值改變1.5mm。
3 坐標(biāo)點的計算及程序編制
根據(jù)零件結(jié)構(gòu)及設(shè)備要求，程序編制時采用相對坐標(biāo)編程。坐標(biāo)點的計算（見圖2）采用相對坐標(biāo)點。坐標(biāo)點計算過程使用Excel程序。
圖2 坐標(biāo)點的計算
程序應(yīng)用計算機(jī)編制，有利于坐標(biāo)點的復(fù)制、粘貼，避免手工輸入大量的數(shù)據(jù)和輸入錯誤數(shù)據(jù)。編好的程序由外部USB轉(zhuǎn)接接口導(dǎo)入加工設(shè)備。
4 樣件的試制及檢測
為了驗證此方法的合理性及可行性，從車間找了一段廢料，改制成與零件同齒數(shù)不同模數(shù)、同長度同鼓形量的花鍵軸，樣件如圖3所示。
a）花鍵軸結(jié)構(gòu)
b）漸開線外花鍵齒向修鼓
圖3 樣件
加工完的樣件上齒檢儀檢測，檢測結(jié)果見表1，其中Cβ為鼓形量，F(xiàn)β為螺旋線總偏差，fHβ為螺旋線傾斜偏差，ffβ為螺旋線形狀偏差。鼓形量110μm小于圖樣技術(shù)要求的150μm，左右兩側(cè)鼓形量均勻一致，但螺旋線形狀偏差ffβ大，齒向形狀波浪較明顯。
表1 樣件檢測結(jié)果（單位：μm）
根據(jù)表1檢測結(jié)果，把圓弧分解成400段，實際加工后對零件進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表2，鼓形量130μm更接近圖樣技術(shù)要求的150μm，左右兩側(cè)鼓形量均勻一致，螺旋線形狀偏差ffβ明顯減小，齒向形狀波浪過渡更加光滑。
表2 零件檢測結(jié)果 （單位：μm）
5 結(jié)束語
經(jīng)產(chǎn)品加工驗證，本次技術(shù)創(chuàng)新打破了數(shù)控編程系統(tǒng)的圓弧半徑限制，完成了風(fēng)電超長太陽輪軸大鼓形量花鍵的批量化加工，不僅滿足設(shè)計要求，而且節(jié)約了制造成本，同時得出以下結(jié)論。
1）在臥式滾齒機(jī)上，通過應(yīng)用直線逼近圓弧的方法可以解決大鼓形量花鍵的編程與加工難題。
2）微分大鼓形量圓弧軸向距離分割在0.75mm精度時，能夠滿足齒輪制造的精度要求。
