磨齿机是用于淬硬齿轮、精密齿轮和齿轮刀具的齿形精加工机床,其工作精度范围为6~2级/GB10095—88。
磨削渐开线齿形的方法主要分展成磨削法和成形磨削法两种,实现展成运动(展成渐开线齿形)的机构有:
1) 钢带-滚圆盘机构。
2) 丝杠副-交换挂轮-蜗轮副机构
3) 电子齿轮箱-机械传动副(高精度齿轮副)
4) 数控伺服-机械传动副(高精度蜗轮副等)。
为加工出全部齿圈上的齿形,磨齿机必须具有分度运动,分度运动有单齿断续分度和连续分度两种方式,实现断续分度运动的机构有:
1) 马氏机构-交换挂轮-分度板;
2) 液压缸-分度板
3) 电机-叫换挂轮-分度板;
4) 交换挂轮-分度蜗轮副
5) 数控伺服-分度蜗轮副。
为在工件齿轮整个齿宽上磨削出齿形,砂轮和工件沿工件轴向须有一相对运动(大平面砂轮磨齿机除外),该运动有高速冲程运动和慢速走刀运动两种方式。为使砂轮经常保持正确的工作截形,对于采用普通砂轮(电镀CBN砂轮除外)的磨齿机。一般都装备砂轮修整器和砂轮修整后或磨损后的自动补偿装置。此外,为实现齿形齿向的修形磨削,一般磨齿机都带有相应的修形机构,近年来润滑,冷却和吸雾等辅助装置愈来愈完善,因它们也是影响加工精度、效率、质量和环境污染的极为重要的因素。
传统磨齿机为了实现砂轮与工件之间的相对运动—齿形展成运动,齿向展成运动、分齿运动、齿形和齿向修形运动,以及为适应工件参数的调整运动等均可采用传统的机电液结构,不可避免地带来结构复杂,附件多等缺点,限制了工作精度和生产率的进一步提高。
70年代末,80年代初,世界上一些著名磨齿机生产厂家相继推出了数控磨齿机,以后由于CNC和CAD技术,金刚石滚轮修整技术和CBN砂轮磨削技术的成熟,以及其他相关技术的发展,新一代磨齿机与传统磨齿机相比,在效率、精度、柔性和机床结构以及环境污染处理等方面都有了突破性的进展。不仅大副度地提高了效率和精度等级,机床工作的可靠性,工艺适应性,操作的方便性和自动化程度等也大大提高。
随着磨齿机制造技术的进展,齿轮加工工艺也产生了相应的变革,即在满足技术要求,生产率和成本要求的前提下,愈来愈多的企业开始采用磨齿工艺。
近10年来,磨齿机的发展动态和趋势如下:
1) 高效高精度数控磨齿机—数控蜗杆砂轮磨齿机、数控成形砂轮磨齿机,是磨齿机的发展趋势。
2) 数控技术,CAD/CAM技术,CBN砂轮磨削技术,金刚石滚轮修整砂轮技术以及机床的模块化设计技术逐步提高和完善,缩短了数控磨齿机的商品化进程,加速了传统磨齿机的改进,柔性化,专用化和具有特殊功能的变型产品不断推向市场,以满足不同用户的需要。
3) 各种提高效率和质量的新技术不断开拓,如深切缓进给磨削,在线测量工件精度,并反馈至数控系统作小调整,砂轮动平衡的随机监测和平衡,自动或手动按钮进行工件对中等。
4) 机床的辅助设施,如温控、防护和吸雾、冷却液过滤,上下料装置等不断完善。
5) 尚未数控化的传统磨齿机不断利用其他新技术进行改造,如金刚石滚轮,CBN砂轮,深切缓进给技术等,也获得长足的发展,在市场上仍占有一定份额。
磨齿机可按不同的方式进行分类。按加工对象可分为渐开线圆柱外齿轮磨齿机,渐开线圆柱内齿轮磨齿机,摆线齿轮磨齿机和锥齿轮磨齿机,按采用的砂轮类型,可分为碟形双砂轮型,锥面砂轮型,蜗杆砂轮型,成形砂轮型及大平面砂轮型等多种,按机床的布局可分为立式和卧式。按磨齿原理可分为展成磨齿机和成形磨齿机,按磨齿精度可分为普通,精密和高精度。此外,还有用来满足某些特殊需要(如少或多齿数、齿条、超高精度等)的磨齿机。
表3-23~表3-28给出了各种类型的磨齿机及其适用范围。