引言

        為提高齒輪承載能力與使用壽命，有關機械設備早已采用了硬齒面齒輪，特別是批量生產的中等模數(shù)汽車齒輪與機床齒輪，由于它們熱處理后的精度普降1級左右，且齒面粗糙度也不符合要求，為此，雖進行了不少精整法的研究，但最有希望普及用于生產的是電鍍CBN珩磨輪的珩齒法和磨齒法，特別是蝸桿磨齒法。就電鍍珩磨輪的結構設計、齒形參數(shù)的優(yōu)化設計、珩磨輪壽命的延長、電鍍新工藝等問題，仍有不少值得繼續(xù)改進或研究的必要，例如，格里生公司開發(fā)的五軸聯(lián)動數(shù)控螺傘齒輪珩齒機，就是采用的電鍍CBN盤型珩磨輪。

電鍍CBN珩磨輪的齒面設計

        珩磨輪與剃齒刀的加工過程，都遵循著螺旋齒輪副的嚙合原理，只是其中一個是齒輪形刀具，另一個是被加工齒輪而已。今研究的問題是用一個螺旋齒輪形CBN珩磨輪加工(嚙合)一個直齒輪，并分析二者的嚙合過程。加工嚙合過程中，在刀齒面上的接觸點跡(接觸線)是一條空間曲線，而在輪齒面上則是一條平行于其端面的漸開線。就刀齒而言，只有每個端面刀刃(屑槽與齒面的交線)與接觸線交點才是剃削過程中的一個切削點，即每一整條端面刃上只有一點參于切削。同理，珩磨輪的CBN刀齒面上，也只有齒寬內各端面齒形與接觸線的交點才有珩磨作用，即接觸線外的CBN刀齒面均不參與衍磨。總之，就刀齒刃和術磨齒面都不能物盡其用，是極大的浪費。

        為使珩磨輪的CBN齒面均有珩磨作用，借鑒了我們曾研制的單刃剃齒刀的設計理論，對該CBN齒面進行修形設計。該修形設計理論的目的是:根據(jù)齒輪空間嚙合原理，將斜齒剃齒刀或CBN衍磨輪與被加工齒輪嚙合運動時在刀齒端面上的接觸線轉換在刀齒的端面中，并為磨齒方便把它最優(yōu)擬合為近似漸開線的一條平面曲線。這個平面曲線必然與其加工的直齒輪齒面上的一條空間曲線(即二者的接觸點跡)。由此可見，這兩類刀具加工時的運動參數(shù)相同,但其接觸點跡在刀齒與輪齒面上的形式恰完全相反。在此應該特別指出的是刀齒上的端面切削刃和衍磨輪齒的端面廓形上的CBN磨粒，都是沿廓形或刃形逐點加工的。對珩磨輪來說，這就是使其全齒面物盡其用的理論根據(jù),亦即本研究主要解決的問題。

CBN珩磨輪齒面設計方法

        加工斜齒輪時，可用直齒珩磨輪。本文主要研究的是加工硬齒面直齒輪的CBN珩磨輪。參照單刃剃齒刀的設計理論,首先建立衍輪與被珩輪在嚙合過程中的坐標系，通過坐標變換及一系列分析和推導，可求得刀齒與輪齒的嚙合方程式。由此求出輪齒面上的接觸線方程式。同理，根據(jù)相關參數(shù)及坐標轉換，求出刀齒端面內的接觸線方程式。接觸線上由齒頂?shù)烬X根的一段曲線就是理論刃形曲線?？隙ǖ卣f，這個刃形不是漸開線。為了磨齒方便起見，曾根據(jù)求出的方程式編制了PICM程序,它可依據(jù)各相關參數(shù)方便地求出單刃剃齒刀和CBN衍磨輪刀齒端面內的廓形〔即刃形)。

        硬齒面用的CBN珩磨輪基體或軟齒面用的各種剃齒刀，我們都是在Y7125磨齒機上磨齒的，其磨齒原理就是齒條與齒輪的嚙合原理。砂輪工作面的軸向廓形，就是假想齒條的一個直邊齒廓。磨漸開線標準齒輪時，這個直邊齒廓的齒形角(壓力角)為20°。現(xiàn)在刃磨似漸開線的珩輪基體齒形或單刃剃齒刀的刃形，我們利用從程序迅速求出的實用刃形(刀齒面廓形〕就可以同齒形角#20。°的近似邊廓形的齒條相嚙合。也就是只要把砂輪軸向工作廓形整修成具有一定壓力角〈齒形角〉的直廓，就可磨出近似端面漸開線齒廓的珩磨輪基體或單刃剃齒刀的刀齒廓形〔即刃形)，其誤差可忽略不計。磨齒時只要根據(jù)修正后的壓力角(直邊廓形的齒形角〉調整磨齒機安裝角，即可磨出符合要求的珩磨輪基體，然后再鍍磨粒。根據(jù)具體參數(shù)求出的修正壓力角。

        鑒于中等模數(shù)齒輪剃齒或珩齒時，其齒面接觸區(qū)沿齒向的寬度一般小于10-11mm,為了節(jié)約CBN磨料，并使全刀齒面上的磨料物盡其用，我們根據(jù)前述理論研制成一種組裝式珩磨輪。主要由齒輪形刀體1、壓板3、珩磨輪基體2組成，并用定位銷4定位、6個螺栓5緊固。其中1、3的齒面有一定的硬度，寬約4mm，僅起導向作用。珩磨輪的機體2是可換的，基體2的端面齒形是用?冗從程序設計的，寬約10~11mm，僅其齒面上鍍有磨粒，供珩磨之用;同時;為了容屑和減小珩磨時的接觸壓力，便于磨粒切人，還在基體2上開有兩個容屑槽，其形成的側刃還有刮衍切屑的作用。

珩磨輪基體的電鍍工藝及珩磨性能試驗

        為了保證CBN鍍層與基體刀齒面的結合強度，我們開發(fā)了利用鎳鐵合金鍍層的擴散時效處理方法，使元素互擴散，從而提高了鍍層與基體的結合強度。其電鍍液配方、電鍍參數(shù)、工藝方法可參看參考文獻。

結束語

       研制的衍磨輪刀齒面上全部磨粒能物盡其用,且刃形〈端面珩磨刃〉正確，刃磨工藝簡單，試驗證明了PICM程序的運算可靠、實用。2)由于這種新設計的珩磨輪參考了單刃剃齒刀的設計方法，刀齒與輪齒面的接觸區(qū)要小的多，所以，不僅珩削能力大為提高，而且刀具壽命更長。3)珩磨輪基體是可換的，可退鍍后重鍍，使其基體多次利用，減低刀具成本。