Y54插齿机上插制轴齿斜齿轮的精度保证
图1
某汽车变速箱的中间轴为轴齿结构，如图1所示，其材料为20CrMnTi，锻造后正火硬度为156～207HB。C档齿轮参数，模数m=3～5mm，齿数Z=21，螺旋角b=18°，右旋，压力角a=22.5°。在加工C档齿轮时，必须在斜齿插齿机上加工。
C档齿轮的齿形加工采用插齿—径向剃齿工艺，热处理渗碳淬火后的最终精度要求达到8级(GB10095—88)。剃齿后齿轮精度可提高1～1.5级，而热处理渗碳淬火后则使齿轮精度下降1～2级。综合考虑，制订插齿工序应达到的精度为6～7级之间，具体要求为：齿形误差∆ff≤0.01mm，齿向误差∆Fb≤0.01mm，公法线长度变动量∆Fw≤0.025mm，齿距偏差∆fpt≤0.012mm，齿距累积误差∆Fp≤0.04mm，齿圈径向跳动∆Fr≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2µm。
为了节约，我厂将一台产于70年代初期的Y54插齿机进行了维修改造，并优化工艺系统达到了斜齿轮插削工序的产量和质量要求。具体如下。
1 机床修理及蜗轮副调整安装
众所周知，插齿加工比滚齿加工的齿距累积误差∆Fp、公法线长度变动量∆Fw大得多，这是因为插齿机传动链上(刀具至工件)有两套蜗轮副所致，即刀架(刀具)蜗轮副和工作台蜗轮副(分齿蜗轮副)：而滚齿机只有一套工作台(分齿)蜗轮副。蜗轮副的齿距偏差、齿距累积误差对被加工齿轮的齿距误差、齿距累积误差影响最为敏感。
因此，在维修时除了更换必要的易损件、刮削导轨恢复精度外，着重对蜗轮副用“误差抵消法”进行修复调整，提高了机床精度。
拆卸Y54插齿机上两套蜗轮副，清洗去毛刺后，蜗轮在PESU640齿轮测量中心上测量，发现磨损量虽然较大，达0.40mm左右(齿厚)，但每齿的磨损比较均匀，这是因为蜗轮转速较慢，润滑情况良好的缘故：但测出的齿距累积误差较大，分别为∆Fp工=0.09mm，∆Fp刀=0.065mm，其误差曲线如图2所示。
因为蜗轮的齿形磨损较均匀，故不用更换，也不必修复，以节省工作量和资金。而蜗杆转速高，磨损量大且不均匀，需重制，在Y7520W螺纹磨床上与蜗轮进行配磨，达到规定接触要求为止。
图2
彭东林等所著《插齿机刀具合理选择与机床精度提高》(刊于《制造技术与机床》1998年第1期)一文献指出，插齿机传动误差主要取决于刀架蜗轮副和工作台蜗轮副，如能使刀具蜗轮副的累积误差与工作台蜗轮副的累积误差相抵消，就可有效地提高插齿机精度。基于上述思路，在安装两套蜗轮副时，用实际试切齿坯的方法，即切一只齿坯测出齿距误差，然后固定分齿蜗轮，转动调整刀具蜗轮，经数次切削齿坯调整刀具蜗轮，就可使两套蜗轮副的齿距累积误差抵消至最小程度(这时误差曲线刚好相差180°)，从而使被加工齿轮的齿距累积误差达到最小值，机床的精度也提高了。两套蜗轮副合成误差曲线如图2所示。蜗轮副的安装，除了采用“误差抵消法”外，还须注意保证径向跳动，轴向窜动等项目要求。
2 机床的改装
机床的改装包括三个方面：螺旋导轨、加高、工作台主轴内孔加大。
螺旋导轨 插削斜齿轮的运动，除具备插直齿的所有运动外，还须辅加一个运动，即刀轴(刀具)的附加旋转运动，这样才能使斜齿插齿刀与被插齿轮形成对啮关系，从而插出斜齿轮。
刀轴的附加旋转运动靠螺旋导轨来实现，螺旋导轨分固定、滑动两部分。滑动螺旋导轨由HT300灰铁材料制成，装在刀轴上部的锥体上：固定导轨由三片组成，中间一片用以调整导轨面磨损后的间隙(相当于镶铁)，用HT300灰口铸铁材料制造即可，旁边两片导轨用锡青铜制造，若无条件，也可用耐磨铸铁制造，固定螺旋导轨安装在刀架蜗轮副的内孔表面。滑动、固定螺旋导轨面上都应开有油槽，以便正常润滑，防止拉伤、咬毛(甚至咬死)而影响精度(甚至不能工作)。
螺旋导轨的设计制作先按给出的齿轮、插齿刀参数计算出螺旋导轨的导程为
Px=Px0=
pmz0
=
pmtz0
sinb
tanb
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