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基于精雕系統的精密弧面齒輪加工

2022-3-11 來源：北京精雕科技集團有限公司作者：張歡龍

1. 序言

齒輪在機械傳動中有著重要的作用，在工業、農業機械領域有著廣泛的應用。目前齒輪產品基本分為 3 類 : 車輛齒輪、工業通用齒輪和工業專用齒輪。其中車輛齒輪根據不同車輛又可以分為汽車齒輪、摩托車齒輪、農用車齒輪、農機齒輪和工程機械齒輪 ; 工業通用齒輪主要是齒輪減、變速箱，包括圓柱齒輪變速箱、圓柱 - 圓錐齒輪減速箱等;工業專用齒輪分為高速齒輪、船用齒輪、石油化工機械專用齒輪及建材磨機齒輪等。按照齒輪產品的檔次來分，高、中和低端產品的比例大約為 25%、35% 和 40%; 按照生產高、中和低端產品的企業來分，其比例大約為 15%、30% 和55%。2017 年，我國齒輪產品進口額約為 160億美元，其中對高精度齒輪的需求占比逐年增加。目前國內生產的中低端齒輪產品和部分高端產品就能滿足消費端需求，而汽車自動變速器、機器人精密減速器等高精度齒輪傳動裝置還不能滿足需求，仍大量依賴進口。

2.傳統齒輪加工情況

各種齒輪的加工工藝比較見表 1。

表 1　各種齒輪的加工工藝比較

目前，國際高端齒輪市場上的制造企業有 :美國格里森、德國皮特勒、德國維拉（WERA）、日本那智不二越以及瑞士萊斯豪爾等。隨著產品逐漸向多品種、小批量發展，采用通用數控五軸機床加工齒輪成為近兩年來新的熱點問題。尤其是滾齒加工，一般是定制專用滾刀來進行加工，這種加工方式的優點是 : 適合批量大、品種少的場合。但是對于品種多、量少的場合就存在劣勢 :定制滾刀的價格昂貴，不能適用于各種尺寸、形狀變化的齒輪。

3. 弧面齒輪結構及技術參數

北京精雕設備由于擁有強大的在線檢測、在線補償技術，所以結合五軸聯動功能，已經在精雕齒輪加工中嶄露頭角。下面以精雕換刀機構上的精密弧面齒輪加工為例，說明精雕設備在加工精密弧面齒輪上的優勢。精雕設備原有換刀機構購自海外制造商，在承接手機外形零件加工時，由于需要高頻率地換刀，所以當次數在 3 萬次以上時，開始出現故障。基于上述情況，北京精雕利用自有設備嘗試加工換刀機構的弧面齒輪（見圖 1）獲得成功。經現場驗證，換刀次數在 10萬次以上，都沒有出現故障。