本文主要针对硬齿面斜齿轮轴在渗碳淬火后，轮齿齿面磨削过程中可能出现的干涉情况，通过分析与测算，并提出解决办法。

齿轮作为传达动力和旋转的机械要素，是传动装置中一种重要零件，要实现齿轮的性能要求，就必须要提高齿轮精度来保证其高质量传动。硬齿面的磨齿齿轮传动具有传动平稳、噪音小、寿命长，适合大功率重载荷等特点。磨齿作为淬硬齿轮的最终加工工序，也是齿轮最重要的精加工工艺，磨齿不仅可以改善齿面粗糙度，有效降低噪音，主要用于消除热处理后的变形和纠正齿轮磨前的各种误差，获得较高的精度。我公司生产的矿用减速器齿轮，其齿轮精度要求为5级。在磨齿加工过程中，对于齿轮轴来讲，由于齿轮轴设计尺寸要求，空刀槽有限，砂轮容易进刀时、出刀时触碰到轴高出的台阶部位，导致无法进行磨齿或者无法对磨成有效齿宽，轻则砂轮损毁、崩碎，严重的甚至会造成工件报废、撞坏机床、损坏机床精度、碰碎的砂轮碎块飞出，导致事故发生。所以针对磨齿机磨削齿轮件干涉的原因分析及问题解决就显得尤为重要。

因矿用减速器要求齿轮具有较高的承载能力，我公司生产的齿轮类零件均为硬齿面渐开线齿形齿轮。设计方面，磨齿粗糙度要求Ra0.8μm；齿轮工艺方面，严格按照“滚齿——渗碳淬火处理——磨齿”过程执行，其中磨齿工序由德国霍夫勒RAPID 800磨齿机来完成。

磨齿时砂轮大小可根据需要进行修整，对同一参数的齿轮轴磨齿时，砂轮越大越容易发生干涉，但在不产生干涉的情况下，选择较大直径的砂轮，又能够提高磨齿效率。为避免损坏磨齿机修整金刚石、修整器及法兰盘，磨削砂轮（见图1）直径不得超过表1规定的范围。

齿轮磨削干涉的原因分析与测算

在加工过程中，如果磨削砂轮与机床或工件间发生干涉，导致无法进行磨齿或者无法对磨成有效齿宽，轻则砂轮损毁、崩碎，严重的甚至会造成工件报废、撞坏机床、损坏机床精度、碰碎的砂轮碎块飞出，导致事故发生。所以针对磨齿机磨削齿轮件干涉的分析及问题解决就显得尤为重要。

对于斜齿轮轴，为了不使轴承承受过大的轴向力，斜齿轮传动的螺旋角β不宜选得过大，通常β值在8°~20°之间。磨齿前应充分考虑砂轮的入/出刀时是否存在干涉情况。经实际测算，随着斜齿轮螺旋角β增大，磨齿时砂轮的入刀点和出刀点（如图2所示）沿齿宽B方向的上、下方超越行程x值也随之增大。经过测算，当螺旋角β≤20°时，只有x值≥20mm时，才能对不同螺旋角的齿轮轴完成磨削。如果图纸技术要求对齿长两端进行修形，还需相应地增大x值。而当直齿轮轴磨齿时齿宽B方向向下超越行程x值≥7mm时，不存在干涉现象，砂轮可以安全退出。

图2斜齿轮轮齿（局部）

磨齿加工速度较快，磨齿过程中砂轮与齿面的摩擦产生的热量大。而磨齿油既可以起到的冲洗、冷却和润滑的作用，又可以有效降低齿轮轮齿被灼烧的几率。这就必须充分考虑砂轮两侧的润滑油管（铜质、固定），在磨齿过程中，砂轮两侧的润滑油管又很容易与机床上顶尖座发生干涉，这种可能性发生在砂轮入刀之前。

如图3所示，经实际测算，得出以下关于入刀点与出刀点时所需要注意的两点结论：

①入刀过程：无论是直齿轮轴还是斜齿轮轴，图示（图3）中距离A至关重要，只有当磨削砂轮的中心轴线与所需磨削的齿轮轴（或顶尖中心）之间的距离A值≥175mm时，才能确保安全的情况下，保证砂轮入刀时不与磨齿机上顶尖座干涉、冷却油管安全，方可完成磨齿工序。

②出刀过程：齿轮轴齿宽方向的下端面距该轴的下端间L值的尺寸与齿轮轴轴径、卡箍及砂轮直径大小有关，为避免机床部件（如下顶尖座、卡箍）发生干涉，编制工艺指导文件时就必须考虑预留有足够长的工艺台（完成磨齿工序后加工掉），经过参与磨削加工过程的验证，只有当L值≥210mm时，可以保证完成整个齿宽方向上的磨削，砂轮能够安全退出（退刀过程）。

以Dx=ф260mm砂轮为例，磨齿行程示意图如图3。

齿轮轴磨齿干涉解决办法

在设计齿轮轴或编制齿轮轴加工工艺时，在磨齿工序上需要重点考虑，需要按照上述方法严格测算和验证是否干涉，然后确定是否需要进行尺寸修改或寻求别的解决办法。为了避免磨齿过程发生以上干涉的情况，可采用以下措施：

①齿轮轴尺寸结构无法改变的前提下，运用上述方法进行干涉测算，在保证不影响齿轮啮合的情况下，适当的将减少齿宽B或会发生干涉轴肩尺寸。

②针对斜齿轮轴工艺编制疏漏考虑不全面、维修齿轮轴需进行磨齿的情况，或已经造成齿轮轴台阶与机床砂轮产生干涉的情况。经过分析计算，可采取焊接相应长度的工艺台的方式进行解决（如图4），需对焊接工艺台进行修正，过程如下“找正齿顶外圆，车成工艺台外圆（用以装夹卡箍），车成工艺台中心孔，修研两端中心孔后完成磨齿工序，车掉工艺台”。

图4齿轮轴焊接工艺用台

综上，通过对斜齿轮轴磨齿工序的干涉分析及解决的探讨，为齿轮轴工艺文件的编制提供了前提条件，包括需要预留多少工艺台合适，做到既不造成过多浪费又满足加工要求，以及砂轮的大小的确定，减少了砂轮的消耗量和金刚石滚轮的磨损等，以进一步提高磨齿效率。反之，也有助于设计人员对设计尺寸的充分考量，有效避免磨削砂轮、油管、齿轮轴、机床顶尖座、卡箍间的干涉问题，以避免造成不必要的损失，保护机床不受损的同时，保证齿轮磨齿质量达到设计要求，间接降低了附加成本。

附：齿条磨齿机是如何工作

当部分应用领域对齿条精度的要求越来越高时，仅通过齿条插齿机或齿条铣齿机加工出来的齿条已无法满足要求，高精高效的齿条磨齿机成为了市场的必须品。今天我们来简单了解一下齿条磨齿机都具有哪些高端技术。

先了解一下齿条磨齿机是如何工作

1）因齿条的特殊性，磨齿砂轮一般较宽，一次磨削多个齿槽，此时，磨削负载较大，需要机床刚性足够好，主轴功率足够大。

2）工作台面足够宽，可以实现一次装夹加工多根齿条，这也要求机床具备足够的刚性。

3）采用单片小圆角金刚滚轮，可以满足任意模数，任意齿面要求（有无倒角、非标齿条等）齿条砂轮的自动修整，极大地降低了用户使用成本和操作难度。

AE技术实际上是一种声发射传感器的应用，通过AE技术可以实现工件的自动对中，加工自动余量检测与加工余量分配等，另外AE也是防止撞机的重要技术手段。

动平衡是所有磨削类机床通用的技术，砂轮主轴动平衡不好，会直接影响工件磨削精度，会造成机床加工振动大，磨削精度差。

通过在机检测可以快速输出检测报告，并可根据检测结果进行补偿加工，极大的缩短了由加工——三坐标检测——调整机床——再加工的过程。

机床操作工最关注的是机床的易用性，磨齿机必须具备直观易操作的人机界面、智能化的防错机制与智能化工艺操作流程。

来源：朱海鹏等 齿轮传动、木子清岚齿轮与机床

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