金刚石修整齿轮

为使驱动系统齿轮传动时降低噪声、提高传动平稳性、传动效率、节省燃料油，热处理后的齿轮加工应用了珩磨法与硬齿面精磨法。在大量生产中，此二类高效磨削方法被广泛应用。为使此二法所用的磨具精密成形与得到修整，则应用了在齿面上电镀沉积金刚石的修整齿轮（齿轮形修整器）。精确的金刚石修整齿轮，通过啮合运动可修整磨齿、珩齿的磨具以提高其精度，再用这些磨具精磨、精珩齿轮齿面，达到加工要求。这是一种非常简单的工艺方式，比以前其他方法费时短，效率高。 1. 加工原理 图2右侧为用如蜗杆形状的砂轮磨削齿轮的硬齿面精磨法。如果在被磨削齿轮的位置上，安装修整齿轮，它可在短时间中，使砂珩轮修整成形。用这种方法，即通过砂轮中介力争原原本本地把修整轮的精度复制到齿轮上去，故修整齿轮的齿形精度要求到达μm级。 珩齿法主要用于热处理后提高齿轮表面质量，使齿面粗糙度由热处理后的Ra2.5μm减小到Ra0.63μm以下，并可以消除由轻微磕碰造成的齿面毛刺或划痕，在一定程度上也能纠正齿向与齿形局部误差，用金刚石修整齿轮能即安装在新型磨齿机床上，修整珩磨轮，修整好的珩磨轮就可以珩磨转位过来的齿轮工件。 内齿珩磨机可用圆周加载，径向加载实现单面、双面、径向珩磨，工件作轴向进给运动，啮合轴间距小，加工区结构紧凑，珩磨力直接导向珩磨运动，工艺系统刚度高，重合度可达1—2.6，生产率高可用于成批大量生产。图1所示硬齿面精磨后珩齿，精度更高，除内齿珩磨外尚有外齿珩磨，外齿珩磨机床啮合轴间距大，加工区所占位置大，重合度为1—1.7，外齿珩磨轮也可以用金刚石修整齿轮。 磨齿机常用砂轮有双碟形砂轮，锥形砂轮，蜗杆砂轮。金刚石修整齿轮主要用于修整蜗杆砂轮。 2. 金刚石修整齿轮分类 金刚石修整齿轮，如图三所示，齿数，螺旋角，齿厚（变位后）等。据制造方法不同，分直接电镀法（direct plated type）和反转电镀法（reverse plated type） 图3为 金刚石齿轮形修整轮与工件齿轮的对比图形与实物照片。 （1） 直接电镀法制修整齿轮是在钢的齿轮形状基体表面上直接电镀上金刚石磨粒（电沉积）。用此金刚石磨粒进行完成砂轮齿面精密修整，它的寿命据被磨削齿轮要求精度与加工条件不同而异。一般一个齿轮形修整器可进行400—500次修整，被修整的砂（珩）轮能加工10000—20000个齿轮。到寿命的修整器可以去除其表面磨钝磨粒，再次沉积上新的磨粒以供重新使用。 （2） 反转电镀法修整齿轮是在复制标准齿轮形状母型内侧，电镀上金刚石磨粒（反转沉积固定法）而制成。制造工序复杂费时，齿形精度高，能固定沉积上大的磨粒，如图磨粒全部被镀覆，故此法比直接电镀法修整齿轮的磨粒保持力大，特别适宜于修整齿向承受巨大负荷的硬齿面精磨砂轮的修整。 4.精密电镀沉积技术 在修整齿轮的金属基体上，电沉积金刚石磨粒时金刚石磨粒接触到金属基体由于粒度大小不均匀，修整轮表面磨粒高度也参差不齐，还有也存在未能固定在金属基体上浮在上面的磨粒。 三菱公司基于观察电沉积时磨粒的举动，采用了能将精密分级后的磨粒紧密地结合在金属基体上的精密电镀法，图6显示了修整齿轮轮面的 描电镜（SEM）成像图，图5是过去电镀法与精密电镀法所制成修整齿轮的齿形精度比较。 5.直接法粒度为80的金刚石修整齿轮 磨粒粒度大小一般用筛分法决定，单位面积中网孔愈多粒度号愈大磨粒直径愈小，珩磨加工时过去一直采用小直径的金刚石磨粒（粒度号#120,#170）三菱公司采用了直径比过去大1.5—2倍的粒度为#80的磨粒。如图7可知#80的磨粒直径比#170大两倍，表面积大四倍，且磨粒强度和磨粒在金属基体上的结合力高，因此寿命为#120#170粒度的1.5—2倍，由于同时采用精密电沉积技术，半精整技术齿形修整精度与小直径磨粒一样。图7为不同粒度号的直径大小，结合力评价及实际修整后可加工齿轮数。