基于四轴加工中心的斜齿轮多轴数控加工工艺

　　2.3 夹具的选择

　　在利用四轴加工中心加工圆柱斜齿轮时，需使用专用夹具。装夹时，夹具需固定在四轴加工中心平台上，第四轴装配在夹具上，齿轮毛坯装夹在第四轴上。加工时，每加工一个齿，加工中心便通过控制夹具使第四轴自动旋转一定的角度，接着加工另一个齿，直到所有的齿全部加工完成为止。

　　2.4 刀具轨迹的生成

　　斜齿轮多轴加工编程的核心是生成刀具轨迹，然后离散成刀位点，经后置处理后生成多轴加工程序。实际加工中粗、精加工要分开，粗、精加工基本操作步骤和方法相同，但有时选择的刀具不同。刀具轨迹应包括齿轮齿形粗加工、齿轮齿形精加工的轨迹。

　　2.4.1 多轴加工斜齿轮的刀具轨迹

　　（1）齿坯粗加工。采用轮廓铣削加工中的等高线粗加工，用高强度、大直径的指状铣刀或盘状铣刀去除大部分的加工余量。因为每个齿的轮廓都是相同的，所以可以用相同的加工程序。刀具轨迹生成的步骤为：选择“加工→粗加工→等高线粗加工”加工方法，根据提示拾取加工对象，依次拾取进刀点→加工侧→走刀方向。加工曲面方向为齿槽方向，如有不同可以通过点选箭头起点改变加工方向，确定后，设置加工参数。在粗加工的刀路中设置分层铣深，每层的最大铣深量设为3～5mm，最后得到一个齿槽的粗加工刀具轨迹。

　　（2）轮廓精加工。采用轮廓铣削加工中的等高线精加工，用高强度、小直径的指状铣刀或盘状铣刀去除剩余的材料，选用快速提刀退刀，采用左补偿的刀补方式。轨迹生成步骤为：选择“加工→精加工→等高线精加工”加工方法，拾取方法同粗加工，确定后，设置加工参数。在精加工的刀路设置中不进行分层铣深，以保证最终齿形曲面的表面质量，最后得到一个齿槽的精加工刀具轨迹。

　　（3）补加工或清根加工。为避免切削不彻底，精加工后，利用补加工或清根加工来提高齿轮表面质量和精度。

　　2.4.2 刀具轨迹仿真和代码生成

　　刀具轨迹生成后，需要通过刀具轨迹模拟仿真来检查刀具走位是否正确。检查时，需设置好加工毛坯，观察实际加工情况，检查是否发生过切或干涉等。可以适时进行刀具碰撞及干涉检查以提高生产效率，降低生产成本。

　　完成加工路径轨迹和仿真后，还需生成加工代码，并对生成的加工代码进行后置处理，以适应相应多轴系统加工中心的代码格式要求。

3 斜齿轮的加工

　　3.1 加工斜齿轮齿坯

　　待加工齿坯的具体装夹方法如图３ 所示，其中圆盘即为斜齿轮齿坯。为了减少对工作台的损伤，齿坯下面有专门设计的垫板，加工时需要铣上下端面和齿轮中心。

图3斜齿轮齿坯的装夹 

　　3.2 加工斜齿轮齿形

　　铣齿形时，斜齿轮装夹在分度夹具上，对刀点选择在齿顶圆外圈的最高点。对刀结束以后输入加工程序，启动机床，加工第一个轮齿的轮廓；加工完成后分度头自动旋转，使工件旋转一定角度，加工第二个齿形；加工结束后再旋转一定角度加工下一个齿形。重复上述步骤，直至整个斜齿轮的加工完成。

4 结论

　　目前在普通机床上通常采用具有渐开线齿形的“模数铣刀”逐齿铣出齿轮的齿形，其加工精度受分齿的影响，而在数控机床上则采用柱状或盘状铣刀利用展成法加工齿轮。用展成法对齿轮进行断续展成切被切齿轮齿形有较大的影响，由它引起的齿形误差在齿形和齿面上都可以反映出来。作者利用四轴数控加工中心加工斜齿轮，利用自动编程自动生成齿槽加工轨迹并进行模拟加工，铣刀按照生成的加工轨迹走刀，加工一个齿后，自动分度加工另一个齿，依此类推。采用四轴加工中心实现斜齿轮多轴加工，避免了分齿和断续展成切削加工的误差，增加了齿轮加工的灵活性，便于齿轮的修形、磨齿与加工，可以有效地提高齿轮加工精度和加工效率，充分发挥多轴设备的加工能力，对于开展齿轮加工技术的研究和推广具有十分重要的意义