工艺都是在进步的，加工齿轮的夹具也一样

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随着制造业的发展，为了适应激烈的市场竞争，满足顾客的实际需求，各企业更加关注产品质量及生产效率，而产品的快速切换需要夹具支持。当今，弹簧夹具在制造业中的重要性日渐显著，为了充分发挥其作用，本文探讨了其在齿轮加工中的设计与运用。

齿轮加工中存在的问题

1.齿形不对称较为突出

一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。随着齿轮加工技术的迅猛发展，特别是大模数、多齿数齿轮的加工，迫切要求在滚齿方面实现高速高效。当滚刀的齿轮齿形因夹具问题而导致安装不当，对准不齐时或者堆成，滚刀在刀杆上的位置难以确定，滚刀中心线相对于齿坯中心线会偏移一定角度，其啮合线的交点在齿坯中心线上而不在滚刀中心线上，即刀刃与啮合线的交点相对于节点与齿轮中心线的连线不对称。所以在实际上，刀齿的中部和根部磨损很少，刀齿的齿顶载荷分布和磨损也极不均匀，而齿顶圆角处的磨损则决定着刀具的寿命。

2.齿数出现错误

首先，滚刀选用错误。齿轮滚刀，作为齿轮加工的重要加工工具，其设计与制造水平的高低将严重影响齿轮精度的高低。齿轮滚刀的滚齿不对称将导致剃齿过程中剃齿刀刀齿左右侧受力不均匀，直接影响剃齿加工齿形误差和剃齿刀使用寿命，还会降低机床使用精度。因此，在齿轮的滚齿加工中，应尽量减少这些误差。其次，毛坯尺寸不正确。传统毛坯尺寸基准设计忽略了工艺过程的差异，而统一将零件图中各尺寸基准作为毛坯尺寸基准，导致毛坯在后续加工过程中余量误差增大而浪费材料。第三，滚切斜齿轮时，附加运动方向不对。在滚齿机加工斜齿轮时，附加运动方向的判定比较困难，再加上铣削方式、工件螺旋方向及滚刀螺旋方向等因素的变化，更增加了判断的难度。

3.齿形有误差

由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的，因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差。由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线，使齿轮传动中瞬时传动比不稳定，影响齿轮的工作平稳性。常见的齿形误差有不对称、齿形角误差(齿顶变肥或变厚)、产生周期误差等。

这三点问题多多少少与应用不合适的夹具加工有一些关联，接下来会着重讲一下滚齿弹簧夹具。

齿轮加工中弹簧夹具的应用

这里会通过三个实例来正面或者侧面来讲述齿轮加工中应用弹簧夹具的优势。

1.数控车床

假设弹簧夹具应用于CK7520中，其结构如图2所示。在设计中以工件内孔尺寸为依据，确定了弹性夹具定位部分尺寸，具体为90（-0.011/-0.018），利用法兰、螺栓紧固沉孔。该夹具选用了20度的内孔锥面，其可有效配合外锥面拉杆，弹性部位的薄壁为2mm。在实际使用过程中弹簧心轴应和机床液压系统间拥有连接盘，其与弹簧心轴经螺栓连接与紧固，在连接过程中应找正弹簧夹具，安装成功后，对其进行检验。在拉紧弹簧夹具过程中，经内锥与外锥心轴配合实现了工作，在松开时，二者处于脱离状态。

图2 数控车床中应用弹簧夹具结构图

2.普通车床

普通车床C620在安装弹簧夹具过程中锥心轴应采用通用模式连接法兰，此后，对外圆跳动进行检查，尽量保持在0.005mm内，以此保证心轴和设备成功连接，待连接完成后，安装弹簧套，利用弹开垫圈，保证工件有效松开，此后，对拉杆、垫片与螺母等进行安装，其中垫片和弹簧套件应无移动间隙。再安装工件，其处于弹簧套外圆。经实践证实，弹簧夹具或锥心轴左右移动，均具有可行性。

1.锥心轴2.弹簧套3.工件4.螺母与垫片5.拉杆

图3 普通车床中弹簧夹具的应用

3、滚齿机

在机械加工中滚齿具有常见性，因此，其夹具设计十分关键。在设计过程中以不同设备为依据，设计各异的工装。经调查发现，普通滚齿机的夹具设计具有简便性，通过纯手工方法，安装上下垫、螺母与滚胎，其难以设计弹簧夹具，因此，以数控滚齿机为研究对象，其工装为直心轴与上下垫，主要是借助滚齿机液压系统夹紧实现的，此时的心轴缺点明显，即：装夹困难、劳动强度大。为解决这些问题，可以应用滚齿弹簧夹具。

1.机床连接块 2、7、12紧固螺栓 3.弹簧 4.中间连接块 5.滚齿压盖 6、13、14定位销 8.工件 9.拉杆 10.弹簧套 11.滚齿下垫 15.套筒 16.滚齿底座 17.定位块

图4滚齿弹簧夹具结构图

根据图4可知，滚齿弹簧夹具是由3部分构成的，其中上部分发挥着压紧作用，中间部分为衔接、下部分为稳定。各零件和机床连接后，加工时均处于固定状态，从而保证了工件稳定性。经应用实践显示，该夹具的优点为：第一，较强的自动化，在机床自动升降工件上，减少了劳动强度；第二，良好的准确性，因弹簧套具备涨开功能，其消除了工件内孔和工装安装间的间隙，从而提高了其定位精准性与可靠性；第三，高质量及便捷性，加工工件符合了工艺要求，弹簧套便于安装与取下。但它也存在不足，即缺少经济性。但工艺一直都存在着上升空间，不断发现不足并不断升级工艺，谓之“工匠精神”。

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