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本文集聚焦于汽车、减速机及其它传动装置主要零部件——摆线齿锥齿轮制造工艺中的刀具,对国内相关技术资料进行整理归纳,为同行业搭建一个知识集成平台,以提升目前国内该方面制造工艺技术水平。

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麻俊方
CNHTC
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不忘初心,方得始终——我与齿轮这十年

不忘初心,方得始终——我与齿轮这十年

记得大学毕业前的最后一次聚餐时,老师告诉我:做技术工作,如果坚持不了十年以上,是不会有太大的成就的。不知不觉,自进入职场,已经到了第十个年头,那就说说我与齿轮这十年吧。

十年前的七月十日,我独自一人,怀揣着梦想,来到了济南,这个并不十分美丽但却很温馨的城市。那时的我,手里只有从家里带来的500元生活费,属于我的还有一份报到证、户口迁移证、毕业证,可以说是一切都是空白。

初入职场,即将面对什么环境,参与什么工作,是完全茫然和懵懂的。进入公司后,就被分配到齿轮加工车间实习。那时的我,是第一次看到了书本上讲的各种机床,各类刀具,以及各类产品。看着前辈们进进出出地忙忙碌碌,而自己却插不上嘴,说不上话,心中的感觉自然是失落。

怎么办?难道要改行?自己没有背景,没有依靠,只能靠学习,不断的学习。大学期间对于齿轮知识的学习仅仅限于平行轴直齿圆柱齿轮,偶尔会接触非变位斜齿圆柱齿轮,而公司绝大部分产品是异常复杂的弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮。为了尽快掌握相关知识,不断地在书店、网络、论坛上寻找各种资料,有国外的,也有国内的,同时积极向老的工程技术人员请教,逐渐地,自己能够独立编制一份简单的技术文件了,也掌握了车间内产品的用途、技术要求以及工艺特点,成为了一名称职的技术员。

一年的实习期过得很快,自己已经可以参加相关的技术讨论了,但是这个阶段还只是处于“知其然”,如果改变一些参数,或者改变一些机床,自己还是束手无策。如果这时候公司裁员,第一个离开的肯定是我,危机感迫使自己必须要达到“知其所以然”。

无他,只有继续深入钻研,掌握其精髓。这个时间持续了四年左右。首先,自己针对现有圆柱齿轮、花键、圆弧齿轮参数进行了验算,既是对书本上公式的验证,也是对自己利用文献资料的综合考验。虽然现在计算机技术不断普及,各种齿轮计算软件层出不穷,但作为一名真正的齿轮技术人员,必须要亲自手动计算,弄懂各参数之间的相互关联。

真正计算的时候,发现自己要考虑的地方确实很多,一个小数点后的四舍五入,就会造成最终计算结果的较大误差。齿轮类产品的计算都是几十甚至上百个公式,并且其中有许多迭代计算,每一步计算都要严格进行。在进行准双曲面锥齿轮副参数计算过程中,由于自己对数据的把握不是太准确,造成最终的计算参数与图纸标注参数相差较大,花费了三个晚上的时间才找到真正的原因。这是一个艰苦的求索过程,很庆幸当时能够坚持下来,当时的我,绝对是心无旁骛,不记得有过多少个不眠之夜,多少个孤独与寂寞的夜晚,当东方露出鱼肚白时,才会带着满足的笑容进入梦乡。经过几年的技术探索,逐渐理出了思路,刀具、设备、加工工艺等方面的脉络,已经成熟在胸。

作为综合型汽车公司的一个部门,在产品设计时,必须要熟悉整车的使用工况,性能技术要求等方面的知识。为此,在主要钻研齿轮方面技术的同时,又找了一些关于汽车理论、汽车动力学、汽车传动方面的资料,避免了以后进行产品设计或者工艺开发时的短视和盲目。

在工作的第四年,公司决定引进等高齿相关技术,而当时,该项技术在国内并未普及,相关技术资料和文献极其缺乏。正好自己在弧齿锥齿轮方面有了一定基础,公司决定派我到德国去培训最先进的技术,很幸运地实现了自己能力的又一次提升。

由于之前自己接触英文文献较多,而引进的等高齿技术源头在瑞士和德国,语言成为了一个最大的障碍。怎么办?学!从最基础的发音和单词学起,随后是语法、词组,专业词汇。渐渐地借助于工具书,可以看懂简单的专业文献了,随后可以写一些简单的邮件什么的文件了。在这个过程中,德国工程师的严谨、细致与学习精神,让我受到了很大启发。

2010年底,公司引进了一组进口二手奥利康锥齿轮加工设备,其中S30、S35铣齿机以及B20刀条刃磨机均为国内首次引进。由于该批设备外方未提供任何中文资料,所有资料均为德语,加之对等高齿齿轮加工无任何实际经验,调试难度特别大。谁来做?别的人员均无法胜任,只有自己硬着头皮上了。工期特别紧,安装和调试过程中,正与自己的婚期相重合,特别感谢我的妻子,在结婚后的第二天,就赶回济南,让我心无旁骛地能够投入到对设备的调整和工艺的开发过程中。连续一个多月,每天从早上六点到晚上十二点,两头不见太阳的日子后,所有的机床均达到稳定批量生产状态。这段时间,是我做的最投入的一件事情。在此,我对我的妻子,以及家人,真诚地说句:谢谢!

2011年,随着公司对等高齿的需求越来越大,公司决定引进一套全新的等高齿锥齿轮闭环生产线。在这个过程中,自己有幸参与了前期策划、招投标、后期调试安装等工作。对于KIMOS软件的使用、齿面接触区优化、刀具参数的优化以及加工工艺的调整和质量控制手段的设计,使自己能够掌握先进的综合制造工艺技术,完成了对自己能力的进一步提升。

没有相关的人员配合,再先进的设备和技术也不能发挥出来,为此,受领导委托,重点做了对相关岗位的技术培训工作,编制了各类培训文件,经过大概一年左右,整条生产线实现了当初的设计目标。

十年时间,只是历史长河中的一粒沙,但对于个人来讲,是一个重要的阶段。十年内,我经历了娶妻生女,经历了公司的太多起起伏伏,也看到了太多的人进进出出。感谢我的妻子,在我最屌丝的时候遇见我,并容忍我的种种缺点,坚持与我走在一起;感谢我的父母和岳父母,他们一直在背后嘘寒问暖,对我背后默默地支持和鼓励;感谢曾经共事的和正在共事的同事,是你们对我的培训和帮助,让我能够自由发挥自己的能力;感谢我的朋友,是你们,让我在孤独一人的时候,给了我温暖和坚持下去的动力---------

与齿轮结缘十年,越来越感觉到自己需要学习的东西太多,需要提升的能力也是太多。作为本科毕业生,理论基础还不够扎实,需要继续通过读研、读博去提升;随着家庭的组建,亲人、孩子之类的事情肯定会需要我这个男人去尽到责任;新的工艺、技术不断涌现,自己的实践经验需要更新,管理经验和宏观视野还不够,需要做的太多太多。

而立之年,作为一个男人,肩上的担子更重,身上的责任也更大。希望再过一个十年之后,我还能够记得这句话:不忘初心,方得始终

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第1章 摆线齿锥齿轮基本概念
1.曲齿锥齿轮的应用与发展
邹旻
纵观曲齿锥齿轮的发展历史可以看出:其两种主要类型—弧齿和摆线齿,是由加工机床决定的。随着机械科学与其他学科的交叉,切削刀具与被加工齿轮之间的相对位置可以通过控制系统实现相当灵活的连续变动,曲齿锥齿轮的齿线和齿形应该将具有更大的选择范围。此外,应用计算机辅助技术可以充分挖掘传...   详情>>
来源:《机械设计与制造》 2005年第09期 作者:邹旻
2.弧齿锥齿轮技术研究的现状和发展趋势
董红涛
弧齿锥齿轮是一种广泛应用于航空、航天和汽车机械传动系统中的空间传动齿轮,是齿轮传动中最为复杂的一种。它的理论研究、技术创新是一个国家制造业发展水平的重要标志。从弧齿锥齿轮设计与啮合理论、动力学、加工制造技术等方面综述了国内外弧齿锥齿轮技术的研究进展情况,并对今后的研究作了...   详情>>
来源:《机械传动》 2012年第10期 作者:董红涛
3.汽车弧齿锥齿轮加工
刘大鹏
<正>汽车驱动桥弧齿锥齿轮加工质量的高低,直接影响到汽车的使用性能,影响汽车质量品质,因此,弧齿锥齿轮的制造工艺在汽车制造业占有重要地位。图1所示零件是我公司为某汽车厂生产的一种弧齿锥齿轮,材料为40Cr。图1螺旋伞齿轮零件技术要求该件属于回转体类零件,模数6mm,齿数为24,齿形角20°,螺...   详情>>
来源:《现代零部件》 2014年第04期 作者:刘大鹏
4.延伸外摆线等高齿的设计及应用
吴乃云
介绍了延伸外摆线等高齿的基本特征和加工特点,阐述了克林贝格-奥立康等高齿的设计软件的功能以及接触区、啮合轨迹的设计、优化,总结了延伸外摆线等高齿的优点。   详情>>
来源:《汽车工艺与材料》 2008年第02期 作者:吴乃云
5.克林贝格锥齿轮的加工及特点
邹旻
螺旋锥齿轮与其它类型的齿轮不同,其加工原理本身会直接影响到齿轮的制造精度和未来的啮合性能,克林贝格制(Klingelnberg)锥齿轮采用的是等高齿、长辐外摆线齿线,加工中可以连续分度,切削效率高。通过其特有的双层刀盘结构来实现齿轮副的鼓形齿啮合和调整齿面接触区的位置,利用硬齿面刮削工艺...   详情>>
来源:《机械工程师》 2004年第11期 作者:邹旻
6.新型圆锥齿轮──克林贝格锥齿轮及其加工机床
邹旻;张友良
介绍了新型圆锥齿轮克林贝格制锥齿轮的开发背景、范成加工原理、刀盘特点及其加工机床的类型和加工范围 ,说明了该种齿轮相对其他类型的螺旋齿锥齿轮的主要优势连续切削、修鼓量可调、可进行硬齿面刮削及适用于任何批量的生产 ,同时列举了国内的生产厂家并分析了该种齿轮加工机床的发展前景。   详情>>
来源:《江苏石油化工学院学报》 2002年第03期 作者:邹旻;张友良
第2章 摆线齿锥齿轮制造技术研究
1.等高齿高减比准双曲面齿轮的半滚切加工
王国础
由于采用等高齿,加工小轮的假想齿轮采用复映大轮原理,这时假想齿轮和大轮完全相同,相当于齿轮副本身在啮合。图1展示出这种加工方法的原理。由图首先将加工完的大轮和小轮置于准确的啮合位置上,然后使大轮、小轮和节平面一起绕小轮轴线旋转180°于空间对称位...   详情>>
来源:《机床》 1990年第04期 作者:王国础
2.等高齿弧齿锥齿轮加工中几个问题的讨论
谢珍华
<正> 一、关于精切偏心角的简化计算在等高齿弧齿锥齿轮的机床调整数据计算中,关于精切偏心角的计算,有关的计算资料均按精切轮齿凹、凸面刀尖的实际形成直径,分别计算出精切小轮凹、凸面和大轮凹、凸面的刀位值S。然后再根据四个值分别计算出精切大小轮凹、凸面的偏心角,计算繁杂。为此,精切...   详情>>
来源:《机械制造》 1990年第07期 作者:谢珍华
3.奥利康与克林根贝尔格制铣齿机工作原理的新认识
刘鹄然;陈良玉
文章从新的角度对奥利康与克林根贝尔格制铣齿机的工作原理作了阐述,以便于这种传动的普及和推广。   详情>>
来源:《机械传动》 1998年第03期 作者:刘鹄然;陈良玉
4.螺旋锥齿轮螺旋变性半展成法数控加工研究
张婧;王太勇
螺旋锥齿轮齿面接触区的形状、大小和位置,对齿轮的平稳运转、使用寿命和噪声具有直接影响。针对齿轮副接触情况,利用数控铣齿机调整的灵活性,将螺旋运动应用于螺旋锥齿轮的小轮加工过程,在啮合原理和产形轮原理的基础上,提出了螺旋变性半展成法,研究了螺旋变性半展成法的加工原理和切齿方法,...   详情>>
来源:《机械设计》 2013年第07期 作者:张婧;王太勇
5.适合中国国情的等高齿锥齿轮制造技术
邓效忠;郭建松
<正>目前,汽车驱动桥螺旋锥齿轮主要采用两种齿制,圆弧渐缩齿和延伸外摆线等高齿。随着铣齿加工技术的不断提高,弧齿锥齿轮的切齿技术也经历了从"五刀法"到"两刀法",从湿切到干切,经历铣齿、研齿、磨齿的发展过程。本文简要介绍渐缩齿锥齿轮和等高齿   详情>>
来源:《现代零部件》 2011年第09期 作者:邓效忠;郭建松
6.Klingelnberg 公司的螺旋锥齿轮加工工艺
许文梁
去年10月,西德工程师协会(VDI)所属生产技术协会(ADB)在上海举办学术报告会,主要介绍西德北威州的金属加工企业和坊织工业的技术革新及现代化管理等经验.(见本刊第一期第22页).上海市机械工程学会有关学组就十几个项目和西德的有关企业进行了座谈,其中有很多内容对我国机械工业的改连和革新有...   详情>>
来源:《机械制造》 1983年第05期 作者:许文梁
7.螺旋锥齿轮加工闭环控制系统的应用
吴乃云
该软件支持所有的广泛应用的齿制,最常用的有圆弧收缩齿制和延伸外摆线等高齿制。b.齿轮切齿机床调整参数计算。格里森五刀法:成形法、展成法;格里森全工序法:成形法、展成法;奥立康等高齿:成形法、展成法。c.齿面接触区及传动误差分析(TCA)。利用齿...   详情>>
来源:《汽车工艺与材料》 2004年第04期 作者:吴乃云
第3章 摆线齿锥齿轮铣齿刀具设计技术
1.硬质合金刮削铣刀盘齿形设计与重磨
孙进平
<正> 刮削圆弧锥齿轮的硬齿面,首先要确定合理的刀具参数,使其能正常进行刮削;并获得要求的齿轮啮合接触区,还需完善刀具的重磨工艺使之简易可行而又能保证刮削质量。一、刀具材料及刃倾角加工淬硬齿面,细晶粒硬质合金是比较适宜的材料,但   详情>>
来源:《机械工艺师》 1988年第07期 作者:孙进平
2.弧齿锥齿轮尖齿刮削刀盘的齿形优化设计
刘午;高强
采用尖齿刮削刀盘对弧齿锥齿轮硬齿面进行刮削加工时,刀盘切削刃采用斜角直线造形法,切削刃较大刀具造形误差和重磨误差较大。充分分析各种参数对刀具造形误差和重磨误差的影响,合理选取刀具参数,是促进硬齿面刮削加工工艺广泛应用的关键。本文提出了优化尖齿刮削刀盘造形的方法,并对影响刀盘...   详情>>
来源:《辽宁工程技术大学学报》 2003年第06期 作者:刘午;高强
3.弧齿锥齿轮铣刀盘刀刃圆角半径的确定
石风山;庄中
<正> 齿轮齿根过渡曲线处圆角的大小,对齿轮强度有重要影响,而这圆角大小是与铣齿刀盘刀刃圆角有直接关系的。齿根过渡部分的圆角大,不仅有利于齿轮强度,而且由于大的刀刃圆角半径使刀具的使用寿命提高。为此,希望使用尽可能大的刀刃圆半径,以便取得理想的齿轮寿命和经济效果。但是,一般齿轮刀...   详情>>
来源:《工具技术》 1980年第03期 作者:石风山;庄中
4.奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘几何结构研究
续鲁宁;郭晓东
分析了奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘的几何结构,研究了刀齿切削刃在铣刀盘坐标系中的表示,通过坐标变换得到了刀齿在刀柄坐标系中的矢量函数。以左旋小轮切齿加工精切内刀为例构建了刀齿的几何模型。本文对研究开发摆线齿锥齿轮铣刀盘刀齿加工技术具有指导意义。   详情>>
来源:《工具技术》 2010年第05期 作者:续鲁宁;郭晓东
5.Klingelnberg摆线锥齿轮刀盘参数的选择
王青云;李剑锋
结合Klingelnberg铣刀盘的特点和其铣齿原理,分析了选择Klingelnberg摆线锥齿轮加工刀盘参数时需要考虑的刀盘干涉、切削不足和过量切削等问题,给出了选择刀盘参数的计算条件。并进一步利用VisualBasic6.0编制了计算机辅助设计程序,可快速准确地完成刀盘参数的选择计算。   详情>>
来源:《机械制造》 2006年第04期 作者:王青云;李剑锋
6.摆线齿锥齿轮用SPIRON铣齿刀具研究与应用
麻俊方;杨玉红
相对于弧线齿锥齿轮,摆线齿锥齿轮采用等高齿制和连续分度法加工具有更高的加工效率、更好的传动平稳性及更小的传动噪声。本文针对摆线齿锥齿轮连续分度法铣齿所用的SPIRON刀具进行了相关介绍。   详情>>
来源:《工具技术》 2013年第11期 作者:麻俊方;杨玉红
7.摆线齿锥齿轮SPIRON铣齿刀具代用问题分析
麻俊方;孙龙刚
对于摆线齿锥齿轮上不同参数的齿轮副,采用单独的刀具参数进行加工最为合理。实际生产加工中,采取多种刀具进行加工时,刀具的利用率不高。为此,针对摆线齿锥齿轮SPIRON铣齿刀具的代用问题进行了相关研究,并给出相关实例。   详情>>
来源:《工具技术》 2015年第12期 作者:麻俊方;孙龙刚
8.SPIRON铣齿刀具加工摆线齿锥齿轮的根切研究
麻俊方;孙龙刚
摆线齿锥齿轮采用等高齿制和连续分度法加工,具有更高的加工效率、更好的传动平稳性及更小的传动噪声。针对SPIRON刀具在铣齿加工中的根切问题进行了相关介绍,并给出了校验公式。   详情>>
来源:《工具技术》 2015年第08期 作者:麻俊方;孙龙刚
第4章 摆线齿锥齿轮铣齿刀具应用相关问题研究
1.奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘刀齿刃磨方法及加工仿真
续鲁宁;郭晓东
根据磨轮与刀齿型面的接触条件,提出了奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘条形刀五轴刃磨加工的刀位点计算方法。利用Vericut软件构建了虚拟机床模型和加工环境,进行条形刀五轴刃磨仿真,验证了刀位点和NC代码的正确性。   详情>>
来源:《工具技术》 2012年第09期 作者:续鲁宁;郭晓东
2.硬质合金刀条线切割预成型技术研究
麻俊方;孙龙刚
摆线齿锥齿轮用硬质合金刀条,在刃磨前刀条毛坯为矩形,如果将刀条直接用磨刀机床磨削,则既耗时又造成砂轮的大量磨损,成本较高。本文探讨了利用线切割技术对刀条进行预成型,将刀条毛坯首先切割至类似的形状,减少精磨的余量,以此降低成本,提高切割效率。   详情>>
来源:《工具技术》 2015年第07期 作者:麻俊方;孙龙刚
3.硬质合金成形刀具的设计和制造
徐友宁
设计制造复杂的硬质合金成形刀具,已成为大多数机加为主的工厂的当务之急,此文立足现有技术条件,总结了一些这方面的小经验。   详情>>
来源:《四川兵工学报》 1995年第02期 作者:徐友宁
4.磨刀机的技术革新
聂小林;李春
<正>江西第三机床厂生产的磨刀机系列产品适用于木材加工、造纸、印刷、塑料、制革、橡胶、冶金轧板等行业的修磨直刃刀具和刀片,深受国内外用户的好评。为了进一步提高我厂磨刀机的内、外在质量,提升其知名度和市场占有率。实现把我厂磨刀机产品打造成国内第一品牌的远大目标,我们采取了如下...   详情>>
来源:《林业机械与木工设备》 2005年第09期 作者:聂小林;李春
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