隨著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，國內(nèi)企業(yè)在風(fēng)電齒輪箱方面的配套也取得了快速發(fā)展。風(fēng)電齒輪箱是幾類風(fēng)電機(jī)組的重要部件，其主要功能是將風(fēng)葉在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。數(shù)據(jù)顯示，目前全球85%以上的風(fēng)電整機(jī)都是帶有齒輪箱的機(jī)型。并且，由于稀土價格上漲給永磁直驅(qū)機(jī)組帶來成本上的壓力，預(yù)計今后帶齒輪箱機(jī)型的機(jī)組的比例還會增加。這就給國內(nèi)風(fēng)電主齒輪箱制造廠家?guī)砹藱C(jī)遇，但也同時帶來了新的挑戰(zhàn)。風(fēng)電齒輪箱屬于高可靠性的工業(yè)齒輪箱，具有齒輪模數(shù)大，零件精度高，單個零件重量大、價值高，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，齒輪箱維修成本昂貴等屬性。國內(nèi)風(fēng)電齒輪箱制造廠家一般都是從單件、小批量的工業(yè)齒輪箱廠家發(fā)展起來的，面對風(fēng)電市場需求帶來的風(fēng)電主齒輪箱批量化生產(chǎn)的要求，很多廠家仍然沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，結(jié)果在市場面前失去機(jī)遇，或者由于產(chǎn)品的質(zhì)量問題丟失客戶，或者由于生產(chǎn)成本高主動止步。?

　　本文從風(fēng)電齒輪箱齒輪批量化生產(chǎn)入手，以快速的市場響應(yīng)、滿足客戶需求的產(chǎn)品質(zhì)量和較低的生產(chǎn)成本作為討論的根本原則，選取齒輪加工中一個典型工序——滾齒作為討論點(diǎn)，闡述了滾齒加工所涉及到的機(jī)床選擇、刀具選用、夾具設(shè)計、精度系統(tǒng)等多個方面的內(nèi)容。?

　　滾齒機(jī)床的選擇?

　　滾齒機(jī)床的選擇和待加工零件的特點(diǎn)是密切相關(guān)的。風(fēng)電齒輪箱一般是三級傳動，分為輸入級、中間級和輸出級。每一級零件由于設(shè)計功效不一樣，差別很大。因此，在選擇加工機(jī)床的時候，需要根據(jù)不同零件的特點(diǎn)，合理選用滾齒機(jī)床。?

　　輸入級一般是行星傳動，由于受到較大的載荷，因此齒輪的模數(shù)很大。例如3MW級別的風(fēng)電齒輪箱，輸入級齒輪模數(shù)一般在20mm左右。所以該類滾齒機(jī)的剛性要求比較高，主驅(qū)動電動機(jī)功率要大，工作臺排屑性能要好，機(jī)床的Y?軸串刀長度要長，機(jī)床需要具備滾、銑復(fù)合功能等。?

　　中間級根據(jù)設(shè)計需要，可能設(shè)計成行星傳動或者平行級傳動。如果是行星傳動，則齒輪、齒軸等零件對機(jī)床沒有什么特殊要求。如果是平行級傳動，由于齒輪件一般直徑較大，為提高齒輪滾齒效率，滾刀的轉(zhuǎn)速和Z軸的走刀速度會有較高的要求，?Z軸的驅(qū)動電動機(jī)功率也有要求。?

　　輸出級一般為平行級，承載小，但轉(zhuǎn)速高，齒輪件模數(shù)較小，一般為7mm左右。由于模數(shù)小，齒軸的齒數(shù)少，在高速滾齒時，工作臺的轉(zhuǎn)速會比較高。因此加工該類齒軸件時，要注意滾齒機(jī)工作臺的轉(zhuǎn)速是否能夠滿足加工要求。?

　　齒輪刀具的選用?

　　齒輪刀具的選用是滾齒工序的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。合理的選用齒輪刀具，不僅可以兼顧齒輪加工的質(zhì)量和效率，而且可以提高齒輪刀具的使用壽命，節(jié)約成本。?

　　滾齒工序可以選擇的加工方法從加工原理上可以分為“成形銑齒”和“展成滾齒”兩種方法。風(fēng)電齒輪用到的成形銑齒刀具主要是硬質(zhì)合金鑲片成形銑刀，展成滾齒的刀具主要有硬質(zhì)合金鑲片滾刀、高速鋼雙切滾刀、高速鋼單刃整體滾刀。因為風(fēng)電齒輪箱的輸入級、中間級和輸出級齒輪零件差異很大，因此根據(jù)被加工齒輪（齒軸）的模數(shù)、齒數(shù)以及設(shè)計結(jié)構(gòu)，或者應(yīng)用成形銑齒方法，或者應(yīng)用展成滾齒方法，或者集成應(yīng)用兩種加工方法（滾、銑復(fù)合加工）。?

　　下面根據(jù)風(fēng)電齒輪箱輸入級、中間級、輸出級不同特點(diǎn)，選取中間級大輪做加工方法和刀具選用分析。?

　　中間級大輪的模數(shù)一般為10～12mm，齒數(shù)約100，齒寬在350mm上下。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，從模數(shù)和齒數(shù)上分析，由于齒數(shù)多，且模數(shù)適中，排除采用成形銑齒方法（切削效率低）；從齒數(shù)和齒寬上分析，該類齒輪切削長度（齒寬和齒數(shù)的乘積）超過了一般單刃滾刀的刃口切削壽命（單刃滾刀可以增加外徑，提高切削刃口數(shù)，但造成刀體材料的浪費(fèi)。至于如何優(yōu)化設(shè)計滾刀，不在本文討論范圍之內(nèi)），因此排除普通單刃滾刀；從刀具成本上分析，由于中間級大輪每臺齒輪箱只有一個，數(shù)量需求還不夠大，故沒必要選擇高成本的硬質(zhì)合金鑲片滾刀；而雙切滾刀正好滿足了效率、壽命、成本等各方面要求。?

　　夾具設(shè)計?

　　夾具設(shè)計是滾齒工序的另外一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。好的滾齒夾具至少應(yīng)具備如下特點(diǎn)：夾持穩(wěn)定、上下料迅速、校調(diào)基準(zhǔn)方便、夾具易于拆卸，另外通用性要強(qiáng)、與滾齒機(jī)能夠無縫對接。如前所述，風(fēng)電齒輪箱輸入級、中間級、輸出級齒輪模數(shù)變化大，結(jié)構(gòu)各異，因此要批量化穩(wěn)定生產(chǎn)，需要針對各零件的具體特征，結(jié)合具體滾齒機(jī)、刀具、零件的材料硬度，以及切削參數(shù)等工藝要求，制定方案。?

　　太陽輪外花鍵是風(fēng)電齒輪箱輸入級中一個特殊的齒輪件，其滾齒時，材料已經(jīng)滲碳、淬火熱處理工藝。盡管有硬度保護(hù)措施，但其硬度已超過中硬齒面齒輪的滾齒要求，且加工精度要求很高。針對該類零件，可以采用卡盤和頂尖相結(jié)合的過定位夾具設(shè)計方案。在使用該夾具時，不僅能夠保證夾持的精度，而且剛性好，很好地化解了材料硬度、刀具壽命、花鍵精度以及機(jī)床剛性四者之間的矛盾，穩(wěn)定了切削工藝。?

　　滾齒的精度系統(tǒng)?

　　滾齒的精度系統(tǒng)是實現(xiàn)風(fēng)電齒輪批量化加工的系統(tǒng)保障。風(fēng)電齒輪個體零件一般都比較重，價值昂貴。例如3MW風(fēng)電齒輪箱輸入級行星輪個體重量約有1t，光材料就價值不菲。在生產(chǎn)過程中，應(yīng)杜絕零件質(zhì)量不合格，更不能發(fā)生批量零件質(zhì)量不合格的情況，這就要求滾齒的精度系統(tǒng)可靠性高。通過分析滾齒工序操作的過程，拆分出刀具精度系統(tǒng)、機(jī)床精度系統(tǒng)、夾具精度系統(tǒng)，以及其他精度保障系統(tǒng)。在各子系統(tǒng)精度都滿足加工要求的前提下，得出整個系統(tǒng)的精度保障，從而穩(wěn)定、有序地生產(chǎn)出合格的滾（銑）齒零件。?

　　結(jié)語?

　　滾齒工序是風(fēng)電主齒輪箱齒輪加工工藝過程中最基礎(chǔ)、簡單的一道工序。正確地選擇機(jī)床工具，保證精度系統(tǒng)，是風(fēng)電齒輪批量化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。正是有了這些工藝保障，才能實現(xiàn)快速的市場反應(yīng)、滿足客戶的質(zhì)量要求，以及具有市場競爭力的成本優(yōu)勢。