滚齿切削加工是常用的齿轮加工方法，其切削传动链较复杂。在原有滚齿机基础上附加一套超声振动系统实现超声振动滚齿加工，可以大大提高齿轮的加工工艺效果。

6.7.1超声振动滚齿加工的实现

滚齿机上附加的超声振动系统由超声波发生器、磁致伸缩换能器、变幅杆等部件组成,其作用和特点分述如下。

在设计中，采用换能器、变幅杆、水套等装置替代了滚齿机上的原有夹具，将被加工的齿坯固定在变幅杆上，振动系统直接推动齿坯沿主切削力方向以f= 26kHz的频率、a=15μm 的振幅进行振动，滚刀对工件进行加工。这样，声波传导路线短，不会产生其他方向的波传导，结构简单、实用、可靠，并且不改变机床的原有结构，给大范围推广应用带来方便。超声振动滚齿加工示意图如图6-55所示。

6.7.2超声振动滚齿加工实验的工艺效果

下面以变速箱一速齿轮的超声振动滚齿为例，说明其加工工艺效果。

当一速齿轮的生产量大时，普通滚齿加工一般釆用大进给量(3.0mm/r),这必然会导致齿面较高的表面粗糙度，因而必须在滚齿时使齿面留有余量，再进行剃齿加工(微量光整加工)，但齿廓表面经常会剃不出来，若增大滚齿余量，又给剃齿加工增加困难，并且剃齿刀的消耗量增大。

一速齿轮所用的材料为20CrMnTi,齿坯的硬度在热处理工序中控制较为困难，其滚齿前的毛坯硬度为HRC12〜14,高于或低于此硬度范围均不能达到齿轮加工要求，给一速齿轮的生产带来了较大的局限性，使生产成本相对提高，直接影响经济效益。

加工一速齿轮采用的滚刀材料为W18Cr4V (带氮化钛硬涂层)，在大进给量的加工环境 中，当齿坯硬度较高时，滚刀磨损严重甚至不能加工，造成一速齿轮的生产成本长期居高不 下，滚刀消耗量大，同样会给生产带来一定的不利影响。针对上述情况，采用超声振动滚齿 加工，可以使上述问题迎刃而解。

第一，可以使滚刀的进给量进一步增加至3. 2mm/r,且滚切后达到的齿面粗糙度可以保证在0.03〜0.05mm余量内，将齿廓表面顺利地剃岀，但是在大进给量加工的情况下难以保证在滚齿工序中齿廓表面的粗糙度和齿廓形状，只能通过剃齿来进行修整，这样既保证了齿廓表面的质量，又提高了工艺效果。

第二，节省了大量的滚刀消耗，节省了电能消耗，实际达到的加工效果十分显著。在YBA3132滚齿机上进行超声振动滚齿加工试验，使用涂有氮化钛涂层的滚齿刀，刀具材料为W18Cr4V,刀具表面硬度实际检测值HRC58〜59。齿坯材料为20CrMnTi,其表面硬度实测值为HRC12〜21,加工齿轮参数为：齿顶圆直径D = 202mm,模数m = 4. 5,齿数Z=34。

当刀具进给量为s=0. 8〜2mm/r时，齿面粗糙度值为Ra=0.4〜0.8μm。当刀具进给量为s=2.5~3.2mm/r时，齿面粗糙度值Ra=2〜3. 8μm。加工质量明显优于普通滚齿加工。

超声振动滚齿加工小批量生产结果表明，采用超声振动滚齿加工可以明显降低齿面粗糙度，改善了加工条件，节材、节能，成本下降，可取得明显的技术经济效益，如表6-21所示。