连续变位的斜齿圆锥齿轮的切齿工艺

连续变位的斜齿圆锥齿轮的切齿工艺

宋玉明,刘国翔

(江汉大学机电系,湖北武汉 430019)

摘要:通过二次特殊的安装,用盘状齿轮成形铣刀在万能卧式升降台铣床上切削连续变位的斜齿圆锥齿轮的轮齿,保证了齿轮的接触精度和使用寿命。

关键词:斜齿圆锥齿轮;变位;安装

中图分类号:TG506 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2001)04-0064-02

T he T echnique on the T ooth C utting of Helical Bevel Gears with Add end um Modification S hift

SONG Yu-ming ,LIU Guo-xiang

(Jianghan U niversit y,Wuhan Hubei,430019,China)

Abstract:T he paper describes the technique to cut the gear teeth of helical bevel g ears wit h addendum modification shift and ma chined by the cutter of gear shape-milling.T his pro cess can be perform on a universal horizontal milling machine by the special installs,improve the touch-accuracy of gears and prolo ng t he life-span of g ear.Key words:Helical Bevel Gears;A ddendum M odification Shift;Installation 某型压铸机是用于压铸有色金属精密零件的机器,其中有一对特殊的斜齿圆锥齿轮。该对齿轮因为需要在轴间角 =2 0 18!的两轴间传动,且受载荷重,所以设计成一对等齿高斜齿圆锥齿轮,其参数为:法向模数m n =6;齿数z =25;齿宽b =240mm ;中点螺旋角 0=5 ;螺旋方向一个左旋,另一个右旋,节锥角 =1 0 9!;变位系数从小端-0 3128到大端+0 3712连续变位,如图1

所示。

图1 斜齿圆锥齿轮简图

该对齿轮原来由外协厂加工,但加工后的齿轮接触精度难以达到要求。相互啮合时,接触斑点沿长度方向只有30%左右,远小于设计的接触斑点沿长度方向和高度方向大于60%的要求,致使齿轮接触应力及局部弯曲应力过大,机器运行不到1年,该对齿轮就崩牙失效了。提高齿轮寿命的关键是切齿工艺应能保证接触精度,使齿轮啮合时,载荷分布均匀,从而降低过高的局部应力。对齿轮几何参数的分析发现,因为从小端到大端连续变位使各断面的周节不等,故不宜用滚齿机加工。又由于齿宽大,有螺旋角,节锥角小,插齿机和普通圆锥齿轮加工机床也不便加工。所以采用X62W 型万能升降台铣床,通过二次特殊的安装,

用盘状齿轮成形铣刀进行切齿。

1 切齿刀具的选择

根据该对齿轮法向模数m n =6,齿数z =25,中点螺旋角 0=5 ,当量齿数z v =z /cos 3 ,选用4号、模数m =6的盘状齿轮成形铣刀。切齿刀具分为2把,一把用于粗加工,切除大部分的金属余量,采用10 正前角的成形铲齿铣刀;另一把用于精加工,采用零前角的成形齿轮铣刀。2 工件的安装

工件在切齿加工前,齿坯已在车床上用浮动镗刀精加工成 85 028∀0 017的孔,并安装了锥堵心轴。以心轴的两端中心孔作为定位基准,精车了齿坯外圆锥。

在X 62W 万能升降台铣床上切齿时,将工件大端夹持在F W125型万能分度头主轴顶尖上,并用尾座顶尖支承小端(如图2(a)所示)。加工左旋齿轮时,将工作台绕垂直轴线顺时针偏转角度 =5 ;加工右旋齿轮时,将工作台绕垂轴线逆时针偏转角度 =5 。加工每一个齿轮都需要进行

二次安装。第一次安装进行粗加工,并且完成齿槽的加工。应使工件的齿槽底部位于同一水平面,以便加工齿槽,因此尾座顶尖应高于分度头主轴顶尖!h 1。两顶尖距离L =300mm,齿宽b =240mm,大端节圆直径d 1=154 72,小端节圆直径d 2=146 32,!h 1=(d 1-d 2)#L /2b =5 25mm 。第二次安装进行精加工,工件的大端节圆应高于小端节圆,使成形齿轮铣刀一次走刀,就能同时完成因小端到大端连续变位而齿槽各断面逐渐变大的两侧面的精加工。尾座顶尖相对于分度头主轴顶尖应高!h 2。根据工件的大端法向剖面节圆半径r y1=77 050m m ,变位系数x 1=+0 3712,分圆齿厚减薄量!s 1=0 36mm;工件的小端法向剖面节圆半径r y2=71 885mm ,变位系数x 2=

收稿日期:2001-03-05;修订日期:2001-06-04

作者简介:宋玉明(1955-),男,湖北武汉人,江汉大学讲师,主要研究方向为机械制造工艺、设备及自动化。

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2001年7月 机械设计与制造工程 第30卷 第4期

图2 加工螺旋槽的调整

-0 3128,分圆齿厚减薄量!s2=0 16mm,由文献[1]:

W y=r y[∀-x tan#

z

+

!s

z m

+2(inv#y-#)]

inv#y=tan#y-#y

cos#y=r b/r y

得齿槽宽W y1=9 879mm;W y2=8 656mm。刀具对应于该点的齿厚必须等于该点的齿槽宽,即刀具的齿厚t1= W y1=9 879mm,t2=W y2=8 656mm。精加工前用齿厚游标卡尺测量刀具,测出齿厚t1=9 879mm处的弦齿高h t1和齿厚t2=8 656mm处的弦齿高h t2。两者高度差为!t=h t1-h t2。因此!h2=!h1-!tL/b=5 25-1 25!t,mm。

3 分度头配换齿轮的计算与分度

在工作台纵向进给丝杠与分度头轴∃之间,用配换齿轮联系起来(如图2(b)所示),当工作台和工件沿工件轴线方向移动时,将经丝杠、配换齿轮a/b,c/d,e/f及分度头传动,带动工件作相应的回转运动,以便能铣削工件的螺旋槽。通过加减介轮来加工旋向不同的一对齿轮。X62W万能升降台铣床工作台纵向进给丝杠的导程T s=6mm,分度头的传动比u=40,由工件中点处分度圆直径d= 150 57mm、中点螺旋角 0=5 得工件螺旋槽导程T=∀d/tan 0=5406 75mm,由图2(b)可得换置公式

a b #c

d

#e

f

=

40T s

T

=

40#6

5406 75

=0 0444

%2

45

=

20

60

#26

65

#20

60

每加工完一个齿槽,应将工件从加工位置退出,拔出插销J,使分度头主轴和纵向进给丝杠断开运动联系,然后进行简单分度。每次分度时,手柄转数为n x=40/z=40/25 =1+15/25,即手柄转1转再加15/25转。调整分度叉的夹角,使其内缘包含25个孔圈中的16个孔,以便识别插销J在每次分度时应转过的孔间距,防止操作失误。

4 结束语

用成形铣刀在普通的万能升降台铣床上切削的齿轮并不是严格的连续变位的斜齿圆锥齿轮。4号刀的齿形是按z=21的标准齿轮的齿槽形状设计的,加工出的齿轮与z =25的标准齿轮相比齿形向内缩,恰好与连续变位的斜齿圆锥齿轮负变位的小端分度圆以上的齿形及正变位的大端分度圆以上的齿形相接近,但比小端分度圆以上的齿形及大端分度圆以下的齿形向内缩,增加了该处的齿厚减薄量,有利于轮齿啮合的进入和退出。用同样方法加工的一对齿轮,除了螺旋角方向相反外,其余的参数都相同,具有相同的螺旋角误差和齿形误差,因此切出的齿形符合要求的接触精度。齿轮在盐浴炉中热处理后,只需进行少量的研修,就可达到设计的接触精度要求。一对齿轮啮合时,接触斑点沿高度方向达到60%以上和长度方向达到70%以上。由于实际接触面积增加,改善了齿轮受力状态,应力下降。通过机器的实际运行,齿轮的寿命达到了设计要求。

参考文献:

[1] 袁哲俊 金属切削刀具[M] 上海:上海科学技术出版社,

1994

(上接第63页)

孔预镗至尺寸 32(允许调头镗)之后,就采用如图2所示的镗具进行加工,其加工步骤如下。

(1)调整车床各拖板间隙,使小拖板塞铁顶死,无间隙,中拖板略有间隙,使之能摇动即可。

(2)调节镗杆座螺钉,使 25H7孔前、中、后3处圆柱度小于0 006mm,然后将镗杆座底面装在方刀架上,在卡盘平面上装吸铁校表、回转卡盘,校正 25H7孔轴线前后均在车床的回转中心线上,其允差0.01mm。

(3)擦净主轴锥孔、支承套外锥面与内孔,然后将其轻压入主轴锥孔。支承套内注入少许机油,供镗杆润滑。

(4)将零件一端装在三爪卡盘上,另一端外圆搭中心架,校正零件上、侧母线,外圆跳动0.05mm。

(5)擦净镗杆外圆,将其 28外圆穿过零件孔,插入支承套配合孔内,然后将 25f7外圆缓缓穿入镗杆座孔内,将其均匀夹紧。

(6)轻轻移动大拖板,手感镗杆移动无阻滞为宜。

(7)切削。

(8)冷却宜采用切削油与酌量柴油的混合液,以保护刀刃,减少磨损,延长使用寿命。

4 结束语

采用刀杆悬伸端有支撑的方法加工细长孔,增加了切削系统的刚性,在孔加工过程中,消除了刀杆的振动,效果相当明显。从而可解决各种细长油缸零件孔加工的技术难题,是一种经济适用、切实可行的工艺方案。

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