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1、第三讲 准双曲面齿轮的加工,河南科技大学齿轮研究所 魏冰阳 2005.11,内容简介,准双曲面齿轮的切齿计算原理 变性法加工原理 成形法大轮加工原理 成形拉齿法概述 刀倾法小轮的加工原理与调整参数 刀倾法计算中预控参数,一.准双曲面齿轮的加工原理,切齿计算原理 切齿原理 变性法原理,1.切齿计算原理,2. 切齿原理,图6.1 螺旋锥齿轮切齿原理,机床上的摇台机构模拟一个假想的齿轮，安装在摇台上的刀盘的切削面是假想的一个轮齿的齿面。当摇台转动时即相当于假想齿轮的转动。当工件即被加工齿轮与假想齿轮以一定传动比绕各自轴线旋转时，刀盘就会在工件轮坯上切除一个齿槽。齿轮的切削过程就像一对准双曲面齿轮的啮
2、合过程一样，刀盘的切削面与被加工出的轮齿是一对完全共轭的齿面,2. 切齿原理,平面产形轮的刀盘轴线与摇台轴线是平行的，产形轮的面锥角d0=900；锥形产形轮的刀盘轴线与摇台轴线不平形，这是通过刀转体来实现的，产形轮的面锥角d0不等于900,(a) 平面产形轮 (b) 锥形产形轮 图6.2 两种产形轮,2. 切齿原理,大轮的节锥角700，大轮用成形法加工 HFT：大轮用成形法，小轮用锥形产形轮加工，即带有刀倾刀转的机构的机床加工 HGH：大轮用滚切法，小轮用变滚比加工，即带有变性的机构的机床加工,3.变性法加工原理,变性法是指小轮的滚切过程中，摇台与被切小轮之间的滚比是变化的。,3.变性法加工原
3、理,通过变滚比修正齿顶与齿根 刀盘齿形角无严格要求按标准值选取即可,二.成形法加工大轮,刀盘齿形角的选取 为了使内刀外刀有相同的寿命，通常都采用两侧压力角等于平均压力角的刀盘来加工成形法大轮。这时刀盘齿形角与大轮的根锥压力角，就产生了一个差值,二.成形法加工大轮,二.成形法加工大轮,图6.3 成形法加工大轮时机床、刀盘与轮坯间的几何关系,二.成形法加工大轮,为了补偿压力角的差值，需将刀盘绕M-e1方向，即M点螺旋角切线方向，旋转一个角度。 由于运动的相对性，将刀盘翻转也可以认为是刀盘不动而将轮坯绕相反的方向转一个角度。 大轮轮坯旋转后，大轮轴线与机床平面之间的夹角，即根锥角将发生变化；螺旋角切
4、线方向e1与水平方向的夹角，即螺旋角也将发生变化。,二.成形法加工大轮,成形法加工大轮的基本数据： 轮坯安装角dM2 轴向轮位修正值X2 水平刀位 H 垂直刀位V *刀盘两侧齿形角也可取不同的值，但之和必须等于2倍的平均压力角。,二.成形法加工大轮,二.成形法加工大轮,No.609拉齿机调整示意图,1. 大轮成形法基本数据： 轮坯安装角： 66.85104（根锥角 67.839099） 垂直刀位： 103.21999 水平刀位： 60.13623 轴向轮位修正值：3.4682 （0.413569） 机床: No.609 线性量规A: 186.90455 线性量规B: 395.31999 线性量
5、规C: 79.41406 线性量规D: 229.36137 齿形角内刀:20.外刀:-20.（ 18.139896， -21.860104）,2.拉齿法概述,1）单循环法：半精拉精拉分度 效率高，适合大批量生产 机床No.11、22、607、609 2）粗切精拉法：粗切补充精给精拉 适合小批量生产 机床No.108、118、28 3）螺旋成形法：刀盘轴向送给 调试方便、接触区稳定 机床No.607、609,三.刀倾法加工小轮,刀盘齿形角选取： 刀倾法加工小轮对刀盘的齿形角要求很低，刀盘齿形角与小轮切齿节锥压力角的差值可通过刀倾与刀转机构补偿 通常选用 外刀齿角为140，内刀齿角为350等,三.
6、刀倾法加工小轮,刀倾刀转的原理： 刀倾形成锥形产形轮，补偿切齿节锥压力角的变化，方便用一把刀盘加工不同齿形角的小轮。 刀转改变刀倾的方向以适应刀盘倾斜后相对齿坯位置的变化。,三.刀倾法加工小轮,径向刀位S1 角向刀位q1 刀倾角i 刀转角j dM1轮坯安装角 E01垂直轮位 X1轴向轮位修正值 XB1床位 滚比i01,1.各参数在机床上的对应位置,GH35：摇台刀倾刀转偏心 No116：摇台偏心刀转刀倾,三.刀倾法加工小轮,2.径向刀位S 铣刀盘中心的距离,控制被切齿轮螺旋角,图4.7 刀位在机床上的确定,三.刀倾法加工小轮,两种机床的刀位关系,三.刀倾法加工小轮,偏心角b径向刀位S 摇台角Q
7、1角向刀位q1,Y2280摇台结构,三.刀倾法加工小轮,4. 摇台角 切制左旋齿轮时，刀盘中心低于被切齿轮中心；切制右旋齿轮时，刀盘中心高于被切齿轮中心。摇台角Q与角向刀位q1具有直接的关系。,三.刀倾法加工小轮,5.机床刀倾角（I）影响被切齿面的压力角 6.机床刀转角（J）影响到摇台角调整，在接触区修正时，代替摇台角来适应偏心角的改变。,三.刀倾法加工小轮,7.水平轮位X1 或称轴向轮位修正量，是指摇台中心到工件箱主轴断面的距离，其中X1还要考虑工件的夹具尺寸和小轮的安装距，三者之和即为机床实际的水平轮位。可修正被切齿轮的压力角。 8.垂直轮位E01 被切齿轮对于摇台中心偏置量。它对于修正齿
8、形曲率有着重大作用。 9.床位XB1 工件箱相对于标准位置，前进或后退的距离。它对于被切齿轮的齿深具有直接的影响。 10.安装角dM1 工件调整装置与机床垂直平面的夹角，对于HFT法加工小轮时，由于对根锥角修正，常常为负值，可进行接触区宽窄和三阶修正。,6.刀倾法加工小轮,11. 滚比确定被切齿轮与刀盘的运动关系，对修正压力角作用比较大。在刀号不足时可一定程度上弥补刀号误差。 滚比改变量=(理论齿形角-刀盘齿形角)X滚比/(360/z+螺旋角) 例如滚比改变量=(190-180)X4.5/(3600/11+480) =0.0557 实际滚比=4.5+0.0557=4.5557,三.刀倾法加工小
9、轮,12.刀倾法加工小轮控制数据，有以下五项： 1）齿长接触区系数f控制接触区的长度， 取f=0.250.35 2）产形轮锥距修正量DR01 控制对角接触。 3）产形轮节锥角修正量Dd01 控制接触区宽窄， 取Dd01= -20左右。 4）根锥角修正量Dq 控制切削后齿轮的实际根锥， 5）轮坯安装角修正量DdM1 控制鱼尾形接触， 取-20-40。,四.小结,1）无论刀倾法或变性法小轮的刀盘齿形角均无严格要求，均可按标准值选取；变性法大轮刀盘齿形角要求与理论值相差不得超过1.5度。 2）刀倾法小轮安装角为负值（凹面-24，凸面-47度），修正越少，越容易产生外对角、鱼尾形接触。 3）计算中小轮刀尖直径与刀齿齿形角密切相关，两侧刀盘齿形角相差越多，两侧刀尖直径越接近。 4）刀尖直径调整与理论值要尽量接近。,四.小结,4）大轮绝对按调整卡加工，不做任何修正，最好对刀盘两侧直径、压力角进行准确测量；确保加工出的实际齿面与理论齿面尽量接近。 5）小轮修正以调整卡为依据，按比例修正。 6）遇到鱼尾、菱形等三阶缺陷时，重新设定轮坯安装角修正量，重新计算调整卡。 7）当接触区短，需改变刀盘半径时，建议重新设定接触区长度系数K，进行重新计算。,
