數(shù)控錐齒輪銑齒機的滾切修正

摘 要：在普通數(shù)控銑齒機上采用滾切修正法也稱變性法加工工件，改變已往的搖臺與工件以固定的滾比運動，而使搖臺與工件之間實時變化的滾比作滾切，加工出的工件接觸區(qū)有了很大的改善，從而對減少齒輪的嚙合噪音，提高齒輪使用壽命，起到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑齒機 滾切修正 滾比 接觸區(qū)

中圖分類號：TG61 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-082-02

隨著數(shù)控銑齒機的快速發(fā)展，很多高端數(shù)控銑齒機自然采用帶有刀傾機構(gòu)的設(shè)計，而很多普通數(shù)控銑齒機將會被擱置，機床的換代會增加生產(chǎn)廠家的成本，利用有限資源，降低成本，在普通數(shù)控機床上采用滾切修正法加工達到高端數(shù)控銑齒機的同樣修正效果，是我們所做的工作。

1 帶有搖臺的銑齒機結(jié)構(gòu)

銑齒機結(jié)構(gòu)可分成帶有刀傾機構(gòu)和不帶刀傾機構(gòu)。

帶刀傾機構(gòu)的銑齒機結(jié)構(gòu)如圖1所示，搖臺2上裝有刀傾機構(gòu)4，刀盤中心到搖臺中心的距離可以通過偏心機構(gòu)3調(diào)整，工件裝在旋轉(zhuǎn)軸10上，工件機床安裝根椎角、水平輪位及垂直輪位都需要使用相應的機構(gòu)9、7和10進行調(diào)整。搖臺帶動刀盤5運動形成產(chǎn)型輪，輪坯與產(chǎn)型輪作展成運動形成齒面，機床加工時刀傾機構(gòu)的偏角補充到根椎角的變化中以作修正。

2 滾切修正的數(shù)學模型

因刀傾機構(gòu)在機械結(jié)構(gòu)上非常復雜，本文所述的滾切修正是施加在沒有刀傾機構(gòu)的普通銑齒機上的。

如圖1所示，如果搖臺上沒有刀傾機構(gòu)4，則刀體5直接裝在偏心機構(gòu)3上，搖臺2的旋轉(zhuǎn)將帶動刀盤5在一個平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，滾切修正的工作原理就是在加工過程中不斷變化搖臺旋轉(zhuǎn)速度修正齒輪接觸區(qū)。

這里搖臺2為旋轉(zhuǎn)軸，命名為X軸，工件裝在旋轉(zhuǎn)軸10上，命名為Y軸，搖臺箱體1為直線進給軸Z軸。

采用普通滾切法加工時，根據(jù)機床調(diào)整卡調(diào)整機床安裝根椎角，加工時搖臺轉(zhuǎn)動一個擺角為搖臺擺角，工件同時按滾比轉(zhuǎn)動一定角度，在這個過程中工件和搖臺轉(zhuǎn)動都是勻速的，搖臺和工件是按固定滾比速度旋轉(zhuǎn)。

采用滾切變性法加工時，同樣根據(jù)機床調(diào)整卡調(diào)整機床安裝根椎角，工件轉(zhuǎn)動是勻速的，但搖臺的擺動不是勻速的，而且搖臺起始角度和結(jié)束角度也發(fā)生變化。其詳細情況如下。

如圖2所示為加工某一個工件時搖臺擺角示意圖，為搖臺角（即刀盤加工弧齒錐齒輪中點時所在位置），為搖臺擺角（即機床加工弧齒錐齒輪時的擺動角度），為刀盤中心，所在位置正好是搖臺角大小。一般情況下，搖臺擺角會平均分配到搖臺角的兩側(cè)，即為圖中所示情況（也有不同的角度分配方法，但在計算滾切變性角度時公式通用）。設(shè)定搖臺為順時針旋轉(zhuǎn)，則在搖臺轉(zhuǎn)動過程中從到，設(shè)在他們中間時搖臺的轉(zhuǎn)角為，實際的搖臺角度為，則有

（1）

現(xiàn)在，加入滾切變性機構(gòu)，設(shè)k為滾切變性機構(gòu)的系數(shù)，有公式滾切變性參數(shù)公式

（2）

此公式中相對于搖臺角來計算的（即為實際搖臺角角度與的差值，起步方向為負，過后為正），在公式（1）中為相對于的變化量用它代替公式（2）中，就有滾切變性機構(gòu)實際的搖臺角度為

（3）

可以看出滾切變性機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度與普通方法不一樣，如果普通方法角度勻速變化，則它的角度以k為參數(shù)的加速或減速變化，它的滾比也就發(fā)生了改變。為了在加工齒中點時保證滾比和壓力角不變，則加工起始角度就要變化，以使在普通方法加工齒輪中點是滾切變性方法也能加工齒輪中點，令，則初始角度為

（4）

同理可得結(jié)束角度為

（5）

考慮到搖臺還有逆時針旋轉(zhuǎn)，公式應為

（6）

初始角度的公式（5）和結(jié)束角度的公式（6）做相應的正負號變化即可，如果搖臺擺角不是平分在搖臺角q的兩面，只要用相應角度代替公式（5）和公式（6）中，公式（4）、（5）、（6）同樣適用。

3 加工程序示例

設(shè)定搖臺順時針旋轉(zhuǎn)，切削齒槽下齒面，搖臺擺角為R365，搖臺角為R366且將R365均分，滾切變性系數(shù)為R369，工件擺角當量R371，總切削步數(shù)R377，普通滾切法時搖臺擺角當量為R372，示例采用直線插補法編寫加工程序。

按公式（4）和（5）計算出加工起始角和 加工結(jié)束角

R376=1；當前切削步數(shù)

R375=R376-1；上一步步數(shù)

MA1：

R380=R366-（（R375×R372-R365/2）+R369×（R375×R372-R365/2）× （R375×R372-R365/2））

R381=R366-（（R376×R372-R365/2）+R369×（R376×R372-R365/2）×（R376×R372-R365/2））

R402=ABS（R381-R380）；搖臺角度增量

G91 G01 G64

X=R28×R402Y=R28×R371 F=R7 R28下滾；R7進給速度

R376=R376+1

IF R376-R377<=0 GOTOB MA1

4 結(jié)論

我們在YKT2250銑齒機上做了相應實驗，與普通滾切法加工相比，接觸區(qū)有了明顯改善。

如圖3所示：用滾切法加工的大輪接觸區(qū)；圖4所示的是用滾切修正法加工的大輪接觸區(qū)，可以看出圖4所示的接觸區(qū)分別由齒根和齒頂移向齒的中間，接觸區(qū)卻有了很大改善，降低了齒輪嚙合的噪聲，提高了齒輪的使用壽命。

在做固定調(diào)整法（大輪采用成型法小輪采用滾切法加工）實驗后也有同樣結(jié)論，接觸區(qū)有很大改善，消除了對角線接觸等不利于齒輪嚙合的接觸區(qū)形式，也讓機床調(diào)整更加方便。

參考文獻

[1]凱特赫斯基·皮斯馬尼克，著.錐齒輪加工機床[M].天津齒輪機床研究所科技情報組，譯.