人字齒橡膠輥的展成加工方法

卞魯平+趙春花

摘要：介紹人字齒橡膠輥的用途、加工要點(diǎn)及包膠工藝，結(jié)合人字齒輪的加工方法制定橡膠輥人字齒的展成加工方法。試驗(yàn)結(jié)果表明：該加工方法適用于橡膠輥的加工，所加工的橡膠輥在割草壓扁機(jī)上試驗(yàn)結(jié)果滿意。

關(guān)鍵詞：人字齒；橡膠輥；包膠；展成法；滾齒

中圖分類號(hào)：S226.7+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）04-0021-04

割草壓扁機(jī)是專門用于收獲優(yōu)質(zhì)飼草的一種機(jī)具，可一次完成對(duì)牧草的收割、壓扁和鋪條作業(yè)。其中人字齒橡膠輥具有將飼草莖桿壓扁、促進(jìn)飼草快速干燥、有效保存飼草養(yǎng)分等作用，它的加工工藝方法對(duì)橡膠輥的壓扁性能和割草壓扁機(jī)的制造成本具有重大影響。

人字齒橡膠輥和人字齒輪結(jié)構(gòu)類似，是一種在無縫鋼管外圓面上包膠而成的圓柱形橡膠齒輪，在某一部分齒寬上為右旋齒，而在另一部分齒寬上為左旋齒。人字齒橡膠輥的兩側(cè)齒面不允許斷開，故采用展成法加工人字齒。

1 人字齒橡膠輥加工要點(diǎn)分析

人字齒橡膠輥?zhàn)?、右旋向螺旋線的交點(diǎn)可構(gòu)成許多個(gè)平面，通常情況下將對(duì)稱于齒輪端面的平面稱為人字中心平面。受壓扁裝置性能要求（壓扁間隙1.0～1.5 mm）的限制及為滿足上、下人字齒橡膠輥（如圖1所示）正常嚙合傳動(dòng)的條件，橡膠輥在裝配時(shí)必須擺好位置，人字中心平面的位置誤差必須控制在裝配調(diào)整量所允許的0.2 mm范圍之內(nèi)。由人字齒橡膠輥的加工要點(diǎn)可知，加工人字齒輪的最大難度在于控制人字中心平面的位置。橡膠輥人字齒加工圖如圖2所示。

人字齒橡膠輥的嚙合特性參數(shù)如表1所示。

2 橡膠輥的包膠工藝

滾齒前，將橡膠輥筒采用鑄膠法包膠（如圖3所示），橡膠輥的材料選用具有耐磨性、富彈性、抗耐性和抗裂性等特點(diǎn)且價(jià)格低廉的聚氨酯橡膠。為保證橡膠輥輥筒膠面與輥筒之間接觸面積大、無間隙、包膠層牢固可靠，橡膠輥筒的鑄膠需經(jīng)歷以下6個(gè)工藝：1） 清洗橡膠輥輥筒。如果是新包膠輥筒，需要把輥筒外圓包膠面的油污等用清洗劑洗凈；如果是舊包膠輥輥筒，需要把舊膠輥外層的包膠去除，同時(shí)用清洗劑把輥筒表面剩余的膠清洗干凈。2） 橡膠輥輥筒表面粗糙處理。把輥筒表面進(jìn)行粗糙處理，以加大輥筒外圓表面與包膠的粘合面積。3） 噴砂處理。將粗糙處理過的輥筒進(jìn)行噴砂處理，以確保輥筒表面更粗糙，包膠后膠與輥筒更好地粘合。4） 包膠。對(duì)經(jīng)過上述處理后的輥筒按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行包膠。5） 膠輥硫化。包膠后的膠輥一般需要10～15 h的硫化時(shí)間，經(jīng)硫化后膠輥輥筒與包膠會(huì)緊密粘合。6） 膠輥打磨。按設(shè)計(jì)要求的尺寸和形狀進(jìn)行打磨處理。

3 人字形橡膠齒的加工工藝

考慮到經(jīng)濟(jì)因素并結(jié)合人字齒橡膠輥與人字形齒輪的異同點(diǎn)，采用展成法加工原理制定適合加工人字齒橡膠輥的滾切加工工藝。

3.1 加工路線

先將一側(cè)斜齒加工后，通過劃線將齒頂螺旋線引至另一側(cè)齒坯外圓，盡可能的減少人字中心平面位置的偏轉(zhuǎn)誤差，可按如下加工路線進(jìn)行加工：切一側(cè)斜齒→鉗工劃線→滾切另一側(cè)斜齒。

3.2 設(shè)備和工具的選擇

3.5 滾刀的安裝及工件的夾裝校正

先選擇加工人字齒橡膠輥的左旋部分，根據(jù)滾刀旋向、螺旋升角及人字齒螺旋角可確定滾刀的安裝示意圖（如圖4所示）。滾刀傾角為β+γ= 25°50' 31"+4°40'= 30°30' 31"。工件采用夾頭進(jìn)行夾裝，如圖5所示。工件使用千分表進(jìn)行校正，精度應(yīng)控制在0.05 mm以內(nèi)。夾裝校正的要點(diǎn)為：1） 定位基準(zhǔn)要精確可靠；2） 齒坯軸心線與工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線重合；3） 支承端面應(yīng)與工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線垂直；4） 齒坯的支承表面與切削力著力點(diǎn)之間的距離盡可能??；5） 要有足夠的剛性和夾緊力，保證在裝夾工作時(shí)不致變形和在加工過程中不產(chǎn)生振動(dòng)。

3.6 走刀次數(shù)及進(jìn)給量的選擇

人字齒橡膠輥滾切部分為橡膠材料，因而不需要考慮滾刀的強(qiáng)度，采用二次走刀來進(jìn)行加工。第一次走刀的吃刀量為5 mm，第二次為3 mm，第三次2 mm。通常情況下，為提高壓扁輥人字齒的加工精度，保證齒形的尺寸，第三次進(jìn)刀時(shí)應(yīng)測(cè)量一次公法線長(zhǎng)度，由公法線長(zhǎng)度來確定第三次的進(jìn)刀量，但根據(jù)人字齒橡膠輥的嚙合條件和農(nóng)藝要求，加工所產(chǎn)生的誤差滿足要求。

根據(jù)進(jìn)給量表選取工作臺(tái)每轉(zhuǎn)滾刀垂直方向進(jìn)給量為0.38 mm，此時(shí)進(jìn)給齒輪掛輪為×，手柄位置為B，檔位為Ⅰ檔。

3.7 鉗工劃線

加工完左旋人字齒后，將工件卸下交予劃線工。根據(jù)圖樣和技術(shù)要求將左旋斜齒齒頂螺旋線引至另一側(cè)右旋斜齒齒坯外圓，在齒坯上用劃線工具畫出加工界線。在此應(yīng)當(dāng)注意，與其他工件劃線要求不同，橡膠輥的人字中心平面基本上由劃線確定，因此對(duì)劃線的基本要求是線條清晰勻稱，定型、定位尺寸準(zhǔn)確。由于劃線的線條有一定寬度，所以要求劃線精度達(dá)到0.1～0.5 mm。

3.8 重新調(diào)整滾刀安裝角度及裝夾工件

此次加工的斜齒為人字齒的右旋部分，因此需要對(duì)滾刀安裝角度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的角度應(yīng)為β-γ=25°50' 31"-4°40'= 21°10' 31"，如圖6所示。工件夾裝校正則與步驟5要求一致，然后校正滾刀，使?jié)L刀吃刀位置盡量與右旋斜齒齒坯外圓所畫的加工界線一致。

3.9 二次走刀的選擇

第一次走刀時(shí)應(yīng)先試走刀，等加工5～10 mm長(zhǎng)度時(shí)退刀，測(cè)量吃刀位置與加工界線的位置誤差，然后根據(jù)誤差量調(diào)整滾刀的安裝位置再繼續(xù)進(jìn)刀加工。此步驟可重復(fù)多次，直至人字中心平面位置誤差減小，控制在0.25 mm以內(nèi)。滾刀安裝位置校正完畢之后，可按步驟6進(jìn)行走刀完成人字齒的加工。

4 性能試驗(yàn)及結(jié)果分析

通過割草壓扁機(jī)的田間試驗(yàn)來測(cè)定人字齒橡膠橡膠輥的嚙合情況與壓扁效果。試驗(yàn)取第一、二茬初花期紫花苜蓿為試驗(yàn)對(duì)象，以苜蓿上被壓扁的長(zhǎng)度與植株長(zhǎng)度之比為試驗(yàn)指標(biāo)，以主要影響壓扁效果的橡膠輥凹凸面積比（A）、壓縮比（B）和喂入方式（C）為試驗(yàn)因素。優(yōu)選試驗(yàn)因素與水平如表2所示。由于橡膠輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)已定，故忽略因素A。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明：通過調(diào)節(jié)壓扁間隙、喂入厚度和喂入方式，該橡膠輥能夠獲得良好的壓扁效果，壓扁率最大可達(dá)到52.69%。由此可知，該加工方法加工出的人字齒橡膠輥嚙合、壓扁性能良好，達(dá)到農(nóng)藝要求。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明：展成加工方法可適用于大部分大模數(shù)人字齒橡膠輥的加工。對(duì)于其他人字齒橡膠輥的加工，可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和實(shí)際尺寸進(jìn)行分析以采取合理的工藝路線和工藝保證措施。此外，采用該方法加工的人字齒橡膠輥，具有加工設(shè)備簡(jiǎn)單、周期短、成本低及精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于單件和小批量生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 溫寶琴.前置割草壓扁機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[2] 宋緒丁.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[3] 曾紅兵.人字齒輪滾齒加工方法與技巧[J].鐵道機(jī)車車輛工人，2011（12）：29-32.

[4] 翁國(guó)文，張馨.橡膠材料的選用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[5] 魏迎軍.帶式輸送機(jī)滾筒包膠的種類及其特點(diǎn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2010（9）：86-87.

[6] 彭林中，張宏.機(jī)械切削工人工作手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[7] 馬國(guó)亮，曹秋霞.齒輪機(jī)差動(dòng)掛輪計(jì)算方法[J].煤礦機(jī)電，2005（3）：66-70.

[8] 葛寧曄，張展.斜齒圓柱齒輪公法線長(zhǎng)度的計(jì)算[J].金屬加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing

試驗(yàn)結(jié)果表明：通過調(diào)節(jié)壓扁間隙、喂入厚度和喂入方式，該橡膠輥能夠獲得良好的壓扁效果，壓扁率最大可達(dá)到52.69%。由此可知，該加工方法加工出的人字齒橡膠輥嚙合、壓扁性能良好，達(dá)到農(nóng)藝要求。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明：展成加工方法可適用于大部分大模數(shù)人字齒橡膠輥的加工。對(duì)于其他人字齒橡膠輥的加工，可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和實(shí)際尺寸進(jìn)行分析以采取合理的工藝路線和工藝保證措施。此外，采用該方法加工的人字齒橡膠輥，具有加工設(shè)備簡(jiǎn)單、周期短、成本低及精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于單件和小批量生產(chǎn)。

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[8] 葛寧曄，張展.斜齒圓柱齒輪公法線長(zhǎng)度的計(jì)算[J].金屬加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing

試驗(yàn)結(jié)果表明：通過調(diào)節(jié)壓扁間隙、喂入厚度和喂入方式，該橡膠輥能夠獲得良好的壓扁效果，壓扁率最大可達(dá)到52.69%。由此可知，該加工方法加工出的人字齒橡膠輥嚙合、壓扁性能良好，達(dá)到農(nóng)藝要求。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明：展成加工方法可適用于大部分大模數(shù)人字齒橡膠輥的加工。對(duì)于其他人字齒橡膠輥的加工，可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和實(shí)際尺寸進(jìn)行分析以采取合理的工藝路線和工藝保證措施。此外，采用該方法加工的人字齒橡膠輥，具有加工設(shè)備簡(jiǎn)單、周期短、成本低及精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于單件和小批量生產(chǎn)。

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Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing