采用無(wú)差動(dòng)滾齒確定掛輪定數(shù)

馬躍峰，趙杏根，劉　義

(晉中經(jīng)緯鈺鑫機(jī)械有限公司，山西 晉中　030601)

?專(zhuān)家答疑

采用無(wú)差動(dòng)滾齒確定掛輪定數(shù)

馬躍峰，趙杏根，劉義

(晉中經(jīng)緯鈺鑫機(jī)械有限公司，山西 晉中030601)

摘要：為了解決采用無(wú)差動(dòng)裝置滾齒機(jī)加工小螺旋角齒輪，加工原理、公式推導(dǎo)過(guò)程欠缺的問(wèn)題，詳細(xì)演示了其加工參數(shù)的計(jì)算推導(dǎo)過(guò)程；通過(guò)實(shí)例說(shuō)明采用無(wú)差動(dòng)裝置滾齒機(jī)加工螺旋齒輪參數(shù)的計(jì)算及掛輪定數(shù)的確定。指出：當(dāng)齒輪螺旋角太小、差動(dòng)掛輪速比大于1∶6時(shí)，或螺旋齒數(shù)為質(zhì)數(shù)齒、齒數(shù)大于100齒時(shí)，都可采用無(wú)差動(dòng)掛輪滾齒，利用推導(dǎo)公式進(jìn)行掛輪調(diào)整，加工效果良好。

關(guān)鍵詞：無(wú)差動(dòng)裝置；掛輪；螺旋角；推導(dǎo)公式；滾齒機(jī)

0引言

滾齒機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有兩種：一種有差動(dòng)裝置，一種無(wú)差動(dòng)裝置，當(dāng)斜齒輪螺旋角太小、差動(dòng)掛輪速比大于1∶6時(shí)，就無(wú)法使用差動(dòng)掛輪；這時(shí)可以用無(wú)差動(dòng)裝置滾齒機(jī)加工(也適用于質(zhì)數(shù)齒螺旋齒輪)。生產(chǎn)中常遇到小螺旋角齒輪的加工，采用無(wú)差動(dòng)裝置滾齒機(jī)加工取得了很好的效果，解決了加工螺旋齒輪的難題。

雖然，大量的技術(shù)資料中都有關(guān)于無(wú)差動(dòng)裝置滾齒機(jī)加工參數(shù)的計(jì)算公式，但是公式的來(lái)源和推理卻沒(méi)有詳細(xì)地報(bào)道[1-3]。筆者將詳細(xì)介紹無(wú)差動(dòng)裝置滾齒機(jī)的加工原理、過(guò)程和計(jì)算公式的推導(dǎo)，以供工藝技術(shù)員、齒輪工參考。

1有差動(dòng)滾齒機(jī)作無(wú)差動(dòng)滾齒機(jī)使用

無(wú)差動(dòng)滾齒機(jī)或未用差動(dòng)裝置的有差動(dòng)裝置滾齒機(jī)，如圖1所示；當(dāng)加工螺旋齒輪時(shí)，會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)蝸桿脫開(kāi)、交換齒輪鎖死的問(wèn)題。

當(dāng)主軸1傳動(dòng)傘齒輪A滾切直齒時(shí)，可以不用差動(dòng)裝置；當(dāng)把齒輪D端的凸鍵插入齒輪C端內(nèi)，再把軸14的蝸桿與差動(dòng)裝置的蝸輪C脫開(kāi)，使差動(dòng)裝置成為一體；當(dāng)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直接傳動(dòng)到軸1使差動(dòng)裝置不產(chǎn)生作用，就沒(méi)有了差動(dòng)掛輪比。因?yàn)樵谶@種情況下加工螺旋齒輪必須依靠分齒掛輪和進(jìn)刀掛輪配合完成，所以這兩個(gè)掛輪比的計(jì)算就和正齒輪不同。

1—齒輪A；2—齒輪B；3—蝸輪C；4—齒輪D；5—蝸桿軸14。圖1　無(wú)差動(dòng)裝置的滾齒機(jī)

當(dāng)用右旋滾刀滾切右旋斜齒輪時(shí)，圖2中AB為齒輪展開(kāi)尺寸，F(xiàn)t為垂直進(jìn)刀量，理論上滾刀從A點(diǎn)至E點(diǎn)應(yīng)切完一圈；但由于斜齒輪的關(guān)系，切削并未完成，必須使齒輪旋轉(zhuǎn)延長(zhǎng)至D才能完成切削。

圖2　右旋滾刀滾切右旋斜齒輪示意

那么，當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)z/a轉(zhuǎn)時(shí)，工作臺(tái)必須旋轉(zhuǎn)AD/AE，但AD/AE=AC/AB；又因AB=πd節(jié)，則：

(1)

(2)

如果把左右旋齒輪都進(jìn)行考慮，則式(2)變?yōu)椋?/p>

(3)

式中：

z——齒輪齒數(shù)；

d節(jié)——節(jié)圓直徑；

a——滾刀頭數(shù)。

如圖2所示，垂直進(jìn)刀有兩種情況：當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)z/a轉(zhuǎn)時(shí)，垂直進(jìn)刀量為Fh；當(dāng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)1周時(shí)，垂直進(jìn)刀量為Ft。將圖2局部放大為圖3，F(xiàn)h、Ft為垂直進(jìn)刀量，α為螺旋角。

圖3　垂直進(jìn)刀

式中：

a1、d1——分齒交換齒輪；

c′——分齒掛輪定數(shù)；

c′=24，與前同樣，c′不等于c。

式中：

tn——齒輪周節(jié)，tn=πmn；

mn——齒輪法向模數(shù)。

代入：a1/b1=24ac/(zc?1)

因?yàn)榉铸X掛輪：

式中：

PL=πmn/sinα(軸向節(jié)距PL)

c(取整數(shù))=PL/Ft(c為計(jì)算系數(shù))

仿德的Y37型：滾齒機(jī)分齒掛輪定數(shù)c′=24，垂直進(jìn)刀定數(shù)為9/32。

2生產(chǎn)實(shí)例

在Y37型無(wú)差動(dòng)裝置的滾齒機(jī)上滾螺旋齒輪，見(jiàn)傳動(dòng)圖4(利用上述公式計(jì)算Y37型無(wú)差動(dòng)滾齒機(jī)分齒運(yùn)動(dòng)鏈方程和垂直進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)鏈方程從略)。

2.1例一

加工一個(gè)圓柱螺旋齒輪(磨滾刀刃口用靠模)，螺旋角α=1°18′(左旋)，模數(shù)m=4mm，z=14mm、

圖4　Y37型無(wú)差動(dòng)滾齒機(jī)示意

進(jìn)刀量S垂=1mm，滾刀頭數(shù)a=1，試求各組掛輪？

分析：該齒輪螺旋角太小，差動(dòng)掛輪速比小于1∶6，不能用差動(dòng)掛輪滾齒；故應(yīng)采用無(wú)差動(dòng)滾齒，現(xiàn)用公式計(jì)算如下：

式中：

πmn——法向周節(jié)；

c——計(jì)算用系數(shù)。

進(jìn)刀向上走。

2.2例二

有一個(gè)8級(jí)精度的螺旋齒輪，齒寬=40mm、模數(shù)=2.5mm、齒數(shù)=28、螺旋角α=15°30′(左旋)、S垂=1mm，滾刀用單頭右旋，試求各組掛輪？

解：① 計(jì)算齒輪的軸向節(jié)距PL

PL=πmn/sinα=28.85(mm)

c=PL/1≈29

③ 進(jìn)刀掛輪：

2.3例三

有一個(gè)質(zhì)數(shù)螺旋齒輪，模數(shù)mn=1.75mm、齒數(shù)z=103、螺旋角α=11°30′(右旋)、進(jìn)刀S垂=1mm、滾刀用單線右旋，試求各組掛輪？

解：① 計(jì)算齒輪的軸向節(jié)距PL

所以c=PL/S垂≈28(取整數(shù))

如圖4所示，Y37型無(wú)差動(dòng)滾齒機(jī)S垂進(jìn)刀系的軸連接在工作臺(tái)分齒交換齒輪之后，與Y38型滾齒轉(zhuǎn)動(dòng)相似，如要求Y37型分齒運(yùn)動(dòng)鏈方程和垂直進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)鏈方程，可參考Y38型滾齒機(jī)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算求知。

3結(jié)語(yǔ)

3.1當(dāng)齒輪螺旋角太小(差動(dòng)掛輪速比太大)時(shí)，用差動(dòng)掛輪滾齒不現(xiàn)實(shí)，故應(yīng)采用無(wú)差動(dòng)滾齒，利用推導(dǎo)公式進(jìn)行掛輪調(diào)整，加工效果良好。

3.2當(dāng)螺旋齒輪為質(zhì)數(shù)齒時(shí)，齒數(shù)大于100齒則分度掛輪無(wú)交換齒輪，同樣可用無(wú)差動(dòng)掛輪滾齒，如例3，103齒的齒輪已批量生產(chǎn)。

3.3式中“+”為滾刀與加工齒輪螺旋角同方向，“-”時(shí)為滾刀與加工齒輪螺旋角反方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 北京業(yè)余機(jī)械學(xué)院工人班.齒輪原理與制造[M].北京：科學(xué)出版社，1970.

[2] 天津齒輪機(jī)床研究所.齒輪手冊(cè)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1979.

[3] 熊萬(wàn)武.掛輪選用表[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1968.

Determination of Gear Change Number Using Non-differential Hobbing

MA Yuefeng,ZHAO Xinggen,LIU Yi

(Jinzhong Jingwei Yuxin Machinery Co.,Ltd.,Jinzhong 030601,China)

Abstract:In order to solve the problems with the production of gear with small spiral angle using the non-differential hobbing machine,the processing principle and formula derivation,a detailed presentation is given of the processing parameters of the calculation process.The example shows how to make determination of gear change number using non-differential hobbing for spiral gears.It is pointed out that when the gear spiral angle is too small and the differential hanging wheel speed ratio is greater than 1∶6,or helical teeth number is of prime number and the teeth number is greater than 100 teeth,non-differential gear hobbing is employed,using the derived formula regulating the hanging round with good processing effect.

Key Words:non-differential devices;gear change;spiral angle;derived formula;gear hobbing machine

收稿日期：2015-09-21

作者簡(jiǎn)介：馬躍峰(1959—)，男，山西榆次人，工程師，主要從事紡織機(jī)械制造及工藝、工裝、改造設(shè)計(jì)等工作。

中圖分類(lèi)號(hào)：TS103.7+4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9634(2016)03-0018-03