金林
摘? 要:隨著科技的發(fā)展,規(guī)模巨大、精密度高的加工技術(shù)也受到人們的關(guān)注,傳統(tǒng)的齒輪制造工藝,應(yīng)用范圍不廣,針對(duì)大型齒輪生產(chǎn)工藝存在缺陷等缺點(diǎn),近幾年來(lái),隨著重工業(yè)的快速發(fā)展,大規(guī)模螺旋錐齒輪需求逐漸增加。為了實(shí)現(xiàn)加工的精細(xì)化,因此文章研究了大規(guī)模螺旋錐齒輪的加工工藝。
關(guān)鍵詞:大規(guī)模;高精度;螺旋錐齒輪;加工技術(shù);研究
中圖分類號(hào):TG61? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? ? ? ?文章編號(hào):2095-2945(2020)15-0110-02
Abstract: With the development of science and technology, large-scale and high-precision machining technologies have also drawn people's attention. Traditional gear manufacturing processes have not been widely used, and there are shortcomings such as defects in large-scale gear production processes. With the rapid development of heavy industry, the demand for large-scale spiral bevel gears has gradually increased. In order to realize the refinement of processing, this paper studies the processing technology of large-scale spiral bevel gears.
Keywords: large-scale; high accuracy; spiral bevel gear; processing technology; research
引言
螺旋錐齒輪是機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域在相交軸或交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的關(guān)鍵零件,傳動(dòng)過(guò)程中輪齒哨合從一端向另一端逐漸過(guò)渡。與直齒錐齒輪和斜齒錐齒輪相比,螺旋錐齒輪具有許多良好的性能,如:重迭系數(shù)大,承載能力高,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小等。由于上述各方面的優(yōu)點(diǎn),螺旋錐齒輪被廣泛應(yīng)用于鐵路機(jī)車(chē)、船舶、汽車(chē)、拖拉機(jī)、大型輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、裝載機(jī)等各種各樣的機(jī)械產(chǎn)品中,并在很大程度上提高了這些產(chǎn)品的可靠性和使用壽命,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
大規(guī)格螺旋錐齒輪有兩種齒制,一種是齒線為圓弧的圓弧齒錐齒輪,整個(gè)齒槽沿齒長(zhǎng)方向齒高收縮的或等高,稱為齒制。齒制的錐齒輪熱后可以磨齒。另一種是齒線為延伸外擺線的擺線準(zhǔn)漸開(kāi)線錐齒輪,齒槽沿齒長(zhǎng)方向齒高是等高的,稱為齒制。齒制的錐齒輪熱后可以刮齒。這兩種方法的最終精度都可以達(dá)到級(jí)以上。
在應(yīng)用程度上,螺旋錐齒輪在國(guó)外廣泛應(yīng)用,它是機(jī)器傳動(dòng)過(guò)程中的好動(dòng)力,在各個(gè)領(lǐng)域都有著不同的作用。由于承載能力強(qiáng),適用于大型機(jī)械的承載過(guò)程,如汽車(chē)、鐵路、船舶等機(jī)械產(chǎn)品,具體意義上,大型齒輪具有一定的適用性,其直徑一般在700mm以上,對(duì)成品齒輪也有較高的要求,必須達(dá)到5級(jí)以上,這樣生產(chǎn)具有卓越性和普遍性。在國(guó)外,大型高精度螺旋齒輪是美國(guó)紐約一家機(jī)床制造企業(yè)首次提出的,制造企業(yè)主要用于汽車(chē)生產(chǎn),這種模式主要是磨牙機(jī),用于大型數(shù)控機(jī)床的管理。使用在以后的開(kāi)發(fā)中,工廠改進(jìn)了這一點(diǎn),在齒輪的精度上進(jìn)行了細(xì)化,在精密加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加熱,并以掛齒的方式打磨。
直徑大的大規(guī)格螺旋錐齒輪主要用于礦產(chǎn)、冶金、石油等行業(yè)的大型減速器,隨著中國(guó)重工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)大規(guī)格螺旋錐齒輪的需求量越來(lái)越大,目前,工業(yè)中使用的大尺寸螺旋錐齒輪大部分都是側(cè)中間件的程序化齒輪,但是側(cè)中間件必須用雙刀半,因?yàn)榈毒吆蜋C(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很難制造。目前只有德國(guó)公司才有具備Dr.Fration貝爾齒輪多軸數(shù)碼壓力機(jī)和切割機(jī)的制造技術(shù),為了打破外國(guó)企業(yè)對(duì)大規(guī)格螺旋錐齒輪的壟斷,降低制造成本,本文提出了兩個(gè)解決方案,首先,側(cè)邊齒輪將設(shè)計(jì)改為修理的設(shè)計(jì),計(jì)算簡(jiǎn)單,調(diào)整方便,第二,利用數(shù)字控制車(chē)床的優(yōu)勢(shì),采取萬(wàn)能軸聯(lián)動(dòng)數(shù)字控制器螺旋齒輪機(jī)床直接加工設(shè)計(jì)側(cè)中間件的整體式剪切板,降低了成本,本論文圍繞圓弧等高齒錐齒輪與擺線一準(zhǔn)漸開(kāi)線錐齒輪兩種大規(guī)格螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)制造技術(shù)開(kāi)展研究,根據(jù)筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)這種齒輪的研究有了新的認(rèn)識(shí)。
1 加工技術(shù)
螺旋錐齒輪的加工原理:模擬輪是加工的齒輪,統(tǒng)一的卡盤(pán)是仿形車(chē)輪的牙齒,模擬輪結(jié)合斷裂的這一元素時(shí),刀盤(pán)切掉了車(chē)輪的牙齒,如何將大輪和小車(chē)輪記性加工,使其加工后,計(jì)算是否正確的價(jià)值,是需要解決的主要問(wèn)題。對(duì)此國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者進(jìn)行了大量的研究,發(fā)表了許多論文和專業(yè)著作,特別是對(duì)收縮齒弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪,由于大輪和小輪被加工成一個(gè)平頂產(chǎn)形輪,所以需要計(jì)算它們的方向和曲率,對(duì)其接觸分析非常復(fù)雜,因此,適用于現(xiàn)實(shí)是很難得到理想的結(jié)果。隨著控制齒輪機(jī)床和磨削技術(shù)的普及,中國(guó)齒輪系統(tǒng)的加工方法迅速發(fā)展,它們都是采用擺線等高齒,計(jì)算簡(jiǎn)單,接觸面積比收縮要好,研究結(jié)果顯示,小批量生產(chǎn)產(chǎn)品的加工中,特別是在規(guī)格螺旋錐齒輪的加工中,發(fā)現(xiàn)使用圓弧等高齒是理想的選擇。
等高齒錐齒輪的加工在理論上完全通用,所以理論上不用計(jì)算的發(fā)向量的方向和曲率,其復(fù)雜程度相當(dāng)于軸值,簡(jiǎn)單整理三個(gè)基本條件即可。在詳細(xì)討論這三個(gè)基本條件之前介紹了齒輪切割機(jī)的調(diào)整參數(shù),這里介紹螺旋錐齒輪加工機(jī)床的基本結(jié)構(gòu),架子上有刀的位置稱為刀座,架子上有齒輪的位置稱為輪座,刀板設(shè)置在工具的傾斜體上,使刀的傾斜度的旋轉(zhuǎn)體安裝在偏心圓筒上,偏心圓筒安裝在振動(dòng)臺(tái)上,刀的位置由下列參數(shù)確定。
像弧輪這樣高的齒輪也被稱為弧輪,從側(cè)面看,它表現(xiàn)出了扁平的齒輪形狀,其研發(fā)的原理是在揮桿弧線的基礎(chǔ)上,磨光高的牙齒,在工藝加工過(guò)程中,工廠一般是少量以生產(chǎn)方式根據(jù)齒輪的平面切割,以各個(gè)部分“接觸面積”為起點(diǎn),將切割機(jī)與軸結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)收縮齒輪的加工。從理論上看,大型高精度螺旋加工技術(shù)需要三個(gè)必要條件,分別是壓力各部的確認(rèn)、螺旋角的確認(rèn)和切削工具半徑的切削。它們是齒輪的基本結(jié)構(gòu),刀板半徑的角度上要注意安裝位置,刀板的安裝主要是以刀體的旋轉(zhuǎn)為基礎(chǔ),斜線為側(cè)視圖刀的移動(dòng)也是重要的部分,它是以偏心鼓為核心的并行裝置的技術(shù)方法,并且要特別注意刀的位置。這是以扇形旋轉(zhuǎn)臺(tái)為基礎(chǔ),以移動(dòng)部件箱為載體,根據(jù)軸線方向進(jìn)行加工,刀盤(pán)的位置調(diào)整也很重要,每個(gè)刀削面都有一個(gè)平衡的斷面,斷面點(diǎn)的位置是承載加工齒輪機(jī)器的中心,制造廠應(yīng)沿著床座椅軸線移動(dòng),將扇形以整體形狀安裝在滾輪上,安裝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)一定參數(shù)在調(diào)整貝爾齒輪角度的情況下執(zhí)行,該參數(shù)主要是機(jī)械式齒輪在銑床上獲得,我們使用設(shè)計(jì)的齒輪裝置,模擬并顯示所有齒輪在垂直狀態(tài)下的位置。
圓弧面輪廓加工技術(shù)是目前應(yīng)用最廣的加工方法,應(yīng)用性強(qiáng),最大直徑達(dá)1800mm,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和開(kāi)放式設(shè)計(jì)。根據(jù)該技術(shù),齒輪分為三個(gè)軸,所有軸都是平行杠桿的滑動(dòng),弧輪的齒輪分為主軸和輔助軸,主軸采用旋轉(zhuǎn)式設(shè)置,在轉(zhuǎn)子上設(shè)置自動(dòng)平衡裝置,保證車(chē)床連續(xù)運(yùn)行時(shí)固定位置和綜合利用,輔助軸的安裝和設(shè)計(jì)圖非常巧妙,設(shè)計(jì)者將安裝節(jié)點(diǎn)為中心,將易于滑動(dòng)的位置設(shè)為坐標(biāo)系,節(jié)點(diǎn)上設(shè)置摩擦輪,這種工藝處理方法可以保證齒輪在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常保持平衡,不損壞零件。我們采用自動(dòng)控制的方式進(jìn)行有序分配,注重加工程度,利用數(shù)字控制系統(tǒng)編制出程序,完成驅(qū)動(dòng)器的有效使用。
2 技術(shù)改進(jìn)
側(cè)齒輪和準(zhǔn)雙面曲面齒輪的設(shè)計(jì)與弧形齒輪和準(zhǔn)雙面曲面齒輪的設(shè)計(jì)相同,前者為齒線的弧度,后者的齒線為延長(zhǎng)線的外線,其形成原理為擺動(dòng)臺(tái)上有半徑固定地固定圓圓代表模擬輪,還有一個(gè)半徑一定的動(dòng)圓,當(dāng)動(dòng)圓完全在固定圓上滾動(dòng)時(shí),刀盤(pán)的任意軌跡都是延伸的外線,加工弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒的刀盤(pán)被稱為單面刀盤(pán)。在內(nèi)刀(或是外刀)上所有的刀都有相同的路徑,只在輪廓線上形成齒面。模型的齒輪上,彼此形成一個(gè)輪廓線。不同的側(cè)螺紋板和不同的軌道形成不同的齒形面,利用與該成型車(chē)相加工的牙膠加工所需的螺旋錐齒輪。在齒輪加工過(guò)程中,為了獲得各齒輪參數(shù)之間的關(guān)系,在車(chē)輪的頂部延長(zhǎng)外線上標(biāo)出各個(gè)參數(shù)。
根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出了四環(huán)形齒輪的設(shè)計(jì),不同點(diǎn)是齒輪可以使用收縮值或使用較高的齒輪,而二維值則只能使用較高的齒輪。同時(shí),以下三點(diǎn)與弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)不同。不同公司提出的不同齒輪傳動(dòng)功能的弧輪設(shè)計(jì)主要是汽車(chē)齒輪的運(yùn)動(dòng)傳達(dá),除了動(dòng)力的傳達(dá)外,還要考慮運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。也就是說(shuō),重疊系數(shù)必須大,所以推薦采用小模數(shù)多齒數(shù)的設(shè)計(jì)。本文所提示的側(cè)齒輪主要用于大型減速器中大型螺旋式齒輪的設(shè)計(jì)來(lái)傳遞動(dòng)力,因此大型模式,建議使用小齒輪,這樣會(huì)有很好的彎曲強(qiáng)度,根據(jù)刀盤(pán)選擇范圍大的齒輪一般被加工成兩面法,加工效率較高,但這種加工方法在大圓環(huán)兩側(cè)折線中由于點(diǎn)的螺旋形角度不同,大車(chē)輪兩側(cè)的牙齒線??赡軙?huì)異常收縮,因此要糾正齒輪的底部,特別是按高牙設(shè)計(jì)的弧輪,可以正常地收縮大車(chē)輪兩側(cè)的齒線。如果這樣加工,輪廓會(huì)自然收縮,兩邊側(cè)面齒中間點(diǎn)的螺旋角和刀盤(pán)的螺旋角相同,所以刀盤(pán)的選擇不好,像螺絲刀的齒輪一樣嚴(yán)格,推薦按表選擇刀盤(pán)半徑。按照它可以知道,綜上所述所舉的螺旋錐齒輪如果采用擺線準(zhǔn)漸開(kāi)線齒制,由中點(diǎn)法向模數(shù)可知刀盤(pán)半徑也可以選用。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著中國(guó)重工業(yè)的快速發(fā)展,礦產(chǎn)、冶金、石油等產(chǎn)業(yè)對(duì)大規(guī)格螺旋錐齒輪的需求越來(lái)越大。目前在我國(guó)使用的大規(guī)格螺旋錐齒輪大體上屬于側(cè)超高的值體系,但這一齒輪屬于雙刀頭。需要利用特殊裝置來(lái)加工專業(yè)發(fā)報(bào)機(jī),刀具和車(chē)床只在德國(guó)公司生產(chǎn),齒輪經(jīng)過(guò)加熱后不磨碎,精密度較低,這些不足對(duì)我國(guó)大規(guī)格螺旋錐齒輪數(shù)字化生產(chǎn)產(chǎn)生了極為不利的影響。為了打破技術(shù)封鎖,縮小中國(guó)的齒輪產(chǎn)業(yè)和世界齒輪強(qiáng)國(guó)的差距,研究用大規(guī)格螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)制作的關(guān)鍵技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,對(duì)大規(guī)格螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等提出了較高要求,并采用了弧形設(shè)計(jì)的等高弧形齒輪的解決方案。與側(cè)齒輪相比,圓弧型齒輪具有計(jì)算簡(jiǎn)單、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn),還可以加工成國(guó)內(nèi)統(tǒng)一的全刀半,加熱后磨齒也可以進(jìn)行加工??梢蕴岣啐X輪的精密度。
參考文獻(xiàn):
[1]盧世寧.大規(guī)格高精度螺旋錐齒輪加工技術(shù)的探究[J].科技尚品,2016(10):126.
[2]曾亦愚.大規(guī)格高精度螺旋錐齒輪加工技術(shù)研究[D].中南大學(xué),2012.
[3]石林.螺旋錐齒輪數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].廈門(mén)大學(xué),2008.
[4]張佳歡.螺旋錐齒輪的數(shù)字化加工[D].上海師范大學(xué),2013.
[5]劉威.螺旋錐齒輪在機(jī)測(cè)量及齒距誤差補(bǔ)償技術(shù)的研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué),2015.