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人字齒輪的展成加工方法
- 2019-06-12-

        人字齒輪,是一種圓柱齒輪,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。人字齒輪的在英文中譯為double-helical gear。人字齒輪具有承載能力高、傳動平穩和軸向載荷小等優點,在重型機械的傳動係統中有廣泛的應用。人字齒輪軸根據需要可將兩側分體製造,然後組合在一起;或雖將兩側做成一體,但在兩側有效齒麵之間留下必要的越程槽;或者采用插齒加工方法,但也需要將兩側齒麵斷開。相對普通齒輪的加工來說,人字齒的加工工藝較為複雜、難度較高,常用的加工方法一般是使用指形齒輪銑刀來加工。

        一、人字齒輪的加工要點

        人字齒輪左、右旋向螺旋線的交點可構成許多個平麵,通常情況下將對稱於齒輪端麵的平麵稱為人字中心平麵。受減速機結構的限製及為滿足齒輪正常齧合傳動的條件,人字齒輪軸在裝配時必須擺好其位置,人字中心平麵的位置誤差必須控製在裝配調整量所允許的範圍之內。

        二、工藝分析

        由人字齒輪的裝配要點可知加工人字齒輪的最大難度在於控製人字中心平麵的位置

        1、加工思路

        本文中控製人字中心平麵位置公差的主要方法是先將一側齒形加工後由劃線將齒頂螺旋線引至另一側齒坯外圓,盡可能的減少人字中心平麵位置的偏轉誤差,可按如下加工路線進行加工:滾切一側齒輪→鉗工劃線→滾切另一側齒輪,具體方法如下所述:

        2、設備和工具的選擇

        由於加工設備受到一定的限製,在此本文加工設備使用的是武漢重型機床廠出廠的Y320型滾齒機,滾刀則根據圖紙要求采用m10,a20°,γ4°40' 的右旋單頭高速鋼標準滾刀來進行加工。

        3、分齒掛輪的計算

        由分齒掛輪計算式:

        (其中K——滾刀頭數 Z——齒數 ) Y320的分齒定數為20或40,在此根據本例人字齒參數確定取20,

        則得:也就是說要用到的四個齒輪齒數分別為a=40,b=30,c=50,d=90;將abcd四個齒輪分別安裝在齒輪架則完成分齒掛輪。值得注意的分齒掛輪時,刀具與工件旋向相同時不用加介輪,本例選擇先加工左旋部分,刀具與工件旋向不同,則分齒掛輪需再加一介輪。

        4、差動掛輪的計算

        差動掛輪的計算公式則是:

        (其中β——工件螺旋角 mn—— 法向模數 K——滾刀頭數)因Y320型滾齒機差動定數為15,所以在此則有:

        由比值掛輪表可查出當i=0.6538351167時,得a2=89,b2=41,c2=25,d2=83,此時誤差值為:

        誤差值在允許範圍內,則差動掛輪為:

        5、滾刀的安裝及工件的夾裝校正

        本文中先選擇加工人字齒輪的左旋部分,根據滾刀旋向、螺旋升角及人字齒螺旋角可確定滾刀的安裝示意圖如下圖3所示,滾刀傾角為β+γ= 25°50' 31"+4°40'= 30°30' 31"。工件則采用夾頭來進行夾裝,。工件使用千分表來校正,精度要控製在0.05mm以內。夾裝校正的要點:①定位基準要精確可靠。②齒坯軸心線與工作台的旋轉軸線重合。③支承端麵應與工作台的旋轉軸線垂直。④齒坯的支承表麵與切削力著力點之間的距離盡可能小。⑤要有足夠的剛性和夾緊力,保證在裝夾工作時不致變形和在加工過程中不產生振動。

        6、走刀次數及進給量的選擇

        本例人字齒輪材料為40Cr,從保證工件質量和合理滾刀壽命的前提下,本次齒輪加工采用3次走刀來進行加工。第一次走刀吃刀量取為1.2m,第二次取為0.7m,第三次約取為0.3m。通常情況下,為提高齒輪的精度,保證齒形的尺寸,第三次進刀時應測量一次公法線長度W/k,由公法線長度來確定第三次的進刀量,則第三次進刀量△L=1.46×(W/k—Wk)。

        進給量則根據取進給量表選取工作台每轉滾刀垂直方向進給量為0.38mm,此時進給齒輪掛輪為,手柄位置為B,檔位為Ⅰ檔。

        7、鉗工劃線

        本例中,加工完左旋齒輪後,將工件卸下交予劃線工根據圖樣和技術要求將左旋齒輪齒頂螺旋線引至另一側右旋齒輪齒坯外圓,在齒坯上用劃線工具畫出加工界線,在此應當注意,跟其它工件劃線要求不同,齒輪的人字中心平麵基本上由劃線確定,因此対劃線的基本要求是線條清晰勻稱,定型、定位尺寸準確,由於劃線的線條有一定寬度,所以應該要提高技術要求,要求劃線精度達到0.10-0.25mm。

        8、重新調整滾刀安裝角度及裝夾工件

        此次加工的齒輪為人字齒輪的右旋部分,因此需要對滾刀安裝角度進行調整,調整後的角度應為β-γ=25°50' 31"—4°40'= 21°10' 31",如圖5所示。工件夾裝校正則與步驟5要求一致,然後校正滾刀,使滾刀吃刀位置盡量與右旋齒輪齒坯外圓所畫的加工界線一致。

        9、二次走刀的選擇

        此次走刀應該注意的是第一次走刀時應先試走刀,等加工2~5mm長度時退刀測量吃刀位置與加工界線的位置誤差,然後根據誤差量調整滾刀的安裝位置(在此可用千分表來測量)再繼續進刀加工,此步驟可重複多次,直至人字中心平麵位置誤差減小,控製在0.25mm以內。滾刀安裝位置校正完畢之後可按步驟6進行走刀完成人字齒輪的加工。


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