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螺旋锥齿轮四轴联动数控两刀法加工

发布时间:2014-01-21 作者:张 婧 王太勇 郑惠江 汪文津  来源:万方数据
国内普遍采用五刀法加工Gleason 制的螺旋锥齿轮副,需要5 道工序才能完成大轮和小轮的粗精切,机床生产效率低、调整时间长。为此,针对国产四轴联动数控铣齿机提出了两刀法加工原理,使用双面刀盘并利用刀盘中心的轨迹运动完成对小轮凸面的精加工。通过改变刀位的方法实现设计要求的齿长曲率,以达到较好的接触情况,并建立了螺旋锥齿轮两刀法数字化加工模型。最后分别利用齿面接触分析(TCA)和实验,与格里森单面刀盘五刀法加工进行对比,结果表明:两刀法减少了加工工序,加工时间可节约40%;虽然改变了小轮内刀直径,但可以灵活方便地通过轨迹运动实现齿长曲率,得到较好的接触情况。实验得到的齿面接触区与TCA分析结果基本相同。

  两种加工方法得到的齿面接触点坐标见表4,其中x 方向为齿长方向,y 方向为齿高方向。从表4 可以看出,原单面法加工得到接触点x 方向分布范围为9.069,6,mm,而两刀法加工得到接触点x 方向分布范围较小,仅为3.255,2,mm;而在y 方向上两种加工方法得到的接触点分布的位置与范围均差别不大。因此,两刀法加工得到的接触迹线与齿根垂线的倾斜角要小于原单面法加工结果,其得到的接触区更接近于矩形,如图4(c)所示,且传动误差幅值较小,在此情况下齿轮传动不会出现边缘接触。从该结果的对比可以看出两种加工方法得到的接触情况基本相似。

两种加工方法的齿面接触点坐标

TCA分析结果
图4 TCA分析结果

  两种加工方法对比实验得到的齿面接触情况如图5所示。齿面接触区与TCA 分析结果基本相同。

齿面接触区
图5 齿面接触区

5 结 论

  (1) 针对国产四轴数控铣齿机提出了两刀法加工Gleason 制螺旋锥齿轮的加工原理,实现了两把刀盘两次装卡完成齿轮副的粗精切加工,减少了加工工序,加工时间可比五刀法节约40%,提高了生产效率.

  (2) 推导了双面刀盘轨迹法加工小轮凸面的计算方法,建立了螺旋锥齿轮两刀法数字化加工模型,利用数控铣齿机可以灵活方便地实现两刀法加工。

  (3) 虽然刀盘直径发生了变化,但通过改变径向刀位的方法可以实现满足设计要求的齿长方向曲率以达到较好的接触情况。实验得到的齿面接触区与TCA 分析结果基本相同。 

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