螺旋锥齿轮数字化制造过程关键技术概述

传 统 的螺 旋 锥 齿 轮 加 ＿ ｒ 方 法 通 常 是 首 先 按 照 冈 纸 要 求 加 工 大 轮， 然后 通 过 磨 捌 枢小 轮 的齿 面进 行 啮 合 试验 直 至 印 痕 区 符合 图 纸要求 ， 肌＿ ｒ 疗 法 中 主要 的 缺 点 包 括 ： （ Ｉ ） 加 工 效 率低 ： 印 痕 调 整 的过程较为复杂 ， 对 操 作 者 的 技 能 要求 比较 高 ， 往 往 要 根 据 印痕 的 实 际情 况 相ｌ ｈ ｌ ｌ ￣ Ｔ 经 验 确定 调整 参 数 ， 调 整 周 期 长 。加 工 程 序 不能 同 化， 每次Ｊ Ｊ ｌ １ ‘ １ 鄙 需 要重 新 调 整 。 尤其 不 能满 足 如 现代 工 业 多 型号 、 小 批 量 的 发腱 趋势 （ ２ ） 加＿ ｒ 精度低： 依靠 操 作 人 员的 经验 和 技 能很 难 稳 定 的制 造 … 高精 度 的零 件 ， 而目 ． 这 种 方 式 不符 合 现 代 化 加 工技 术 的 发展 趋 势 （ ３ ） 齿 州／ ｆ 统一 ： 传 统 的 螺旋 锥 齿轮 为 配对 加 工 ， 在 使 Ｊ Ｈ 过程中 『 』 Ｉ １ 其 中 一 个 齿 轮 报废 ，则 相 配 齿 轮 通 常 情 况 下 也 同时 报 废， 因为 小 同批 次 加 １ 问件 号零 件 的 齿 面不 间 目前 欧 荚 发达 围家 应 用 较 为 广 泛 的 是 螺 旋 锥 齿 轮 的数 字 化 加 Ｔ 方法且应Ｊ １ Ｊ 的 已 经 很成 熟 ， 该 技 术 有 高效 率 、 高 合 格 率 和 高 精 度 以及较 好 的 精 度稳 定 性 车 １ Ｊ 一致性等优点 ， 能 够避 免 传 统 加 工 方法 产 生的弊端 ， ｌ Ｊ ｝ ｊ ｉ 『 ， 我 螺 旋 锥 齿 轮 的数 字 化 加 ｌ Ｉ 技 术 正 在 逐 步取 代 传统的加 ｒ ： 疗法： １ ． ２ 螺旋 锥 齿 轮数 字 化 加 Ｉ 过 程 关键 技 术 螺 旋 锥 街轮数 字 化 加 Ｔ的 目标是 实现 齿 轮 的 设计 ＿ 】 Ｉ 、 制造ｌ ： Ｉ 和榆 测【 ｌ 整 个 过 协 同 ， 以实 现 螺 旋 锥 街 轮 的 高效 、 高 精 度 制造 技 术 ， 螺 旋 锥 齿 轮数 宇 化 加 体过 程 ： 根 据 图纸 建 模 一 模 拟 仿 真 得 到 印痕 一 得 到 加 １ ： 参数一 加ｌ １ 零 件一 测量实际齿面一 与 标 准 齿 轮 齿 面 进 行 比 较一 调整Ｊ Ｊ ｌ 】 Ｔ 参数一 分 析 比较 印痕 一 调整加二 ｒ 参 数一 反 复 调整 直 至 得 到 合格 印痕 。 首 先进 行螺 旋锥 轮 齿 面 的 ｉ维 精确 建 模 ， 目前在 工 程 化 中应 『 Ｈ 较 广 泛 的 如 克林 ｎ １ 格的 Ｋ Ｉ Ｍ Ｏ Ｓ ，格 里森 的 Ｇ — Ａ Ｇ Ｅ等 专 用 软 件 ， 有 的研 究院 校 也使 Ｈ 】 Ｕ Ｇ、 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ等 软 件 ， 根 据设 计 图 纸 参 数 实现 其 建 模 一模 建立 后 即 可以根 据 设 计 图 纸要 求 实 现 印 痕 的模 拟 仿 真 ， 包 括 齿 面接 触 分 析和 加 载后 齿 面接 触 分 析 ． 得 到合 格 的 印 痕 后 即定 义陔齿 面 即为理 论 齿 向 同时 还 可 以通 过 数 字化 的 方式 自动 获取 加 ’ １ 此齿 面对 应 的 调整 ， 包括 机 床 加 Ｔ 参数 和 刀具 设 计 参数 等 。 建模 过 程 中涉 及 剑理 沦齿 ｉ ｆ Ｉ ＝ 『 、 实 测 齿 面 和 形貌 图 的 概 念 ， 在 齿 面检测 后 可 以 获 得实 测 齿 面数 据 ， 进 一 步 同 理论 齿 面 对 比得 到 齿 面 形貌冈 ， 然 后 根据 形 貌榆 测 数 据 调 整 加 Ｔ 参 数 ． 目前 常 用 的齿 面形 貌 冈 通 常 是 整 个 内 面 取 ９列 ５行 共 ４ ５个 点 来 表 示 齿 面 的 形态 ，
科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ５ 年 第１ ４ 期
工 业 技 术
螺 旋 锥 齿轮 数 字化制 造 过程 关键 技术概 述
王 增 强 聂 峻 峰 赵 兴 福 张彦 飞
（ 哈 尔滨 东安发动机（ 集团） 有限公司 ， 黑龙江 哈 尔滨 ｌ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 螺旋 锥 齿轮 应 用 广 泛 ， 但 随着 工 业发 展 ， 对 其 制造 精 度 的要 求也越 来越 高 ， 目前齿 面误 差 可 达 ０ ． ０ ０ ５ ａｍ， ｒ 传统的ｈ＿ ｒ － 方法 由 于质 量 不稳 定 、 精 度低 、 一致性差 、 效率低等原因， 正逐 步被 先 进 的 螺旋 锥 齿 轮 数 字化 加 工技 术 所取 代 。 齿 面的 数 字 化加 工过
程 中涉及到的关键技术 包括 ： 螺旋锥齿轮数字化建模 、 印痕数字化模拟仿 真、 加工参数的智能获取和调整以及数 字化 检测技术
等 关键词： 螺 旋锥 齿轮 ； 数 字化 ； ｈ＿ ｚ － ； 检 测
１ 慨 述
１ ． １螺 旋 锥 轮 Ｊ Leabharlann ｆ 】 】 技 术发 肥 趋势
标准齿轮中的 ４ ５ 个 坐 标点 是通 过 啮 合 仿 真得 到 合 格 印痕 后 对 应 的 齿 面的 坐 标 ， 可 以认 为 是 理 论 坐标 。 进 行 齿 面 Ｉ ＾ 标 点 测 量 时
如图 １
同样使用数字化的手段 ， 使用 坐标或齿轮专用测量机 往进行相应 的模块 升 级 后 可 以读 取标 准 齿 轮 的模 型 ， 『 １ 动生 成 检测 程 序 并 生 成
更 精 确 的检 测 报告 ， 如图 ２ 。事 实 上 ， 离 线 榆测 编 程技 术最 近几 年 嘘 用 推 广 的较 为 广 泛 ， 如离 心 叶 轮 、 大 型零 件 的复 杂 曲 面 等检 测 ， 应 用 这 种 检测 方 法 不 仅提 高 了检 测 效 率 ， 在 提 高零 件 的 制 造精 度 方 面 起 到 重要 作 用 。