螺旋锥齿轮铣齿展成原理与数控加工
锥齿轮加工方法
锥齿轮加工方法
随着锥齿轮的不断发展，其在我们的生活中的使用变得越来越广泛了，在我们的各种机械设备中都有着锥齿轮的使用，其实锥齿轮质量的好坏对于其加工方法有着很大的关系，今天小编就来为大家介绍一下锥齿轮加工的一些方法吧。
1、锥齿轮加工的铣齿采用盘形模数铣刀或指状铣刀铣齿属于成形法进行加工。
铣刀的刀齿截面形状和锥齿轮齿间的形状相对应。
这种锥齿轮加工的方法加工效率和加工精度均较低，一般多是用于单件小批的生产。
2、通常锥齿轮的滚齿采用的是展成法加工而成，其工作原理相当于一对螺旋齿轮啮合。
齿轮滚刀的原型是一个螺旋角很大的螺旋齿轮，因齿数很少的原因，其所具有的牙齿很长，而绕在轴上形成一个螺旋升角很小的蜗杆，再经过开槽和铲齿等处理，便成了具有不错的切削刃和后角的滚刀。
3、剃齿是在大批量生产锥齿轮时常用的精加工方法。
其工作原理是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动，借助于两者之间的相对滑移来从齿面上剃下很细的切屑，从而提高齿面的精度。
剃齿还可以形成鼓形齿，被用来改善齿面接触区位置。
4、除了滚齿以外的另一种常用的利用展成法的切齿工艺就是插齿了。
在进行插齿时，插齿刀与工件相当于一对圆柱齿轮的啮合。
插齿刀的往复运动是插齿的主运动，而插齿刀与工件之间按一定比例关系所作的圆周运动就是插齿的进给运动。
克林贝格螺旋锥齿轮精确化加工与检测
克林贝格螺旋锥齿轮精确化加工与检测王奎南京星能传动机械有限责任公司摘要：阐述了等高齿螺旋锥齿轮的基本特点及主要加工机床，详细介绍大型克林贝格等高齿的加工方法、检测方法及铣齿刀具。
关键字：螺旋锥齿轮；预粗切锥形刀盘；粗切及硬刮刀盘Abstract:Expounds the basic characteristics of the equal-height spiral bevel gear and main processing machine tools, detailed the large Klingelnberg spiral bevel gear machining methods, detection methods and gear milling cutter.Keyword: spiral bevel gear; pre-rough conical cutter head; rough and finishing cutter head1 螺旋锥齿轮的概念及特点螺旋锥齿轮是对于齿面节线为曲线的锥齿轮的习惯叫法。
其齿形一般都是呈锥状，像伞形。
克林贝格制螺旋锥齿轮是沿分度锥母线齿高不变的螺旋伞齿轮中的一种齿制，即沿齿长的方向看从齿的大端到小端齿高是一样的，齿长曲线为长幅外摆线的一部分，齿阔方向上是渐开线，而齿槽宽和齿顶宽是收缩的，大端齿槽宽和齿顶宽比小端的略宽。
一般情况下面锥、根锥与节锥平行，这种齿轮的面角、根角和节锥角均相等，俗称等高齿。
克林贝格制螺旋锥齿轮拥有稳定传动比、低噪音、传动平稳、较高的强度，其抗齿折断和抗齿面磨损能力较强，使用寿命一般不小于10年。
广泛被应用于冶金设备、船舶机械、水泥设备、煤矿机械、石油机械、矿山机械等行业。
2 克林贝格等高齿加工发展现状当前国内能够制造出高精度克林贝格制大型螺旋锥齿轮的企业极少，而且国内需求量较大，目前大型螺旋锥齿轮主要从欧洲KLINGELNBERG、ATA等公司采购，不仅价格比较昂贵，并且交货期长达12个月以上，针对交货期长、价格昂贵、国内需求量逐年递增等现状，南京星能传动机械有限责任公司在2012年从德国KLINGELNBERG公司引进世界最先进的螺旋锥齿轮加工机床Universal SpiralBevel Gear Cutting Machine Oerlikon C100U和Gear Machining Center Klingelnberg GMC 160，用于解决国内螺旋锥齿轮的需求日益增长问题，目前已成功为国内外许多机械传动企业（太原重工、西门子机械传动等）制造出优质的克林贝格制螺旋锥齿轮，其中为江苏溧阳某大型水泥制造企业在GMC160机床上制造出的直径1640mm的螺旋锥齿轮，被用于更换进口的立磨减速机中损坏的锥齿轮，实现将此型号的螺旋锥齿轮完全国产化，不仅为客户缩短了采购周期，而且大大降低了维修成本。
新型螺旋锥齿轮数控铣齿机的结构模型设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｓｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ａ ｌ Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｎｅ ｗ ＣＮ Ｃ Ｓ ｐｉ ｒ ａ ｌ Ｂｅ ｖｅ ｌ Ｇｅ ａ ｒ Ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｍ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ ＤＩ ＮＧ Ｈａ ｎ，ＡＤＡＹＩ ・Ｘｉ ｅ ｅ ｒ ｙ ａ ｚ ｉ ｄ ａ ｎ
ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｗ ｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｈ ａ ｄ ｔ ｗｏ ｍｅ ｓ ｈ ｉ ｎｇ ｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ａ ｘ — ｅ ｓ ． Ａｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ， ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｔ ｗｏ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｈ ａ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｆ ｌａ ｔ — ｔ ｏ ｐ ｐ ｅ ｄ ｇ ｅ ａ ｒ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ
第 １ ０期
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｄｕ ｌ ａ ｒ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎｅ Ｔｏ ｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｏｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｍａ ｎｕｆ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｉ ｑｕｅ
ＮＯ． １ ０
ｏｃ ｔ ．２ ０１ ３
ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｎ ｉ ｎ ｅ ａ ｘ ｅ ｓ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｍａ ｙ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｕ ｔ ａ ｐ ａ ｉ ｒ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｊ ｕ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ｅ ａ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｔ ａ ｎ ｅ —
克林根贝格制摆线锥齿轮齿面形成过程的数学模型
克林根贝格制摆线锥齿轮齿面形成过程的数学模型摘要：本文根据克林根贝格制摆线锥齿轮齿面形成过程，并利用矢量回转及坐标变换矩阵公式，建立切入运动和展成运动的过程模型，是研究通用数控机床进行摆线锥齿轮铣齿加工的基础；展成齿廓渐开线的过程可描述为无数相对瞬时齿面包络的过程，此过程模型的建立，是研究数控机床加工摆线齿锥齿轮的基础。
关键词：克林根贝尔格制，摆线齿锥齿轮，齿面形成方程1. 概述AMK系列克林根贝尔格螺旋锥齿轮铣齿机的加工过程，主要依靠摇台、刀盘、工件的相对运动，形成齿长方向外摆线和齿廓渐开线，所以克林根贝尔格摆线齿锥齿轮的加工过程共由齿向展成和齿廓展成两种运动合成。
2.坐标系的建立图1 铣齿坐标系机床坐标系设定为：面对摇台，取右手固定直角坐标系，相应的标架为，为摇台中心，为分度平面与摇台面平行，参考点在轴上，取右手动坐标系与摇台固联，相应的标架为，初始位置与相同。
刀盘中心设为，有向转角设为，逆时针旋转时加工左旋齿轮，为负值，顺时针旋转时加工右旋齿轮，为正值。
摇台针旋转时，产形轮齿线相对于摇台中心有向转角设为，设为旋转定位点，当时，切齿处于切入运动，逆时针旋转加工右旋齿轮，为负值，顺时针旋转加工左旋齿轮，为正值。
工件坐标系设定为：取右手固定坐标系，相应标架为，与共面，与夹角为，取右手动坐标系与工件固联，相应的标架为，初始位置与相同，当时，切齿处于切入运动，绕自身轴线有向转角设为，逆时针旋转加工右旋齿轮，为正值，顺时针旋转加工左旋齿轮，为负值；展成运动时附加有向转角为，逆时针旋转加工右旋齿轮，为负值，顺时针旋转加工左旋齿轮，为正值。
3.克林根贝尔格锥齿轮切入运动过程模型3.1.切入右旋齿轮凸齿面的过程模型3.3.切入左旋齿轮凸齿面的过程模型同理，工件坐标系内左旋凸面的齿面方程为：3.4.切入左旋齿轮凹齿面的过程模型在工件坐标系内左旋凹面的齿面方程为：4.克林根贝尔格锥齿轮展成运动过程模型4.1.右旋凸面展成运动的过程模型可得第次展成旋转定位点，在工件上瞬时形成的凸面切削面为：4.2. 右旋凹面展成运动的过程模型第次展成旋转定位点，在工件上瞬时形成的凹面切削面为：4.3.左旋凸面展成运动的过程模型第次展成旋转定位点，在工件上瞬时形成的凸面切削面为：4.4.左旋凹面展成运动的过程模型第次展成旋转定位点，在工件上瞬时形成的凹面切削面为：5.小结作为高速、重载、高精度机械传动的基础零件，螺旋锥齿轮的理论研究和技术创新是一个国家制造业发展水平的重要标志，是齿轮生产中的关键技术和制高点。
小模数航空螺旋锥齿轮全工序法铣齿法综述
小模数航空螺旋锥齿轮全工序法铣齿法综述摘要:本文针对全工序铣齿技术在小模数航空螺旋锥齿轮领域的应用进行了综述。
通过调研螺旋锥齿轮全工序铣齿关键技术及其在相关领域的应用情况，探讨了全工序铣齿技术在在航空领域应用的可行性，尤其是针对小模数航空螺旋锥齿轮的制造工艺。
结果表明，工序法铣齿法加工技术在小模数航空螺旋锥齿轮的加工领域具有良好的应用前景。
关键词：全工序铣齿；航空螺旋锥齿轮；KIMOS；印痕模拟1.引言由于全工序铣齿加工方法效率高，已在汽车齿轮制造方面有较为成熟的应用。
而航空传动结构紧凑，功重比要求高，此外，航空螺旋锥齿轮在冶金质量和啮合质量上都有严格的要求，单件精度一般在4～5级要求，普遍高于汽车齿轮1～2级。
高精度、小去除量小模数航空螺旋锥齿轮同样具有应用全工序铣齿方案的可能，但由于加工技术等因素的限制，全工序铣齿方法一直未能在航空锥齿轮领域得到较为成熟的应用。
2.行业研究现状对于圆弧齿弧齿和准双曲面齿轮的加工，美国格里森公司相继开发了用于大轮加工的双面法、“五刀法”、全工序法、双重双面法、统一刀盘法、格里森单配制、螺旋成型法、粗铣精拉法、多用刀盘法等多种加工方法随着工业技术的进步，截止目前，除“五刀法”和“全工序法”外，其余加工方法基本已经淡出齿轮加工领域。
“五刀法”是一种是采用凹凸面分开加工，一次只精加工小轮一个面的加工方法，即采用五个刀盘分别对大小轮进行粗、精切加工。
其中，大轮粗、精切与小轮粗切均可采用刀盘一次切削完成，但小轮精切需要凹凸两面分别完成，这样可使精切后两齿面粗糙度值较小但齿轮齿侧间隙不一致，而且五刀法加工需要不断更换刀盘并重新调整刀具参数，降低了加工效率。
由于齿轮模数小，齿厚薄，在加工调整中极易产生干涉现象且不易被发现，造成质量风险、产品交付困难，急需解决。
全工序法是一种是采用凹凸面同时加工，一次成型的加工方法，该方法又称双重螺旋法，既可以提高零件表面粗糙度，保证齿隙的一致性，又可以保证渗层的均匀性，对提高产品质量具有重要意义。
螺旋锥齿轮和伞齿轮现代加工方法概况
螺旋锥齿轮和伞齿轮现代加工方法概况螺旋锥齿轮和伞齿轮是机械传动中的重要零件，其在机械制造业中占有重要的地位，特别是在航空航天、汽车、船舶、工程机械等领域中更占有相当大的比重。
由于螺旋锥齿轮和伞齿轮具有传动平稳、承载能力高、重合度大、使用寿命长、在高速传动时的噪音和振动都比较小的特点，其应用领域正在不断扩大，在制造行业中有逐渐取代其他类型锥齿轮传动的趋势，因此对螺旋锥齿轮和伞齿轮的设计和研究具有十分重要的意义。
但螺旋锥齿轮和伞齿轮的几何特性与啮合过程及其机床结构和加工调整都非常复杂，同时加工刀具、机床参数设置、加载变形和装配误差等各种因素都会引起其啮合、承载及振动性能的改变，使得在设计和制造中控制其质量和性能十分困难t1~3]。
目前国外也只有美国格里森(GLEASON)，瑞士奥利康(OERLIKON)和德国克林贝格(KLINGELNBERG)三家拥有该方面技术，各自保密互不公开，同时也形成了三种齿制：格里森齿制，奥利康齿制和克林贝格齿制，格墨森齿制主要为双曲面圆弧收缩齿，采用单齿分度法加工，后二者为延伸外摆线等高齿，采用连续分度法加工，所以也把这三大齿制合并为准双曲面齿制和延伸外摆线齿制两大齿制。
格里森(GLEASON)加工技术是以局部共轭原理为基础的。
首先切出大轮齿面，然后选取一计算参考点求出与大轮齿面做线接触的小轮齿面在参考点处的位置、法向量以及法曲率等一阶、二阶接触参数，然后根据要求修正小轮齿面在参考点处的法曲率，并以此为基础来确定小轮切齿调整参数【6．刀。
格里森(GLEASON)公司这种早期设计方法的明显不足是没有直接控制弧齿锥齿轮这种局部共轭齿轮齿面的二阶接触参数，使得选择齿面曲率修正量十分困难，可能要经过多次试切才能获得理想的啮合质量，对操作人员经验的依赖性较大。
克林贝格( KLINGELNBERG)公司生产的锥齿轮采用等高齿，连续分度加工，生产效率高，机床调整相对简单，可以实现鼓形齿接触，它的硬齿面刮削工艺，即用硬质合金刀具从淬火硬度达HRC58-62的齿面上切除很薄的一层金属，以获得消除热处理变形误差的方法，相对经济、高效8-10]。
指状铣刀加工螺旋锥齿轮工艺的研究
适 的刀具 轮廓 ， 然后 用 数控技 术 实现 刀具移 动和 工件 转动 的函 数关系 ， 可 以 就 在轮 胚 上 开 出近 似 于 圆 弧形 的 槽 来 。 ２刀 具的 设计 与 制造 引入 当量齿 轮来 设计 指状铣 刀 ， 析铣 刀廓 线 （ 弧角 为 ３ ０ ３０ 修形 ， 分 圆 ５ ９ ） 实现 齿轮 齿 线 、齿面 修 形 。粗 加 工 刀具 压 力角通 常设 计为 １ ０至 １ ０ ６ 。精 ９ 加工时 刀 具压力 角通 常设 计成２ ０ 成型法 加工 或仿 形法 加工） 如果对 超大 规 ０（ ， 格的螺 旋 锥齿 轮我 们 必须 用 ３把铣 刀进 行 粗 、精 加 工， 加工 刀具 设计 成两 精
来加 以控 制， 就有 可能 得到这 样 一个 曲线槽 ， 即分度 锥上 的 曲线 槽 的中间 剖面 与分度锥 的交 线， 在将 分度锥展 开成 平面后 ， 为 一 正圆弧 的一部分 ， 恰 个 而且 与 展成 法加 工 时所 切 出的 圆弧轨 迹 线相 重合 。如 果计 算 出这个 轨 迹， 再选用 合
引言
原始 螺旋锥 齿 轮加 工都 是采用 刀盘 进行齿 形 加工， 于刀盘制 造 费用高 ， 由 磨损 大， 易烧 刀 。难 以提 高生 产效 率， 以降低 消耗 ， 盘式 大 型数控 机床 很 难 刀 难 保证 机床 刚性 ， 机床 制造 成本 高， 难度 大 。在 实 际生产 过程 中很难 保 证生产 需求， 采用 指状 铣刀对 螺 旋锥 齿轮进 行粗 加 工， 甚至 于对螺 旋锥 齿轮 大轮进 行 精加 工 ， 样刀 盘 式 大型 数 控 机床 、机械 机 床 存在 的所 有 问题 都 解 决 了。 这 以数 控加 工理 论为基 础， 阐述 螺旋 锥齿 轮 的基 本 原理， 出指状 铣刀 成形 提 加 工， 螺旋 锥齿 轮 的齿线和 齿廓 修 形方法 ： 确定加 工螺 旋锥 齿轮 的指 状铣 刀的 设计原 理和 设计 参数 ： 出齿 线和 齿廓 修形 的齿面 方程 和 齿根 过渡 曲面方 程 。 导 螺旋锥 齿轮 的齿 线是 一条特 殊 曲线， 须采 用数控 方法 加工 ： 必 通过铣 刀廓线 修 形可实现 齿轮 齿廓 修形 ， 沿理论 齿 线 的法 向移 动刀 具 可实现 齿线 修形 ： 通过 齿 线 （ 旋角 ） 齿廓 （ 螺 和 压力 角） 组合 修 形 实现 齿面 修形 。
数控螺旋锥齿轮研齿机床结构数学建模
Ｂ轴 ： ＝ 。 Ｂ
（） １ （ ２）
（） ３
Ｃ轴 ： Ａ轴 。 同
ｘ轴 ： ＝ Ｋ Ｊ＋ ｘ （ ＋ ＩＭＤ１ ・ｉ∑ ）ｓ Ｚ Ｊ＋ Ｄ 一（ ＋ ＩＭＤ１ ＣＳ ）・Ｏ 乏 小 轮 主轴 端面 上方 时 为正 ， 下方 时 为负 。 在
效率高， 噪声 降低 效 果 明显 ， 汽 车齿 轮 生 产 行业 得 到 广 在 泛应 用 。 数 控 螺 旋锥 齿 轮研 齿 机 是 在 机 械式 研 齿 机 上 发展 起 来的， 在机 械式 研 齿机 上 加 人数 控 系 统 和控 制 软 件 ， 并对 某些 零 部件 进 行创 新设 计 ， 现齿 轮 的 自动 对 齿 ， 实 自动运 行 到标 准安 装 位置 ； 过 控制 软 件 实 现全 齿 面 自动研 磨 ， 通
（ ４）
结构 常 数 ： Ｋ计 算 时应 代 入符 号 ， 图一 所示 ， 如 Ｂ轴在 式 １ ２ ３ ４就是 我 们 所需 要 的该 机 床结 构 的数 学模 、、、 型 ，它 是 下一 步 设计 工 作 的 基础 ；有 了 这 四个 数 学 表达
式 ， 根 据我 们 机床 的设 计 需要 达 到 的加 工 范 围 ， 可 以 再 就
数 控螺 旋 锥齿 轮研 齿 机是数 控 机床 的一 种 ， 一般 数 有
控 机床 的共 性 。有数 控 系统 、 有坐 标 系 ， 标轴 （ 线轴 和 坐 直
研齿机工作时， 首先 锥 齿 轮 副 的大 、 齿 轮应 正 确 的 小 安 装 在 大 、 轮 主 轴上 并 夹 紧 ， 后 启 动 工作 循环 ， 过 小 然 通
回转 轴 ） 等要 素 。但 它做 为 一种 专业 的齿轮 加工 机 床有 它 的特 殊 性 ， 的坐标 系原 点 是 固定 的 ， 能 改 变位 置 。根 它 不
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螺旋锥齿轮铣齿展成原理与数控加工
刘春华;冯立艳
【摘要】通过分析螺旋锥齿轮加工展成原理及螺旋锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系,建立了螺旋锥齿轮铣齿机加工坐标系.分析了数控螺旋锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方法,建立了螺旋锥齿轮铣齿机的数控加工模型.并通过实例介绍螺旋锥齿轮数控加工程序的编制.
【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(033)002
【总页数】4页(P70-73)
【关键词】螺旋锥齿轮;展成原理;数控加工;加工程序
【作者】刘春华;冯立艳
【作者单位】河北联合大学机械工程学院,河北唐山063009;河北联合大学机械工程学院,河北唐山063009
【正文语种】中文
【中图分类】TH132
0 引言
螺旋锥齿轮是机械传动实现相交轴运动传递的基础元件,它具有重合度大、传动平稳、噪音小,承载能力高等优点,被广泛应用于各种机器设备中,是目前汽车、飞机等高精高速重载设备的主传动元件。
在齿轮加工行业属于一个加工难点,加工过程中
对机床调整的要求很高。
因此对螺旋锥齿轮的数控加工技术的研究成为螺旋锥齿轮加工行业的一个重点。
1 螺旋锥齿轮铣齿展成原理
螺旋锥齿轮铣齿原理如图1所示:机床上的摇台机构模拟一个假想的齿轮,安装在摇台上的铣刀盘旋转形成切削面相当于假想齿轮的一个齿面。
当被加工齿轮毛坯与假想齿轮按照一定的传动比绕各自的轴线一同旋转时,铣刀盘就在齿轮毛坯上切出一
个齿槽。
然后摇台反转到初始位置,工件箱随床鞍一起后退,同时被加工齿轮转过一
定的分齿角度,进入下一个切齿循环。
反复进行即可完成整个齿轮的加工。
这种加
工方法称为展成法,摇台所代表的假想齿轮称为产形轮。
图1 加工原理示意图
2 数控螺旋锥齿轮铣齿机结构与数学模型
数控螺旋锥齿轮铣齿机机床简图如图2所示。
根据实际加工时各个机床部件所起
的作用以及运动规律建立机床坐标系统如图3所示。
以机床为中心建立总坐标系
∑m{Om,Xm,Ym,Zm},Om是机床中心,Zm通过摇台中心垂直摇台面指向摇台体外,Xm-Ym平面是机床平面,这个坐标系是静坐标系。
摇台∑c{Oc,Xc ,Yc,Zc}和刀盘∑k{Ok,Xk,Yk,Zk}是动坐标系,摇台坐标原点Oc与机床坐标原点Om重合,刀盘坐
标系原点Ok位于刀尖平面中心,刀尖平面XkOkY k与机床XmOm Ym重合。
∑w{Ow,Xw,Yw,Zw}是与工件固联的坐标系。
Ow是工件齿轮设计交叉点。
在展成加工过程中,坐标系∑c与摇台一起绕Zm旋转,角φc为摇台(产形轮)的当前转角;坐标系∑w与工件一起绕Zw轴旋转,角φw为工件齿轮相对于产形轮转角φ1的当前转角。
角β表示摇台、刀盘中心连线与过摇台中心水平线之间的夹角;Sk表示摇台、刀盘中心间的距离;角δm表示工件箱调整装置的安装角度。
E为垂直轮位,利用假
想平顶齿轮原理加工弧齿锥齿轮时E值为零;Xb表示刀盘对标准位置沿摇台中心线方向前进或后退的距离,直接影响被切齿轮的切齿深度;Xp表示工件齿轮设计交叉
点与机床中心点间距离。
3 螺旋锥齿轮数控加工的参数计算
3.1 刀位参数计算
利用假想平顶齿轮原理加工螺旋锥齿轮时,首先要根据被加工齿轮几何参数确定切
齿刀盘的名义半径rk,然后确定刀位,即确定刀盘中心Ok在机床坐标系中的位置。
图4为刀位计算示意图。
螺旋锥齿轮铣齿机调整刀位时,刀盘中心Ok在
机床坐标系XmOm Ym平面内的垂直坐标V和水平坐
标H分别为
式中Lm为中点锥距,βm为中点螺旋角
则径向刀位Sk和角向刀位q分别为
图4 刀位计算示意图
刀位调整之前,刀盘中心Ok与机床中心点Om重合。
调整刀位时,将偏心轮逆时针旋转φ角,带动固连在偏心轮上的刀盘旋转到B点(图4),使刀盘中心Ok与机床中
心点Om之间的距离等于径向刀位Sk。
然后,将摇台旋转Q角,使刀盘中心Ok与
机床中心点Om之间连线与过机床中心点Om水平线之间的夹角等于角向刀位q。
偏心角φ和摇台角Q分别为
式中K为刀盘中心Ok与偏心轮中心Op间距
式(6)中左旋齿轮取“+”,右旋齿轮取“-”。
3.2 数控螺旋锥齿轮铣齿机运动参数计算
工件旋转位移角和程序循环次数的计算方法,简介如下:
式中Z为被加工齿轮齿数,Z'为配对齿轮的齿数,i为滚比值
式中a、b为一个轮齿对应的角度,计算值取小数点后三位,进位值为a,舍位值为b。
式中R为工件旋转位移角,Q为摇台摆角。
式中A、B为工件反向旋转位移角。
设调用A值x次,调用B值y次,则有
根据方程组求得x值、y值,计算分配轮齿加工循环次数(取x值、y值的公约数c),
调用A值x次,调用B值y次使轮齿对应的角度a值、b值均匀的间隔分布在轮坯上。
根据以上公式可以得到螺旋锥齿轮铣齿机加工过程中,机床的加工参数。
4 计算示例与数控编程
结合螺旋锥齿轮数学模型以及机床机床加工参数的计算方法,现以采用加工齿数为39、配对齿轮齿数为7的齿轮为例,对螺旋锥齿轮进行参数计算并编制数控加工程序。
螺旋锥齿轮副基本参数如表1所示;螺旋锥齿轮机床加工调整参数如表2所示。
表1 螺旋锥齿轮副基本参数参数大轮小轮齿数 38 7模数(mm) 8.03螺旋角35°轴交角90°旋向右左全角高(mm) 12.69齿顶高(mm) 11.04 1.65齿根高(mm) 3.53 12.63节圆直径(mm) 305.14 71.71节锥角78.24° 11.13°面锥角
79.16° 16.54°根锥角72.32° 10.23°
表2 螺旋锥齿轮机床加工调整参数参数数值径向刀位(mm) 124.97角向刀位72.25°偏心角73.39°摇台角52.9°水平轮位(mm) 0垂直轮位(mm) 0工件安装角72.25°滚比 1.017刀盘直径(mm) 304.8工件旋转位移角50.84°工件反向旋转位移角A 40.527°工件反向旋转位移角B 40.526°
根据计算得a=9.473°、b=9.474°。
根据式(11)计算得:x=12、y=26。
程序一级子程序循环次数取x值,y值的公约数2次,二级子程序循环次设定为:每次循环调用A 值1次调用B值2次共调用5次后,再调用A值1次调用B值3次,共调用1次。
这样使轮齿对应的角度a值、b值均匀的间隔分布在轮坯上。
使各轮齿间的分布误差尽可能的减小。
铣齿机切削不同种类的螺旋锥齿轮,切削运动过程都是相同的,只有摇台和工件在加工时的旋转角度不同。
基于此特点,编制了螺旋锥齿轮的滚切法(展成法)数控加工程序,由主程序、子程序和调用参数三部分组成。
改变一种产品,只需改变参数的数值就可以了,应用起来十分方便。
5 结论
分析了螺旋锥齿轮加工展成原理及螺旋锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系,并建立了螺旋锥齿轮铣齿机加工坐标系。
研究了数控螺旋锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方法,建立了螺旋锥齿轮铣齿机的数控加工模型。
并通过实例介绍螺旋锥齿轮数控加工程序的编制。
采用上述方法进行参数计算、编制加工程序,对工件进行加工,机床运行可靠。
目前已成功切制了多个品种的螺旋锥齿轮。
实践证明,参数计算方法准确,程序编程简单方便,被加工齿轮的齿面品质高。
参考文献:
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