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论齿轮滚剃加工中,滚齿挖根量不足时剃齿的调整方法

时间:2022-03-18来源:

导语:本文论述在滚齿挖根量不足的情况下,如何通过调整剃齿,达到既满足剃齿齿形又满足剃齿挖根要求的方法。

  16年8月25日,在进行SOP的NMT主动五档齿轮剃齿加工时,发现剃齿齿根没有挖根,滚齿的齿根整个被剃刀挖掉,大家知道,成品齿轮的齿根要求有0.01~0.05的挖根量,既不能大也不能没有,否则都会影响齿轮的齿根强度,而在本文叙述的剃齿后的挖根情况如图一所示,从图上看滚齿的挖根量被剃齿刀整个吃掉,这势必会造成严重削弱齿轮的齿根强度,有断一、原因分析

图一(根部被剃刀剃光)

  出现这种情况以后,首先想到的是滚剃搭配,即将滚齿的M值尽量往小里做,剃齿的M值偏上差做,在保证剃齿能够剃得起来的情况下,尽量减小剃齿的剃量,避免剃齿时剃掉整个挖根,但经过试验证明这种做法没有明显的效果。经过研究,确认滚齿、剃齿各参数的互相影响程度及改善方法,找出了出现这种情况的根本原因如下:

  1)滚齿的挖根量过小,从滚齿的齿形报告上看(图二),滚齿的挖根只有不到0.04mm,小于0.05-0.08mm的工艺要求,这个是属于刀具制造的质量问题,长期的措施可以铲磨滚刀,但暂时没有办法改变。因为5P 现在已经SOP,没有多余的滚刀可供使用,将滚刀发出去铲磨不现实。这个是造成剃齿没有挖根的主要原因。

图二(滚齿的挖根,偏小)

  2)剃齿的压力角太小,滚剃的压力角不匹配,左齿面剃齿的fHa实际在17.8u,工艺要求15+/-0.03u,已经接近要求的上限,部份单齿已经做到了20.2u,已经超出了工艺要求的上限,右齿面的情况也是一样。而滚齿的压力角基本保持在零位,但离工艺要求的5+/-10u的要求偏大,这样造成滚剃压力角不匹配,剃齿的压力角相对于滚齿压力角太小,造成根部剃齿余量太大。

  3)剃齿的齿形鼓形量较大,从图一中我们可以看出,剃齿的齿性鼓形量左齿面为6.5u,右齿面为7.2u,工艺要求为4+/-3u,特别是右齿面,已经超出了工艺要求的上限值,这样,即使在分度圆剃量不大的情况下,因为前面所分析的滚剃的压力角不匹配,再加上较大的齿形鼓形量,要想剃出整个齿面,必定会在齿根处造成过大的剃齿余量,挖掉整个齿根。

  二、解决措施

  问题梳理明确以后,针对每一条具体的原因,制定了相应的措施:

  措施1:

  修磨剃齿刀,加大剃齿刀的压力角:使剃齿刀修磨后剃出的工件的压力角在7.5u左右,偏离工件的剃齿工艺要求15+/-3u(前提是根据工件的热变形结果,热后成品要保证合格,这个是大前提),尽量优化滚剃齿的压力角,使两者更加匹配,这样在满足齿顶及节圆能正常剃出的情况下,尽量减小齿根的剃削余量。

  措施2:

  修磨剃齿刀,尽量减小齿形的鼓形量,事实证明,在同样的压力角及同样的节圆剃量的情况下,越小的齿形鼓形量,齿轮根部的剃量就会越小,反之就越大,在今天的这个案例中,滚齿刀的挖根已经无法再改变,通过减小齿形鼓形量,再配合压力角的增大,来进一步减小在剃齿时的齿根的剃量,以达到优化剃齿齿根的目的,经过计算,这里取剃齿的鼓形量为0~2u。

  三、调整方法

  经过以上两个步骤,如图三中可以看出,在作了压力角的匹配和较小鼓形量以后,剃出的齿形已经有了明显的改观,特别是左齿面已经有了明显的改善,但还是可以看到剃齿齿根处仍有明显的台阶。下面将通过调整滚剃搭配和微调螺旋角的方法进一步调整,已消除齿根台阶。

  (一)调整滚剃齿搭配

  在齿轮的滚剃加工中,如果有微小的剃齿台阶的话,通常调整滚剃齿的余量搭配,是一种行之有效的手段,像在本例中的主动五档齿轮,由于滚齿刀制作的原因,在修了剃刀以后,按照正常的工艺剃削仍有台阶,五档主动齿的加工工艺要求,剃齿的单边余量为0.03mm,M值方向的剃量为0.18mm。按照齿厚的计算公式,可以计算出,在齿厚方向上,每减小0.01mm的剃量,那么在M值方向上就要减小0.06mm的剃齿余量。在这种情况下,我们将滚齿的M值在中差上减小0.05mm,剃齿的M值在中差上加大0.01mm,这样在齿厚方向上将减小0.01mm的剃削余量。经过搭配调整以后,齿轮的根部形状已经大有改观。

  (二)调整螺旋角,微调左右挖根对称、微调鼓形量

  经过修磨剃刀和上面的滚剃搭配,我们看到剃齿后的挖根已经出来了,但是还存在左右挖根不是很对称的情况,还有就是齿形的鼓形量偏小,我们进一步调整剃齿机的齿向偏差fHb,可以使压力角、左右挖根对称度、齿形鼓形量方面有轻微的改变,反复调整如图四中的参数fHb,直到达到理想的齿廓形状如图五所示,根据热变形结果,热后成品参数全部合格。

  至此,因为滚齿挖根不足所造成的剃齿齿根被剃光的问题得以解决。

  四、结语

  在齿轮的滚剃加工中,除了fHα、fHβ、Cα、Cβ等参数以外,齿廓的根部形状是最需要关注的,因为这将直接关系到齿的根部强度,当齿廓的根部形状出现问题,就必须进行调整,同时要兼顾其他齿轮的参数在允许的范围内,这样齿轮的强度及啮合噪音才能够同时得到满足。

标签: 滚齿加工

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