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        圓錐齒輪軸切齒干涉分析及改進(jìn)

        2014-12-02 01:35:00寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司石嘴山753001喬燕芳
        金屬加工(冷加工) 2014年16期
        關(guān)鍵詞:接觸區(qū)齒輪軸貝格

        寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司 (石嘴山 753001) 喬燕芳

        如圖1 所示圓錐齒輪軸是我公司某減速器產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件,采用國(guó)際上先進(jìn)的克林根貝格齒制。滲碳淬火后經(jīng)過(guò)硬切,齒面粗糙度值Ra達(dá)到了0.8 μm 以下,但大部分圓錐齒輪軸硬刮后在小端都留下一塊黑皮,硬切刀切削不上,調(diào)整硬切參數(shù)也消除不掉。從產(chǎn)品質(zhì)量角度來(lái)說(shuō),零件在加載的工況條件下,接觸區(qū)延伸,黑皮會(huì)影響到接觸精度,使減速器噪聲加大。從外觀來(lái)說(shuō),這相當(dāng)于人白皙的臉上長(zhǎng)了一塊黑疤,影響企業(yè)產(chǎn)品聲譽(yù)。

        圖1 圓錐齒輪軸的干涉外觀

        克林根貝格齒制自20 世紀(jì)80年代傳入我國(guó),國(guó)外近年來(lái)雖然不再像過(guò)去那樣對(duì)我國(guó)搞技術(shù)封鎖,但國(guó)內(nèi)對(duì)這一先進(jìn)齒形在許多方面還沒(méi)有完全消化吸收,因此才會(huì)出現(xiàn)如圖1 所示的干涉現(xiàn)象。為解決上述問(wèn)題,我們憑借有限的一些資料,從設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算、切齒調(diào)整參數(shù)和刀具等方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,在解決干涉問(wèn)題方面積累了經(jīng)驗(yàn),提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

        1.圓錐齒輪軸切齒干涉產(chǎn)生的機(jī)理分析

        根據(jù)克林根貝格齒輪的設(shè)計(jì)理論,要保證圓錐齒輪軸的有效齒寬,圖2b 中的黑色三角區(qū)域應(yīng)該去除。也就是說(shuō),黑色三角區(qū)域?yàn)槎嘤嗖糠?。但一般?lái)說(shuō),大部分圓錐齒輪軸都設(shè)計(jì)成圖2a 中的結(jié)構(gòu),保留了圖2b 的多余部位,這樣做一是為了增加圓錐齒輪軸的強(qiáng)度,另一方面也是為了外形美觀,同時(shí)還能節(jié)約加工成本。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在同樣的設(shè)計(jì)參數(shù)和切齒參數(shù)條件下,圖2a 所示的齒輪軸大部分存在切齒干涉現(xiàn)象,而圖2b 所示的齒輪軸很少發(fā)生這種情況。

        圖2 圓錐齒輪軸的兩種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

        對(duì)比圖1 中的干涉痕跡不難看出,圓錐齒輪軸的干涉部位恰好是圖2b 中黑色三角區(qū)域,分析認(rèn)為,之所以產(chǎn)生干涉,是由于軸上多了一塊,而切齒時(shí)的參數(shù)是按照沒(méi)有黑色三角區(qū)域來(lái)計(jì)算的,當(dāng)?shù)毒咔邢鞯酱瞬课粫r(shí)理論上認(rèn)為已經(jīng)完成了切削工作,因而產(chǎn)生干涉,但國(guó)外的圓錐齒輪軸也采用這種設(shè)計(jì)方法卻沒(méi)有干涉,說(shuō)明通過(guò)調(diào)整參數(shù)可以消除干涉現(xiàn)象,只是在克林根貝接觸區(qū)調(diào)整方面我們還有欠缺,對(duì)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)沒(méi)有完全消化吸收。

        通過(guò)試驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)干涉發(fā)生在軟切工序的滾切過(guò)程,因此需要在軟切過(guò)程調(diào)整。

        另外,在齒部參數(shù)計(jì)算中,不符合克林根貝格標(biāo)準(zhǔn)Rmsinβm<r <Resinβe條件的齒輪,出現(xiàn)干涉的幾率就會(huì)大一些。

        2.圓錐齒輪軸切齒干涉的改進(jìn)方法

        通過(guò)大量試驗(yàn),我們總結(jié)出了以下改進(jìn)辦法,效果很好。

        通過(guò)調(diào)整軟切鼓形量Cb、偏心距EEXZ改變半徑差EXB值,可以明顯改善硬切干涉狀況(見(jiàn)圖3)。

        Cb及EXB調(diào)整后,螺旋角方向接觸區(qū)會(huì)變化,通過(guò)調(diào)整(增大)外刀半徑和安裝距可以調(diào)整合適。

        圖3 調(diào)整參數(shù)后明顯好轉(zhuǎn)的齒面干涉情況

        齒輪在選擇參數(shù)時(shí)要注意刀頂寬須小于齒根齒槽寬,否則在軟切的荒切過(guò)程也會(huì)發(fā)生干涉。

        3.結(jié)語(yǔ)

        克林根貝格圓錐齒輪軸的干涉現(xiàn)象主要與設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān),但通過(guò)調(diào)整切齒參數(shù)可以改善,具體來(lái)說(shuō),調(diào)整軟切鼓形量Cb、偏心距EEXZ改變半徑差EXB值,可以明顯改善硬切干涉狀況。同時(shí)齒輪在選擇參數(shù)時(shí)要注意刀頂寬須小于齒根齒槽寬,以免在荒切過(guò)程發(fā)生干涉。

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