CN105234500A - 窄空刀人字齿轮插削加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种窄空刀人字齿轮插削加工方法，在加工过程中通过检测两齿轮齿槽中心角度偏差，对加工参数进行修正，进行反向补偿以减小两齿轮齿槽中心角度偏差，然后通过数学转换，得出人字齿轮对中值。通过本发明提供的方法，外圆直径超过500mm的人字齿轮对中值可控制在0.1mm以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种窄空刀人字齿轮插削加工方法。
背景技术
人字齿轮传动机构通常在大型涡桨发动机的减速器机构中使用，在高速重载传动时，采用齿顶和齿根修缘后，能有效地改善啮合性质，减小啮合冲击降低噪音，承载能力更高，工作更平稳，与斜齿轮相比有负载能力更大，噪声振动更小等优点，还可有效减少传动副的数量，并使减速器能获得最小的外形尺寸和重量。人字齿轮凭借其结构上的优越性，尤其是窄空刀槽人字齿轮，因其结构更加紧凑，逐步受到航空领域的青睐。
从设计要求上，人字齿轮较传统斜齿轮增加了两齿轮对中性要求，即增加了两齿轮相对于基准平面对称要求，因此便大大增加了人字齿轮加工难度。目前，窄空刀人字齿轮常采用插削加工，加工前在上下两齿轮齿顶外径上画两组齿距展开线，作为插削加工对刀线。对刀时仅凭操作者肉眼对刀，加工质量不稳定，加工误差较大，对中值误差达0.3mm以上，无法满足航空高精度齿轮加工精度，对于齿面有渗层要求的硬齿轮齿轮，更是无法保证热处理前齿轮对中精度要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种可靠的窄空刀人字齿轮对中值精度插削控制方法，实现窄空刀人字齿轮对中值误差≤0.1mm。可满足高精度齿轮加工要求及硬齿轮磨削前齿部对中精度要求。
本发明的具体技术方案，所述的窄空刀人字齿轮插削加工方法包括以下步骤：
1、零件画线：齿轮毛坯外圆上沿轴线方向画一条线，并贯穿两齿轮，作为加工对刀使用；
2、零件安装和找正：将齿轮毛坯安装在斜插齿轮机的工作台上，并保证毛坯回转轴与工作台回转轴的同轴度小于0.01mm，毛坯上端面与工作台面的平行度小于0.01mm；
3、加工上端齿轮：在数控斜插齿机上，以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，进行插削至要求尺寸；
4、加工另一端齿轮：翻转零件后，重复步骤2，同样以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，加工另一端齿轮至齿全高1/2处时停止加工；
5、角度测量：测量下端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ1，测量上端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ2；
6、调整基准：计算上下齿轮齿槽中心角度差Δ1＝θ2-θ1，则将机床工作台角度参数改为(θ2-Δ1)；
7、补偿加工：启动设备，继续加工至(n+2)/(n+2)齿高处时，停止加工，其中n为该齿轮的加工次数；
8、测量：测量上端齿轮齿槽中心角度并计算上下齿轮齿槽中心角度差θ；
9、换算中值：根据中值计算公式：ΔZ＝θπd/180tgβ计算中值，其中，β为齿向螺旋角，d为齿轮分度圆直径值，θ为上下齿轮齿槽中心角度差值；
10、对比：若ΔZ小于设计要求对中值，则直接进行第12步骤；若ΔZ≥设计要求对中值，则进行下一步；
11、补偿加工：重复进行上述第5-10步，直至ΔZ小于设计要求对中值；
12、最终加工：将零件加工至要求尺寸；
13、最终检测。
本发明提供的方法在加工过程中通过检测两齿轮齿槽中心角度偏差，对加工参数进行修正，进行反向补偿以减小两齿轮齿槽中心角度偏差，然后通过数学转换，得出人字齿轮对中值。该方法在加工中采用了反馈补偿的方法，较传统人工划线对刀，加工精度更高，质量更稳定。通过本发明提供的方法，外圆直径超过500mm的人字齿轮对中值可控制在0.1mm以内。
具体实施方式
窄空刀人字齿轮插削加工方法包括以下步骤：
1、零件画线：齿轮毛坯外圆上沿轴线方向画一条线，并贯穿两齿轮，作为加工对刀使用；
2、零件安装和找正：将齿轮毛坯安装在斜插齿轮机的工作台上，并保证毛坯回转轴与工作台回转轴的同轴度小于0.01mm，毛坯上端面与工作台面的平行度小于0.01mm；
3、加工上端齿轮：在数控斜插齿机上，以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，进行插削至要求尺寸；
4、加工另一端齿轮：翻转零件后，重复步骤2，同样以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，加工另一端齿轮至齿全高1/2处时停止加工；
5、角度测量：测量下端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ1，测量上端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ2；
6、调整基准：计算上下齿轮齿槽中心角度差Δ1＝θ2-θ1，则将机床工作台角度参数改为(θ2-Δ1)；
7、补偿加工：启动设备，继续加工至(n+2)/(n+2)齿高处时，停止加工，其中n为该齿轮的加工次数；
8、测量：测量上端齿轮齿槽中心角度并计算上下齿轮齿槽中心角度差θ；
9、换算中值：根据中值计算公式：ΔZ＝θπd/180tgβ计算中值，其中，β为齿向螺旋角，d为齿轮分度圆直径值，θ为上下齿轮齿槽中心角度差值；
10、对比：若ΔZ小于设计要求对中值，则直接进行第12步骤；若ΔZ≥设计要求对中值，则进行下一步；
11、补偿加工：重复进行上述第5-10步，直至ΔZ小于设计要求对中值；
12、最终加工：将零件加工至要求尺寸；
13、最终检测。
实施例
对某型航空用人字齿轮进行插削加工，零件外径131mm，要求齿轮对中值≤0.1mm，具体实施步骤包括：
1、零件画线：齿轮毛坯外圆上沿轴线方向画一条线，并贯穿两齿轮，作为加工对刀使用；
2、零件安装和找正：将齿轮毛坯安装在斜插齿轮机的工作台上，并使毛坯回转轴与工作台回转轴的同轴度小于0.01mm，毛坯上端面与工作台面的平行度小于0.01mm；
3、加工上端齿轮：在数控斜插齿机上，以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，插削至齿全高；
4、加工另一端齿轮：翻转零件后，重复步骤2，同样以齿轮外径上所画的线为基准进行对刀，加工至齿全高1/2处时停止加工；
5、角度测量：测量下端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ1＝60.318度，测量上端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ2＝60.523度；
6、调整基准：计算上下齿轮齿槽中心角度差Δ1＝θ2-θ1＝0.205度，则将机床工作台角度参数改为(θ2-Δ1)＝60.318度；
7、补偿加工：启动设备，继续加工至(n+2)/(n+2)齿高处时，停止加工，其中n为加工次数；
8、测量：测量上端齿轮齿槽中心角度并计算上下齿轮齿槽中心角度差θ＝0.05；
9、换算中值：根据中值计算公式：ΔZ＝θπd/180tgβ计算中值，其中，β为齿向螺旋角，d为齿轮分度圆直径值，θ为上下齿轮齿槽中心角度差值，经计算，ΔZ＝0.198mm；
10、对比：ΔZ大于要求的中值0.1mm，进行下一步；
11、补偿加工：重复进行上述第5-9步，得出ΔZ＝0.039mm，小于要求的中值0.1mm，进行下一步；
12、最终加工：将零件加工至要求尺寸；
13、最终检测。
结果为：经2次补偿加工后，上下两齿轮角度偏差为0.01′，换算为对中偏差值约为0.039mm≤0.1mm，合格。
Claims (1)
1.一种窄空刀人字齿轮插削加工方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)零件画线：齿轮毛坯外圆上沿轴线方向画一条线，并贯穿两齿轮，作为加工对刀使用；
2)零件安装和找正：将齿轮毛坯安装在斜插齿轮机的工作台上，并保证毛坯回转轴与工作台回转轴的同轴度小于0.01mm，毛坯上端面与工作台面的平行度小于0.01mm；
3)加工上端齿轮：在数控斜插齿机上，以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，进行插削至要求尺寸；
4)加工另一端齿轮：翻转零件后，重复步骤2，同样以齿轮毛坯外圆上所画的线为基准进行对刀，加工另一端齿轮至齿全高1/2处时停止加工；
5)角度测量：测量下端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ1，测量上端齿轮齿槽中心对应的工作台角度值θ2；
6)调整基准：计算上下齿轮齿槽中心角度差Δ1＝θ2-θ1，则将机床工作台角度参数改为(θ2-Δ1)；
7)补偿加工：启动设备，继续加工至(n+2)/(n+2)齿高处时，停止加工，其中n为该齿轮的加工次数；
8)测量：测量上端齿轮齿槽中心角度并计算上下齿轮齿槽中心角度差θ；
9)换算中值：根据中值计算公式：ΔZ＝θπd/180tgβ计算中值，其中，β为齿向螺旋角，d为齿轮分度圆直径值，θ为上下齿轮齿槽中心角度差值；
10)对比：若ΔZ小于设计要求对中值，则直接进行第12步骤；若ΔZ≥设计要求对中值，则进行下一步；
11)补偿加工：重复进行上述第5-10步，直至ΔZ小于设计要求对中值；
12)最终加工：将零件加工至要求尺寸；
13)最终检测。
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2015
- 2015-11-13 CN CN201510780070.8A patent/CN105234500A/zh active Pending
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