CN108533717B - 一种在同一零件上制作双套轮齿的方法 - Google Patents

一种在同一零件上制作双套轮齿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在同一零件上制作双套轮齿的方法，该方法的特点在于，首先根据两套轮齿的齿数关系计算偏正判定角并与图纸要求的对正偏差角进行比较，然后根据比较结果，针对偏正判定角不大于图纸要求的对正偏差角的情况，按照先加工轮齿再找寻并标记实际对正轮齿的方式来制作，而且在加工轮齿时，两套轮齿的加工起点都是在齿顶圆的圆周上随机任意选择的，因此不必在下刀前通过划线、肉眼对刀及根据三坐标数据进行修正加工齿部，这样制作过程会更加简单方便，有利于节省时间和人力，从而提高企业的生产效率。

Description

一种在同一零件上制作双套轮齿的方法
技术领域
本发明涉及齿轮技术领域，特别是涉及一种在同一零件上制作双套轮齿的方法。
背景技术
在机械零件中，有的齿轮或齿圈设置了两套轮齿，也就是在同一零件上包括有齿部I和齿部II，常见的结构形式如图1～图3所示。多数情况下，齿部I和齿部II具有不同的齿数，而考虑到使用及装配的要求，在制作此类齿轮或齿圈时，通常会对两套轮齿的齿顶中心线(或齿槽中心线)提出对正要求，也就是在与轴线垂直的平面内，齿部I的齿顶中心线与齿部II的齿顶中心线的最小夹角(即“对正偏差角”)不得大于图纸要求的对正角度，例如，图纸一般要求在±10′内对正，那么齿部I与齿部II的对正偏差角应当小于10′。
目前，制作齿部I和齿部II时一般通过划线加工预对正，即先加工出其中一套轮齿，而后平台钳工以该套轮齿中的任一齿顶为基准齿顶划中心线，并引至待加工另一套轮齿的位置上，然后操作者通过肉眼按线对刀，进而加工轮齿。“一套轮齿”是指沿一整圈分布、形成齿部I或齿部II的多个轮齿。
在生产实践中，上述划线对正的制作方法容易受到操作者技能高低、划规等工具误差及其他主、客观因素的影响，经常存在很大的加工误差，难以满足图纸规定的对正要求，为此，工艺上一般需要增加粗插齿或粗滚齿工序，待粗加工后，上三坐标检测对正并出具报告，精插齿或精滚齿时再根据三坐标检测报告借正调整。由此可见，这种制作方法费时又费力，还有可能出现由于计算错误或者把量修反从而导致零件报废的风险。
综上所述，如何改进制作双套轮齿的方法，以简化工序，提高生产效率，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种在同一零件上制作双套轮齿的方法，该方法使传统工序得以优化，有利于节省时间和人力，从而提高企业的生产效率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种在同一零件上制作双套轮齿的方法，第一套轮齿的齿数为Z1，第二套轮齿的齿数为Z2，且Z1＜Z2，Z2＝n·Z1+m，Z1＝k·m+h，n和k均为整数，m为小于Z1的非零整数，h为小于m的整数，所述方法包括：
步骤A，计算偏正判定角θ，当h＝0时，
当h≠0时，如果则
否则，令m＝g·h+s，g为整数且s为小于h的整数，然后判断s是否为零，若s为零，那么若s不为零，那么
步骤B，比较偏正判定角θ与图纸要求的对正偏差角θ′的大小，如果θ＞θ′，则进入步骤C，否则进入步骤D；
步骤C，先加工出其中一套轮齿，然后以已经加工出的任意一齿的齿顶中心线为基准，通过划线确定出另一套轮齿的起始加工齿的齿顶中心线，标记所述起始加工齿，然后以所述起始加工齿为起点加工出所述另一套轮齿，制作结束；
步骤D，先加工出其中一套轮齿，然后以另一套轮齿中任意位置的轮齿为起点加工出所述另一套轮齿，加工完成后，从齿数少的那套轮齿中任选一个轮齿，并测量出所选轮齿的齿顶中心线相对于齿数多的那套轮齿的齿顶中心线的实际偏差角θs；
步骤E，计算对正偏差齿数P，如果则P是θs与的比值四舍五入取整数后的值，否则P是θs与的比值四舍五入取整数后的值，在齿数少的那套轮齿中，以与所述实际偏差角θs对应的轮齿为零点，朝所述实际偏差角θs所在一侧的方向数P个轮齿，并标记第P个轮齿，而在齿数多的那套轮齿中，以与所述实际偏差角θs对应的轮齿为零点，朝所述实际偏差角θs所在一侧的相反方向数n·P个轮齿，并标记第n·P个轮齿，制作结束。
优选地，在上述方法中，在步骤C和步骤D中，两套轮齿均采用插齿或滚齿工艺加工。
优选地，在上述方法中，在步骤C和步骤D中，进行轮齿加工之前，对各加工面按单边留量2mm进行半精车。
优选地，在上述方法中，在步骤C和步骤D中，进行半精车后，先对零件进行退火去应力处理，然后再进行轮齿加工。
优选地，在上述方法中，在步骤C和步骤D中，在轮齿加工时，按公法线留量1mm进行粗加工。
优选地，在上述方法中，在步骤C和步骤E中，还包括对零件进行氮化处理，且氮化处理为制作结束前的最后一道工序。
一种在同一零件上制作双套轮齿的方法，具体为：在上述任意一项所公开的方法中，以齿槽中心线替代所述齿顶中心线。
根据上述技术方案可知，本发明提供的在同一零件上制作双套轮齿的方法中，首先根据两套轮齿的齿数关系计算偏正判定角并与图纸要求的对正偏差角进行比较，然后根据比较结果，针对偏正判定角不大于图纸要求的对正偏差角的情况，按照先加工轮齿再找寻并标记实际对正轮齿的方式来制作，而且在加工轮齿时，两套轮齿的加工起点都是在齿顶圆的圆周上随机任意选择的，因此不必在下刀前通过划线、肉眼对刀及根据三坐标数据进行修正加工齿部，这样制作过程会更加简单方便，有利于节省时间和人力，从而提高企业的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1～图3是常见的具有两套轮齿的齿轮和齿圈的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种在同一零件上制作双套轮齿的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
为方便起见，以加工如图3所示结构的零件为例。
实施例一
已知图纸要求的对正偏差角θ′为10′(即对正偏差角不得大于10′)，也就是说，要求齿部Ⅰ和齿部Ⅱ必须有一齿对正，允许误差为±10′。同时，已知齿部I的齿数为Z1为25，齿部II的齿数为Z2为76，将齿数Z1和Z2代入算式Z2＝n·Z1+m和Z1＝k·m+h(n和k均为整数，m为小于Z1的非零整数，h为小于m的整数)可得：n＝3、m＝1、k＝25，以及h＝0。
如图4所示，具体制作流程包括以下步骤：
S11，计算偏正判定角θ。
“偏正判定角”是本说明书自定义的角度，该角度具有以下属性：在齿部I的齿数和齿部II的齿数都确定的前提下，假设齿部I的转动与齿部II的转动是相对独立的，在齿部I与齿部II转动不同步的情况下，位于与轴线垂直的平面内，齿部I的齿顶中心线与齿部II的齿顶中心线的最小夹角能够取得的最大值不大于上述“偏正判定角”的值。
本发明依据以下条件及算式计算偏正判定角θ：
当h＝0时，
当h≠0时，如果则否则，令m＝g·h+s，g为整数且s为小于h的整数，然后判断s是否为零，若s为零，那么若s不为零，那么
在实施例一中，由于h＝0，因此根据算式来计算，经计算，偏正判定角θ为0°5′41.05″。
S12，比较偏正判定角θ与图纸要求的对正偏差角θ′的大小。
在计算出偏正判定角θ以后，需要根据偏正判定角θ与图纸要求的对正偏差角θ′的大小关系来决定接下来采取哪些步骤，如果θ＞θ′，则按照传统的划线对正的方法来制作两套轮齿，即先加工出其中一套轮齿，然后以已经加工出的任意一齿的齿顶中心线为基准，通过划线确定出另一套轮齿的起始加工齿的齿顶中心线，标记该起始加工齿，然后以起始加工齿为起点加工出另一套轮齿，制作结束。
在实施例一中，由于偏正判定角θ为0°5′41.05″，而对正偏差角θ′为10′，不满足θ＞θ′，所以应当进入步骤S13并按照步骤S13和S14来制作两套轮齿。
S13，先加工出其中一套轮齿，然后以另一套轮齿中任意位置的轮齿为起点加工出所述另一套轮齿，加工完成后，从齿数少的那套轮齿中任选一个轮齿，并测量出所选轮齿的齿顶中心线相对于齿数多的那套轮齿的齿顶中心线的实际偏差角θs。
需要说明的是，在与轴线垂直的平面内，除了满足理想对正情况的某个或某些个齿顶中心线以外，齿部I的其余的每个齿顶中心线都是位于齿部II的某两个齿顶中心线的之间的，因此齿部II的这两个齿顶中心线都与齿部I的那个齿顶中心线形成有夹角，而本说明书中的“实际偏差角”是指这两个夹角中的较小值。
以图3所示零件的右端面定位，从齿部I中随机选择一个轮齿，利用三坐标检测仪测量出所选轮齿的齿顶中心线相对于齿部II的实际偏差角θs为1°15′54.7″。
S14，计算对正偏差齿数P，标记实际对正轮齿。
本说明书中的“实际对正轮齿”是指这样一对轮齿，该对轮齿中的一个轮齿位于齿部I中，而另一个轮齿位于齿部II中，并且该对轮齿满足图纸技术要求中的对正要求。
两套轮齿成品后，在齿部I中随机选择的一个轮齿通常并不属于实际对正轮齿，因此还需根据测量出的实际偏差角θs找出实际对正轮齿。
如图4所示，测量出实际偏差角θs以后，本发明依据以下条件及计算方式计算对正偏差齿数P：
如果则P是θs与的比值四舍五入取整数后的值，否则P是θs与的比值四舍五入取整数后的值。
在实施例一中，由于满足因此根据θs与的比值来计算，经计算，θs与的比值四舍五入取整数后的值为7，所以对正偏差齿数P等于7。
如图4所示，计算出对正偏差齿数P以后，本发明依据以下方式找出并标记实际对正轮齿：
在齿数少的那套轮齿中，以与所述实际偏差角θs对应的轮齿为零点，朝所述实际偏差角θs所在一侧的方向数P个轮齿，并标记第P个轮齿，而在齿数多的那套轮齿中，以与所述实际偏差角θs对应的轮齿为零点，朝所述实际偏差角θs所在一侧的相反方向数n·P个轮齿，并标记第n·P个轮齿，制作结束。
在步骤S13中测量出的实际偏差角θs对应于两个轮齿，其中一个为齿部I中的轮齿，另一个为齿部II中的轮齿，而这两个轮齿将分别作为各自所在齿部的零点，用以找出实际对正轮齿。在实施例一中，由于齿部I的齿数少于齿部II的齿数，所以，齿部I中的实际对正轮齿是从零点开始数的第P个轮齿，即第7个轮齿，而齿部II中的实际对正轮齿是从零点开始数的第n·P个轮齿，即第21个轮齿。齿部I和齿部II的找寻方向相同，都是由测量实际偏差角θs时对应齿部I的那个轮齿指向对应齿部II的那个轮齿。
实施例二
与实施例一不同，实施例二中齿部II的齿数为Z2为77，其余已知条件相同。将齿数Z1和Z2代入算式Z2＝n·Z1+m和Z1＝k·m+h(n和k均为整数，m为小于Z1的非零整数，h为小于m的整数)可得：n＝3、m＝2、k＝12，以及h＝1。
如图4所示，具体制作流程包括以下步骤：
S21，计算偏正判定角θ。
由于h≠0，且满足因此根据算式来计算，经计算，偏正判定角θ为0°5′36.62″。
S22，比较偏正判定角θ与图纸要求的对正偏差角θ′的大小。
在实施例二中，由于偏正判定角θ为0°5′36.62″，而对正偏差角θ′为10′，不满足θ＞θ′，所以应当进入步骤S23并按照步骤S23和S24来制作两套轮齿。
S23，先加工出其中一套轮齿，然后以另一套轮齿中任意位置的轮齿为起点加工出所述另一套轮齿，加工完成后，从齿数少的那套轮齿中任选一个轮齿，并测量出所选轮齿的齿顶中心线相对于齿数多的那套轮齿的齿顶中心线的实际偏差角θs。
以图3所示零件的右端面定位，从齿部I中随机选择一个轮齿，利用三坐标检测仪测量出所选轮齿的齿顶中心线相对于齿部II的实际偏差角θs为1°15′54.7″。
S24，计算对正偏差齿数P，标记实际对正轮齿。
在实施例二中，由于满足因此根据θs与的比值来计算，经计算，θs与的比值四舍五入取整数后的值为3，所以对正偏差齿数P等于3。
在实施例二中，由于齿部I的齿数少于齿部II的齿数，所以，齿部I中的实际对正轮齿是从零点开始数的第P个轮齿，即第3个轮齿，而齿部II中的实际对正轮齿是从零点开始数的第n·P个轮齿，即第9个轮齿。齿部I和齿部II的找寻方向相同，都是由测量实际偏差角θs时对应齿部I的那个轮齿指向对应齿部II的那个轮齿。
本发明提供的在同一零件上制作双套轮齿的方法中，首先根据两套轮齿的齿数关系计算偏正判定角θ并与图纸要求的对正偏差角θ′进行比较，然后根据比较结果，针对偏正判定角θ不大于图纸要求的对正偏差角θ′的情况，按照先加工轮齿再找寻并标记实际对正轮齿的方式来制作，而且在加工轮齿时，两套轮齿的加工起点都是在齿顶圆的圆周上随机任意选择的，因此不必在下刀前通过划线、肉眼对刀及根据三坐标数据进行修正加工齿部，这样制作过程会更加简单方便，有利于节省时间和人力，从而提高企业的生产效率。
需要说明的是，上述各实施例均是以齿顶中心线来校验对正偏差角的，如果改用齿槽中心线来校验，仍然可以按照上述步骤在同一零件上制作双套轮齿，只需把“齿顶中心线”替换为“齿槽中心线”即可。
在具体实际应用中，无论是按照划线对正的方法来制作，还是按照先加工后标记的方法来制作，都可以采用插齿或滚齿工艺来加工两套轮齿。进行插齿(或滚齿)之前，一般对各加工面按单边留量2mm进行半精车。进行半精车后，可以先对零件进行退火去应力处理，然后再进行插齿(或滚齿)加工。在轮齿加工时，可以按公法线留量1mm进行粗加工。
为了提高零件的强度，可以将制作结束前的最后一道工序设计为对零件进行氮化处理。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种在同一零件上制作双套轮齿的方法，第一套轮齿的齿数为Z1，第二套轮齿的齿数为Z2，且Z1＜Z2，Z2＝n·Z1+m，Z1＝k·m+h，n和k均为整数，m为小于Z1的非零整数，h为小于m的整数，其特征在于，包括：
步骤A，计算偏正判定角θ，当h＝0时，
当h≠0时，如果则
否则，令m＝g·h+s，g为整数且s为小于h的整数，然后判断s是否为零，若s为零，那么若s不为零，那么
步骤B，比较偏正判定角θ与图纸要求的对正偏差角θ′的大小，如果θ＞θ′，则进入步骤C，否则进入步骤D；
步骤C，先加工出其中一套轮齿，然后以已经加工出的任意一齿的齿顶中心线为基准，通过划线确定出另一套轮齿的起始加工齿的齿顶中心线，标记所述起始加工齿，然后以所述起始加工齿为起点加工出所述另一套轮齿，制作结束；
步骤D，先加工出其中一套轮齿，然后以另一套轮齿中任意位置的轮齿为起点加工出所述另一套轮齿，加工完成后，从齿数少的那套轮齿中任选一个轮齿，并测量出所选轮齿的齿顶中心线相对于齿数多的那套轮齿的齿顶中心线的实际偏差角θs；
步骤E，计算对正偏差齿数P，如果则P是θs与的比值四舍五入取整数后的值，否则P是θs与的比值四舍五入取整数后的值，在齿数少的那套轮齿中，以与所述实际偏差角θs对应的轮齿为零点，朝所述实际偏差角θs所在一侧的方向数P个轮齿，并标记第P个轮齿，而在齿数多的那套轮齿中，以与所述实际偏差角θs对应的轮齿为零点，朝所述实际偏差角θs所在一侧的相反方向数n·P个轮齿，并标记第n·P个轮齿，制作结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C和步骤D中，两套轮齿均采用插齿或滚齿工艺加工。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤C和步骤D中，进行轮齿加工之前，对各加工面按单边留量2mm进行半精车。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤C和步骤D中，进行半精车后，先对零件进行退火去应力处理，然后再进行轮齿加工。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤C和步骤D中，在轮齿加工时，按公法线留量1mm进行粗加工。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤C和步骤E中，还包括对零件进行氮化处理，且氮化处理为制作结束前的最后一道工序。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于，以齿槽中心线替代所述齿顶中心线。
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