CN111922445B - 一种锥形珩轮及珩齿加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种锥形珩轮，包括有锥形珩轮，锥形珩轮包括珩削工作段与珩削备用段，珩削工作段结构呈锥形；珩削备用段结构呈圆柱形；用锥形珩轮珩齿时，按照珩齿标准中心距a及轴交角Σ安装珩轮，珩轮回转轴相对于工件回转轴倾斜刀倾角τ，修整滚轮对珩轮进行修整，修整后的锥形珩轮对齿轮工件进行珩磨；用锥形珩轮珩齿时，珩轮可修整的次数与使用寿命得到明显提升，齿轮工件的齿面珩削纹理分布更为均匀，更有利于齿轮传动性能与使用寿命的提高。

Description

一种锥形珩轮及珩齿加工方法
技术领域
本发明属于齿轮及加工技术领域，具体涉及一种锥形珩轮及珩齿加工方法。
背景技术
硬齿面齿轮是一种极为重要的机械传动零部件，在汽车、高铁、航空航天等领域需求量巨大，随着机械传动行业的快速发展，业界对高速、重载的硬齿面齿轮的需求量越来越大，但硬齿面齿轮，尤其是硬齿面内齿轮热后精加工尚无高效可靠的精加工工艺方法。
珩齿是一种齿轮精加工工艺，常被用来精加工淬硬齿轮，改善齿轮齿面粗糙度，降低齿轮传动噪声，提高齿轮使用寿命。珩齿运动与交错轴螺旋齿轮啮合运动相似，珩齿磨削速度为珩轮与工件齿面的相对滑动速度，珩削时在工件齿面上留下较为规律的珩纹，珩轮磨钝以后，需要对珩轮进行修整，但珩轮修整方向是沿着珩轮的径向，相当于对珩轮进行负变位，修整后的珩轮齿形及工件齿面珩纹分布规律会发生变化，影响珩削精度与珩轮使用寿命，而且珩削速度在工件齿高、齿宽方向上分布的规律性较为明显，使得工件齿面的珩削纹理分布不均匀，影响齿轮使用性能与寿命。传统内齿轮珩齿，珩轮安装轴容易与内齿轮工件干涉，珩轮安装轴的轴径不易过大，珩轮轴刚性弱，容易引起珩齿机床振动。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锥形珩轮及珩齿加工方法，克服了珩齿的上述缺点，增加珩轮可修整次数与使用寿命，并改善珩齿工件齿面珩削纹理分布不均匀现象。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种锥形珩轮，包括珩削工作段与珩削备用段；珩削工作段结构呈锥形；珩削齿轮工件时，珩削工作段的珩轮轮齿与被加工工件齿轮的轮齿相互啮合，形成珩削运动；珩削备用段结构呈圆柱形，珩削齿轮工件时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分。
所述的锥形珩轮，其回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角τ为5°～50°。
所述的锥形珩轮的锥顶角为5°～50°；珩削备用段的宽度大于3mm。
一种锥形珩轮珩齿的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，提供包括珩削工作段与珩削备用段的锥形珩轮，珩削工作段结构呈锥形；珩削备用段结构呈圆柱形，珩削齿轮工件时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分；
步骤2，按照珩齿标准中心距a及轴交角Σ安装调整锥形珩轮，锥形珩轮的回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角为τ；
步骤3，锥形珩轮安装调整结束后，用修整滚轮对锥形珩轮进行修整，形成珩削工作段齿面，再用修整后的锥形珩轮对工件齿轮进行珩磨。
步骤3所述的修整，修整方向沿锥形珩轮轴向或沿锥形珩轮轴向与径向的合成方向；锥形珩轮修整后，珩削工作段形状仍然锥形，珩削备用段长度变短，其形状仍然呈圆柱形。
步骤3所述的修整滚轮，其类型是内齿轮式滚轮、外齿轮式滚轮或其它能够模拟展成运动的滚轮。
所述锥形珩轮的倾斜刀倾角为τ的确定，具体步骤是：先确定锥形珩轮回转轴的倾斜方向，当珩内齿轮工件时，锥形珩轮回转轴向工件内部倾斜，使珩轮末端面相对于工件齿槽抬起，当珩外齿轮工件时，锥形珩轮回转轴向工件外部倾斜，使珩轮末端面相对于工件齿槽抬起；在确定回转轴倾斜方向之后，即可确定锥形珩轮回转轴倾斜的刀倾角τ。
本发明具有以下有益效果：
1)与传统珩轮相比，锥形珩轮结构可分为珩削工作段与珩削备用段，珩削工作段结构呈锥形，珩磨齿轮工件时，珩削工作段轮齿与工件齿面啮合，起珩削作用，珩削备用段不参与啮合，是珩削工作段磨粒材料的备用部分。珩轮磨钝以后，珩轮的修整方向沿珩轮轴向，或沿珩轮轴向与径向的合成方向，珩轮修整后，珩削工作段仍然呈锥形，珩轮齿形与珩削速度分布不改变，可保证工件齿面加工精度的一致性与加工质量的稳定性；珩轮修整后，珩削备用段形状仍然呈圆柱形，其长度决定珩轮使用寿命，珩削备用段长度越长，珩轮可修磨次数越多。
2)与传统珩齿工艺相比，由于锥形珩轮回转轴相对于工件回转轴倾斜刀倾角τ，用锥形珩轮珩磨工件时，珩削速度在工件齿高与齿宽方向上的分布规律发生变化，可使工件齿面上的珩削纹理分布更为均匀，更有利于齿轮传动性能与使用寿命的提高。
3)与传统内齿轮珩齿工艺相比，由于珩轮安装轴向着工件内部倾斜刀倾角τ，所以珩轮安装轴不容易与内齿轮工件干涉，珩轮轴径可以选择较大值，增强珩削工艺系统刚性，更有利于珩削过程的振动抑制，改善齿面加工质量。
附图说明
图1为锥形珩轮结构示意图。
图2为本发明中锥形珩轮与工件齿轮轴交角示意图。
图3为本发明中锥形珩轮中心距与刀倾角示意图。
图4传统珩齿工件齿面珩削速度分布示意图。
图5锥形珩轮珩齿工件齿面珩削速度分布示意图。
图中：1-锥形珩轮、2-工件齿轮、3-珩轮末端面、4-工件齿轮齿面。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。
参见图1，一种锥形珩轮，包括有锥形珩轮、工件齿轮，所述的锥形珩轮包括珩削工作段与珩削备用段；珩削工作段结构呈锥形；珩削齿轮工件时，珩削工作段的珩轮轮齿与被加工工件齿轮2的轮齿相互啮合，形成珩削运动；珩削备用段结构呈圆柱形，珩削齿轮工件时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分。
所述的锥形珩轮，其回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角τ为5°～50°。
所述的锥形珩轮的锥顶角为5°～50°；珩削备用段的宽度大于3mm。
所述的锥形珩轮，其回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角τ为5°；所述的锥形珩轮的锥顶角为5°；珩削备用段的宽度5mm。
所述的锥形珩轮，其回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角τ为50°；所述的锥形珩轮的锥顶角为50°；珩削备用段的宽度15mm。
所述的锥形珩轮，其回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角τ为25°；所述的锥形珩轮的锥顶角为25°；珩削备用段的宽度30mm。一种锥形珩轮珩齿的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，提供包括珩削工作段与珩削备用段的锥形珩轮，珩削工作段结构呈锥形；珩削备用段结构呈圆柱形，珩削齿轮工件时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分；
步骤2，按照珩齿标准中心距a及轴交角Σ安装调整锥形珩轮，锥形珩轮的回转轴相对于工件齿轮回转轴的倾斜刀倾角为τ；
步骤3，锥形珩轮安装调整结束后，用修整滚轮对锥形珩轮进行修整，形成珩削工作段齿面，再用修整后的锥形珩轮对工件齿轮进行珩磨。
所述锥形珩轮1结构可分为珩削工作段与珩削备用段，包括如下特征：
1)如图1所示，珩削工作段结构呈锥形，其轴向宽度为b1，锥顶角θ，珩削工件齿轮2时，珩削工作段的珩轮轮齿与被加工齿轮的轮齿相互啮合，形成珩削运动；
2)如图1所示，珩削备用段结构呈圆柱形，其轴向宽度为b2，珩削工件齿轮2时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分。
珩齿加工工艺方法包括以下步骤：
1)锥形珩轮1按照珩齿标准中心距a及轴交角Σ安装调整，然后锥形珩轮1回转轴相对于工件齿轮2回转轴倾斜刀倾角τ，珩齿标准中心距a与标准轴交角Σ表示珩轮按照珩齿标准位置安装时的中心距与轴交角。如图2与图3所示，zw表示工件齿轮2回转轴，zt表示珩轮按照标准位置安装时的回转轴，zw与zt之间的夹角就是珩齿标准轴交角Σ，zw与zt之间的距离就是珩齿标准中心距a。zc表示锥形珩轮1回转轴，zc与zt之间的夹角就是锥形珩轮1刀倾角τ。珩内齿轮工件时，锥形珩轮1回转轴zc向工件内部倾斜，使珩轮末端面3相对于工件齿槽4抬起；珩外齿轮工件时，锥形珩轮1回转轴zc向工件外部倾斜，使珩轮末端面3相对于工件齿槽4抬起。
2)用修整滚轮对锥形珩轮1进行修整，形成珩削工作段齿面，然后用修整后的锥形珩轮1对工件齿轮2进行珩磨。锥形珩轮1安装调整结束之后，用修整滚轮对锥形珩轮1珩削工作段齿面进行修整，修整滚轮的形状可以是与工件齿轮2形状一致的滚轮，也可以是齿数与工件不同的内齿轮式滚轮、外齿轮式滚轮或其它能够模拟展成运动的滚轮。用修整滚轮对珩轮进行修整的运动为修整滚轮展成锥形珩轮1珩削工作段齿面的运动。如图1所示，修整方向沿锥形珩轮1轴向，或沿锥形珩轮1轴向与径向的合成方向，珩轮修整后，珩削工作段形状不改变，仍然呈锥形，且珩轮齿形与珩削速度分布不改变，可保证工件齿面加工精度的一致性与加工质量的稳定性。珩轮修整后，珩削备用段长度变短，但形状仍然呈圆柱形。珩削备用段长度决定锥形珩轮的可修整的次数与使用寿命，珩削备用段长度越长，珩轮可修磨的次数越多，珩轮使用寿命越长。
用锥形珩轮珩齿时，珩轮可修整的次数与使用寿命得到明显提升；工件齿轮2的齿面珩削纹理分布更为均匀，更有利于齿轮传动性能与使用寿命的提高；珩内齿轮工件时，珩轮安装轴直径可以选择较大值，有利于增强珩削工艺系统刚性。
实施例一
以内斜齿轮的珩齿加工为具体实例，按照上述锥形珩轮及珩齿加工工艺方法对内斜齿轮工件进行珩削，工件基本参数见表1，锥形珩轮基本参数见表2。
表1
Figure BDA0002546139220000071
表2
Figure BDA0002546139220000072
锥形珩轮1锥顶角选为10°，刀倾角也选为10°，珩削工作段宽度为15mm，珩削备用段宽度为5mm，如果珩轮每次修整需要修掉轴向宽度为1mm宽的珩磨料，则锥形珩轮可修整次数为5次，如果珩削备用段宽度增宽，则锥形珩轮1可修整的次数相应增多，珩轮使用寿命也相应增加。
锥形珩轮1回转轴相对于工件齿轮2回转轴倾斜的刀倾角为10°，与传统珩齿工艺相比，用锥形珩轮1珩磨工件时，珩削速度在工件齿高与齿宽方向上的分布发生变化，可使工件齿面上的产生的珩削纹理分布更为均匀，更有利于齿轮传动性能与使用寿命的提高。如图4所示为传统珩齿工件齿面珩削速度分布，由图可知，珩削速度在工件齿高、齿宽方向上分布的规律性较为明显，在工件齿宽方向上，珩削速度方向保持一致，在齿高方向，珩削速度方向变化明显，这就会导致工件齿面珩削纹理在齿高方向上分布不均，对齿轮传动性能与使用寿命不利。如图5所示为用锥形珩轮1珩削内齿轮时，工件齿轮2齿面珩削速度分布示意图，由图可知，靠近工件齿轮2齿面右侧的珩削速度偏向上方，靠近左侧的珩削速度偏向下方，工件齿轮2在齿宽与齿高方向的珩削速度的分布均规律不同，可使工件齿轮2在用锥形珩轮珩削以后，齿轮齿面上形成的珩削纹理分布更为均匀，更有利于齿轮传动性能与使用寿命的提高。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种锥形珩轮，包括有锥形珩轮(1)，其特征在于，锥形珩轮(1)包括珩削工作段与珩削备用段；珩削工作段结构呈锥形；珩削齿轮工件时，珩削工作段的珩轮轮齿与被加工的工件齿轮(2)的轮齿相互啮合，形成珩削运动；珩削备用段结构呈圆柱形，珩削齿轮工件时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分；
所述的锥形珩轮(1)，其回转轴相对于工件齿轮(2)回转轴的倾斜刀倾角τ为5°～50°；
所述的锥形珩轮(1)的锥顶角为5°～50°珩削备用段的宽度大于3mm；
所述的锥形珩轮(1)，修整方向沿锥形珩轮轴向或沿锥形珩轮轴向与径向的合成方向；锥形珩轮修整后，珩削工作段形状仍然锥形，珩削备用段长度变短，其形状仍然呈圆柱形。
2.一种锥形珩轮珩齿的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，提供包括珩削工作段与珩削备用段的锥形珩轮(1)，珩削工作段结构呈锥形；珩削备用段结构呈圆柱形，珩削齿轮工件时，珩削备用段不参与珩削，是珩轮磨粒材料的备用部分；
步骤2，按照珩齿标准中心距a及轴交角Σ安装调整锥形珩轮(1)，锥形珩轮(1)的回转轴相对于工件齿轮(2)回转轴的倾斜刀倾角为τ；
步骤3，锥形珩轮(1)安装调整结束后，用修整滚轮对锥形珩轮(1)进行修整，形成珩削工作段齿面，再用修整后的锥形珩轮(1)对工件齿轮(2)进行珩磨；
步骤3所述的修整，修整方向沿锥形珩轮(1)轴向或沿锥形珩轮(1)轴向与径向的合成方向；锥形珩轮修整后，珩削工作段形状仍然锥形，珩削备用段长度变短，其形状仍然呈圆柱形；
步骤3所述的修整滚轮，其类型是内齿轮式滚轮、外齿轮式滚轮或其它能够模拟展成运动的滚轮；
所述锥形珩轮(1)的倾斜刀倾角为τ的确定，具体步骤是：先确定锥形珩轮(1)回转轴的倾斜方向，当珩内齿轮工件时，锥形珩轮(1)回转轴向工件内部倾斜，使珩轮末端面(3)相对于工件齿槽(4)抬起，当珩外齿轮工件时，锥形珩轮(1)回转轴向工件外部倾斜，使珩轮末端面(3)相对于工件齿槽(4)抬起；在确定回转轴倾斜方向之后，即可确定锥形珩轮(1)回转轴倾斜的刀倾角τ。
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