CN113798601B - 齿轮齿根加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了齿轮齿根加工方法，加工前采用图表矩阵分析法进行分析并选取能得到满足图纸要求的齿根凸台高度的参数作为粗加工、精加工参数。该方法采用图表矩阵分析法，选择了合适的粗加工、精加工参数，避免由于凸台尺寸不合适而导致的啮合干涉问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及新型齿轮齿根加工方法。
背景技术
齿轮是航空发动机的关键部件。随着航空发动机对高性能、高品质传动系统的需求，对齿轮性能也在不断提高，尤其是对齿根强度也提出了更高的要求。通常航空齿轮的齿根与齿面在精加工时同时加工完成，齿根也经过磨削，但齿根在磨削时形成封闭环境，磨削热不容易传递，容易出现齿根烧伤、裂纹以及齿根应力状态变化等情况，导致齿轮强度降低。
为避免上述问题，目前部分高强度齿根采用新的齿根结构，如图1，齿根在精加工时不再进行加工，最大程度地避免烧伤、裂纹以及齿根应力状态变化等问题发生，提高齿根强度，但这种齿根结构需要将齿底加工形成凸台结构。，如果加工参数设置不合理极有可能导致凸台高度不合适，进而在齿轮工作时的振动、偏摆等极端情况下造成啮合干涉问题。因此需要设计合适的工艺以保证齿根凸台高度达到最终质量要求。
发明内容
发明目的
本发明提供一种齿轮齿根的加工方法，齿面粗加工时齿根加工至最终状态，然后进行热处理，最后再进行齿面精加工，精加工时齿根不参与磨削过程。
发明技术解决方案
齿轮齿根加工方法，加工前采用图表矩阵分析法进行分析并选取能得到满足图纸要求的齿根凸台高度的参数作为粗加工、精加工参数。
优选的，图表矩阵的制作方法为：将对齿根凸台高度有影响的影响因子排成一行，改变影响因子的数值，得到若干组影响因子和对应的齿根凸台高度值，这些值形成图表矩阵。
优选的，齿根凸台尺寸的影响因子包括：齿根圆差值、磨削量、齿底圆弧半径和磨削圆弧半径。
优选的，图表矩阵的制作方法包括如下步骤：
步骤一、根据图纸尺寸要求要求初选出齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径取值范围，模拟出齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径分别取边界值时加工出的齿根形状，测量并记录各情况下得到的齿根凸台高度值；
步骤二、将步骤一中的各组齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径取值和对应的齿根凸台高度值排列成图表矩阵；
步骤三、查看图表矩阵中能满足或数值接近图纸要求的齿根凸台高度值的齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径值的取值规律并重新确定齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径值的取值范围，再根据机床的加工能力确定公差范围；
步骤四、重复步骤一至步骤三，直至齿根凸台高度值满足图纸要求，从而找出合适的加工参数。
优选的，找到合适的加工参数后按如下步骤进行：
(1)、根据粗加工参数要求，对齿轮进行粗加工，将齿根加工至图纸最终要求；
(2)对齿轮进行热处理；
(3)根据精加工参数要求对齿轮进行精加工，将齿面和齿根凸台加工至图纸最终要求；
(4)对齿轮齿部进行检验。
优选的，粗加工工序及精加工序后进行100％磨削量测量并记录公法线实测值，然后通过粗加工、精加工后公法线实际测量值换算磨削余量并记录。
优选的，粗加工工序后测量齿底圆弧半径，取均布4齿齿槽测量各齿左右两侧。
优选的，精加工序后测量磨削圆弧半径，取均布4齿齿槽测量各齿左右两侧。
优选的，精加工序后测量凸台高度，取均布4齿齿槽测量各齿左右两侧。
本发明的优点：
该方法通过粗加工时完成齿根的加工，避免了精加工时在齿根易出现烧伤、裂纹以及齿根应力状态变化等问题。采用矩阵数列分析法，选择了合适的粗加工、精加工参数，避免由于凸台尺寸不合适而导致的啮合干涉问题。根据多轮生产实践，选取了合适的检验方法和检验频次，保证了零件加工符合设计要求。
附图说明
图1为本发明的齿根结构示意图。
具体实施方式
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
示例性的，采用本发明提供的齿轮齿根加工方法能够最大程度地避免烧伤、裂纹以及齿根应力状态变化等问题发生，得到高强度齿根。以WZ16产品上的齿轮为例，该齿轮要求磨削量不大于0.15mm，齿底圆弧半径不小于R0.8mm，磨削圆弧半径R0.375～R0.8mm凸台高度0.25～0.625mm。该齿轮具体加工步骤为：
步骤一、先根据经验初选出齿轮参数(齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径)的取值范围，而后采用绘图软件模拟出在各齿轮参数取边界值时加工出的最后齿根形状，再测量模拟得到的最后齿根的齿根凸台高度值；
步骤二、将不同高度齿根凸台值排出矩阵数列，其中同一影响因素的值为一列绘制出矩阵数列，如表1：
表1齿根凸台值的矩阵数列
步骤三、从图表矩阵中选出符合图纸要求齿根凸台高度值的对应的行，初步确定满足要求的齿轮参数的区间，而后根据加工能力确定齿轮参数的公差范围。在重复步骤一到三，直至齿根凸台高度值全部满足图纸要求，从而得到合适的齿轮参数，根据计算最终选择粗加工时，齿根圆弧为R0.9～R1mm，齿根圆为φ82±0.03mm，分度圆弧齿厚精加工时齿根圆弧为R0.4～R0.5mm，齿根圆为φ82.65±0.03mm，分度圆弧齿厚
步骤四、按照齿根圆弧为R0.9～R1mm，齿根圆为φ81.9±0.03mm，分度圆弧齿厚参数要求，对齿轮进行粗加工，将齿根加工至图纸最终要求；
步骤五、对齿轮进行热处理；
步骤六、按照齿根圆弧为R0.4～R0.5mm，齿根圆为φ82.6±0.03mm，分度圆弧齿厚参数要求，对齿轮进行精加工，将齿面和齿根凸台加工至图纸最终要求；
步骤七、对齿轮齿部进行检验。
参数的测量：
单边磨削余量：齿部磨削余量由工艺路线保证，粗加工工序及精加工工序由授权检验员100％测量并记录公法线实测值，通过粗、精加工后公法线实际测量值换算磨削余量并记录，汇总检验工序由汇总检验员核对工序间记录并测量公法线尺寸，最终计算磨削量为0.065mm。
齿底圆弧半径：通过型面仪进行测量，粗加工后取均布4齿齿槽测量左右两侧，最终测量结果为R0.96mm。
磨削圆弧半径：通过型面仪进行测量，精加工后取均布4齿齿槽测量左右两侧，最终测量结果为R0.45mm。
凸台高度：通过型面仪测量，精加工后取均布4齿齿槽测量左右两侧，最终测量结果为0.42mm。
结论，加工后的零件合格。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (8)
1.齿轮齿根加工方法，其特征在于，加工前采用图表矩阵分析法进行分析并选取能得到满足图纸要求的齿根凸台高度的参数作为粗加工、精加工参数；图表矩阵的制作方法为：将对齿根凸台高度有影响的影响因子排成一行，改变影响因子的数值，得到若干组影响因子和对应的齿根凸台高度值，这些值形成图表矩阵。
2.如权利要求1所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于，齿根凸台尺寸的影响因子包括：齿根圆差值、磨削量、齿底圆弧半径和磨削圆弧半径。
3.如权利要求2所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于，图表矩阵的制作方法包括如下步骤：
步骤一、根据图纸尺寸要求初选出齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径取值范围，模拟出齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径分别取边界值时加工出的齿根形状，测量并记录各情况下得到的齿根凸台高度值；
步骤二、将步骤一中的各组齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径取值和对应的齿根凸台高度值排列成图表矩阵；
步骤三、查看图表矩阵中能满足或数值接近图纸要求的齿根凸台高度值的齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径值的取值规律并重新确定齿根圆半径、齿厚、齿底圆半径值的取值范围，再根据机床的加工能力确定公差范围；
步骤四、重复步骤一至步骤三，直至齿根凸台高度值满足图纸要求，从而找出合适的加工参数。
4.如权利要求3所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于，找到合适的加工参数后按如下步骤进行：
(1)、根据粗加工参数要求，对齿轮进行粗加工，将齿根加工至图纸最终要求；
(2)对齿轮进行热处理；
(3)根据精加工参数要求对齿轮进行精加工，将齿面和齿根凸台加工至图纸最终要求；
(4)对齿轮齿部进行检验。
5.如权利要求4所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于：粗加工工序及精加工序后进行100％磨削量测量并记录公法线实测值，然后通过粗加工、精加工后公法线实际测量值换算磨削余量并记录。
6.如权利要求4所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于：粗加工工序后测量齿底圆弧半径，取均布4齿齿槽测量各齿左右两侧。
7.如权利要求4所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于：精加工序后测量磨削圆弧半径，取均布4齿齿槽测量各齿左右两侧。
8.如权利要求4所述的齿轮齿根加工方法，其特征在于：精加工序后测量凸台高度，取均布4齿齿槽测量各齿左右两侧。
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