WO2021179561A1 - 一种农机齿轮修形加工工艺 - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels

Definitions

  • the invention relates to a gear shaping process, in particular to an agricultural machinery gear shaping process.
  • the purpose of the present invention is to provide an agricultural machinery gear shaping process.
  • the invention can not only reduce gear running noise, but also has the advantage of less gear wear.
  • an agricultural machinery gear modification machining process which is characterized in that it comprises the following steps:
  • the rough part is normalized, rough-processed and shaped, and then hobbed or shaving to obtain a first-order gear
  • the data set is A;
  • the offset data of each sampling point on the above, the data set is D;
  • the cutting surfaces of the gear hobbing cutter and the gear shaving cutter are arranged in an arc-shaped convex shape, and the convex distance of the middle part is 0.1 ⁇ 0.2mm.
  • the weighted average comparison method in step e is to first place the second-order gear vertically between the parallel light source and the industrial camera to take a picture, and record each wheel on the second-order gear. Tooth shape data, the data set is B; then compare B and A by corresponding to the same position of the same gear, and use the proportional coefficient between the value in B and the value in A, and then combine the positions of each tooth to the root circle Calculate the deformation deviation coefficient H of the tooth shape data by the weighted average method.
  • the modification constant coefficient is 4.1.
  • the modification constant coefficient is 6.5.
  • the heat treatment in step d is carburizing and quenching.
  • the present invention improves the existing agricultural machinery gear shaping process, by taking photos of the first-order gears obtained by semi-finishing machining (hobbing or shaving), and taking photos by parallel light and industrial cameras.
  • the data set is A; then measure the pitch circle diameter of the first-order gear that has not undergone heat treatment and has not been deformed and the average gear transmission torque on the gear teeth, and calculate accurately
  • the tangential force W t during the operation of the standard gear is obtained;
  • the second-order gear is obtained after heat treatment on the first-order gear, and the deformation coefficient H of the tooth shape data generated by the heat treatment is calculated by the weighted average comparison method, and the calculation of each wheel
  • the heat treatment deformation deviation at each position of the tooth is obtained as the data set C; then the tooth direction load distribution coefficient C m of the gear contact strength of the second-order gear whose surface properties have changed after heat treatment is measured and calculated, which is more suitable for the actual gear during processing
  • the offset of the sampling points at the remaining positions on the tooth profile is calculated, and then the interpolation or fitting method is used to obtain a more accurate modification curve to make the modification curve
  • the continuity is strong, and the modification is more accurate; the modified agricultural gear can prevent unbalanced load, which is beneficial to the formation of oil film on the gear surface, and the noise is small during operation; the load change during the operation of the gear is small, and the gear wear is relatively small. small.
  • the blade faces of the gear hobbing cutter and the gear shaving cutter are arranged in an arc shape, so that the gear hobbing or shaving can be
  • the arc is protruding and smoothed, so that a relatively flat tooth surface is processed, and the deformation difference at different positions of the tooth surface during the later heat treatment is reduced, which is convenient for subsequent calculations;
  • the weighted average comparison method is to first deform multiple groups after heat treatment Take pictures of the second-order gears (you can set mark points on the first-order gears so that the positions and angles of the agricultural machinery gears are the same when taking pictures twice), and accurately learn the shape data of the second-order gears, the data set is B; correspondingly For the same gear tooth at the same position, through the proportional coefficient between the value in B and the value in A, combined with the distance from each position of each gear tooth to the tooth root circle, the gear tooth shape data deformation deviation coefficient
  • the modification of agricultural machinery can further make the modification of agricultural machinery gears more accurate (when used in the driving wheel, the modification constant coefficient is small; when used in the driven wheel, the modification constant coefficient is large), so as to reduce noise and reduce wear
  • the first-order gear adopts carburizing and quenching, which can reduce the degree of deformation while ensuring the surface properties of the finished agricultural machinery, thereby reducing the amount of calculation of the subsequent second-order gear modification. Therefore, the present invention can not only reduce gear running noise, but also has the advantages of less gear wear and higher production efficiency.
  • Example 1 An agricultural machinery gear shaping process, including the following steps:
  • the rough part is normalized, rough-processed and shaped, and then hobbed or shaving to obtain a first-order gear
  • the data set is A;
  • the offset data of each sampling point on the above, the data set is D;
  • the cutting surfaces of the gear hobbing cutter and the gear shaving cutter are arranged in an arc-shaped convex shape, and the protrusion distance of the middle part is 0.1-0.2mm; the weighted average comparison in the step e
  • the method is to first place the second-order gear vertically between the parallel light source and the industrial camera to take a picture, and record the shape data of each tooth on the second-order gear.
  • the data set is B; then by corresponding to the same position of the same gear, compare B and A.
  • the gear tooth shape data deformation deviation coefficient H is calculated by the weighted average method; the modified product When the agricultural machinery gear is used as the driving wheel, the modification constant coefficient is 4.1; when the finished agricultural machinery gear is used as the driven wheel, the modification constant coefficient is 6.5; the heat treatment in the step d is carburizing and quenching.
  • Example 2 An agricultural machinery gear shaping process, including the following steps:
  • the rough part is normalized, rough-processed and shaped, and then hobbed or shaving to obtain a first-order gear
  • the data set is A;
  • the offset data of each sampling point on the above, the data set is D;
  • the cutting surfaces of the gear hobbing cutter and the gear shaving cutter are arranged in an arc-shaped convex shape, and the protrusion distance of the middle part is 0.2mm;
  • the weighted average contrast method in step e is , First place the second-order gear vertically between the parallel light source and the industrial camera to take a picture, record the shape data of each tooth on the second-order gear, and the data set is B; then compare B and A by corresponding to the same position of the same gear, Through the proportional coefficient between the value in B and the value in A, combined with the distance from each position of each gear tooth to the root circle, the gear tooth shape data deformation deviation coefficient H is calculated by the weighted average method;
  • the finished agricultural gear When used as a driving wheel, the modification constant coefficient is 4.1; when the finished agricultural gear is used as a driven wheel, the modification constant coefficient is 6.5;
  • the heat treatment in the step d is carburizing and quenching.

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Abstract

一种农机齿轮修形加工工艺，包括以下步骤：将毛坯件加工得到一阶齿轮；拍照记录一阶齿轮的形状数据A；对一阶齿轮进行热处理，得二阶齿轮；通过加权平均对比法计算变形偏差系数H和变形偏差量C；根据A，在一阶齿轮的齿廓位置处设置多个采样点，并将所有采样点沿其对应处的渐开线法线方向偏移，偏移量数据集合为D，将D和C内对应采样点的数据相加，得到二阶齿轮的偏移量数据集合E；针对E依次构建一条修形曲线、修形后曲面和修形后三维模型；将二阶齿轮修形后的三维模型输入数控机床，加工得成品农机齿轮。本工艺不仅能够降低齿轮运行噪音，还具有齿轮磨损较小和生产效率较高的优点。

Description

一种农机齿轮修形加工工艺 技术领域
本发明涉及一种齿轮修形加工工艺，特别是一种农机齿轮修形加工工艺。
背景技术
目前，现有的农用机械使用的齿轮大都为大型直齿轮(模数≥6mm)，而这种齿轮很少进行细致的修形，导致农用机械在使用过程中存在着较大的噪音；且当农用机械的载荷较大时，农机齿轮容易磨损。此外，大齿轮在经过热处理后，大齿轮的轮齿位置处的形变比例较大，直接借鉴轮齿形变较小的小齿轮(模数≤3mm)轮齿修形函数的计算方式计算得到的修形量数据误差较大，导致最终的农机齿轮修形效果不理想，还是会引起噪音较大和磨损较大的问题。因此，现有的农机齿轮修形加工工艺存在着齿轮运行噪音较大和齿轮磨损严重的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种农机齿轮修形加工工艺。本发明不仅能够降低齿轮运行噪音，还具有齿轮磨损较小的优点。
本发明的技术方案：一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、将毛坯件经过正火处理，粗加工成型，滚齿或剃齿加工后得到一阶齿轮；
b、将一阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录一阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为A；
c、测量一阶齿轮上的节圆直径d，d的单位为mm；测量并计算 二阶齿轮上各个轮齿的平均齿轮传递扭矩T，T的单位为N·mm；并根据计算出切向力W t，W t＝2T/d；
d、对一阶齿轮进行热处理，得二阶齿轮；
e、通过加权平均对比法计算热处理产生的轮齿形状数据变形偏差系数H，计算各个轮齿各个位置的热处理变形偏差量，得到的数据集合为C；
f、测量并计算二阶齿轮上的齿轮接触强度的齿向载荷分布系数C m，C m＝W max/W m，其中W max为单位齿宽的最大载荷，W m为单位齿宽的平均载荷；
g、根据A，在一阶齿轮的轮齿的齿廓位置处设置多个采样点，多个采样点中至少包括三个位于齿顶圆、分度圆和齿根圆位置处的采样点；接着计算得出一阶齿轮的齿顶修形量X，X＝NC mW t/(10 5b)，X的单位为mm，其中N为修形常量系数，b为齿宽单位为mm；将所有的采样点沿其对应处的渐开线法线方向进行偏移，位于齿顶圆位置处的采样点偏移量为X，从而得到其余所有采样点的偏移量；整合所有轮齿上各个采样点的偏移量数据，数据集合为D；
h、将D内的数据和C内对应轮齿上各个采样点的数据相加，得到二阶齿轮上齿廓各个采样点位置处的偏移量数据集合E；对数据集合E中同一轮齿齿廓上的各个采样点的偏移量数据通过插值法或拟合法构建成一条修形曲线，修形曲线沿着齿宽方向掠过得到修形后的曲面；重复上述操作得到二阶齿轮上各个轮齿修形后的三维模型；
i、将二阶齿轮修形后的三维模型输入数控机床，并将二阶齿轮放置在数控机床上，使得数控机床对二阶齿轮上对应的各个轮齿进行修形，得成品农机齿轮。
前述的一种农机齿轮修形加工工艺中，所述步骤a中的滚齿或剃齿中，滚齿刀和剃齿刀的刀面呈弧形凸出设置，中部的凸出距离为 0.1～0.2mm。
前述的一种农机齿轮修形加工工艺中，所述步骤e中的加权平均对比法为，先将二阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录二阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为B；接着通过对应相同齿轮相同位置，对比B和A，通过B内的数值与A内的数值之间的比例系数，再结合各个轮齿各个位置到齿根圆的距离，通过加权平均法计算出轮齿形状数据变形偏差系数H。
前述的一种农机齿轮修形加工工艺中，所述成品农机齿轮用作主动轮时，修形常量系数为4.1。
前述的一种农机齿轮修形加工工艺中，所述成品农机齿轮用作从动轮时，修形常量系数为6.5。
前述的一种农机齿轮修形加工工艺中，所述步骤d中的热处理为渗碳淬火。
与现有技术相比，本发明改进了现有的农机齿轮修形工艺，通过将半精加工(滚齿或剃齿加工)得到的一阶齿轮进行拍照，拍照通过平行光和工业摄像机进行，能准确地得知一阶齿轮各个轮齿的形状数据，数据集合为A；随后测量未经过热处理还未发生形变的一阶齿轮上节圆直径和轮齿上的平均齿轮传递扭矩，准确地计算得出标准齿轮运行时的切向力W t；接着对一阶齿轮经过热处理后得到二阶齿轮，并通过加权平均对比法计算热处理产生的轮齿形状数据变形偏差系数H，计算得出各个轮齿各个位置的热处理变形偏差量，得到数据集合为C；随后测量并计算经过热处理后表面性质改变的二阶齿轮的齿轮接触强度的齿向载荷分布系数C m，更贴合实际加工时的齿轮接触强度的齿向载荷分布系数，能更准确地计算出二阶齿轮的修形量；通过在未变形的一阶齿轮的齿廓上设置多个采样点，多个采样点至少包括三个位于齿顶圆、分度圆和齿根圆位置处的采样点，接着计算出一 阶齿轮齿顶修形量X，所有的采样点沿其对应处的渐开线法线方向进行偏移，齿顶圆位置处的采样点的偏移量为X，计算得出齿廓上其余位置处的采样点的偏移量，再用插值法或拟合法得到较为准确的修形曲线，使得修形曲线连续性较强，修形较准确；使得修形后的农机齿轮能防止偏载，有利于齿轮面上油膜的形成，运行时噪音较小；齿轮运行时的载荷变化波动较小，齿轮磨损较小。此外，由于普通齿轮的齿形加工时轮齿的中部会有一定的呈弧形凸出，将滚齿刀和剃齿刀的刀面呈弧形凸出设置，滚齿或剃齿时能在一定程度上将弧形凸出抹平，从而加工出较为平整的齿面，降低后期热处理时齿面不同位置处的变形差值，方便后续计算；加权平均对比法是先将多组经过热处理变形后的二阶齿轮进行拍照(可以在一阶齿轮上设置标记点，使得两次拍照时农机齿轮的位置和角度相同)，并准确地得知二阶齿轮的形状数据，数据集合为B；对应相同轮齿相同位置，通过B内的数值与A内的数值之间的比例系数，再结合各个轮齿各个位置到齿根圆的距离，通过加权平均法计算出轮齿形状数据变形偏差系数H；后续的用于表示各个轮齿各个位置的热处理变形偏差量的数据集合C，可以直接通过A与H相乘得到，更适用于工业生产需要；节约了二阶齿轮的重新拍照和二阶齿轮的形状数据和A比较的步骤，提高了生产效率；同时，根据熟练齿轮修形技术人员的经验，成品农机齿轮的不同用途，会导致成品农机齿轮的修形量发生改变，因此需要按照不同情况进行农机修形，能进一步使得农机齿轮的修形较为精准(用于主动轮时，修形常量系数较小；用于从动轮时，修形常量系数较大)，从而达到降低噪音和降低磨损的效果；而一阶齿轮采用渗碳淬火，能在保证成品农机表面性质的同时，降低变形程度，从而降低后续二阶齿轮修形量的计算量。因此，本发明不仅能够降低齿轮运行噪音，还具有齿轮磨损较小和生产效率较高的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种农机齿轮修形加工工艺，包括以下步骤：
a、将毛坯件经过正火处理，粗加工成型，滚齿或剃齿加工后得到一阶齿轮；
b、将一阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录一阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为A；
c、测量一阶齿轮上的节圆直径d，d的单位为mm；测量并计算二阶齿轮上各个轮齿的平均齿轮传递扭矩T，T的单位为N·mm；并根据计算出切向力W t，W t＝2T/d；
d、对一阶齿轮进行热处理，得二阶齿轮；
e、通过加权平均对比法计算热处理产生的轮齿形状数据变形偏差系数H，计算各个轮齿各个位置的热处理变形偏差量，得到的数据集合为C；
f、测量并计算二阶齿轮上的齿轮接触强度的齿向载荷分布系数C m，C m＝W max/W m，其中W max为单位齿宽的最大载荷，W m为单位齿宽的平均载荷；
g、根据A，在一阶齿轮的轮齿的齿廓位置处设置多个采样点，多个采样点中至少包括三个位于齿顶圆、分度圆和齿根圆位置处的采样点；接着计算得出一阶齿轮的齿顶修形量X，X＝NC mW t/(10 5b)，X的单位为mm，其中N为修形常量系数，b为齿宽单位为mm；将所有的采样点沿其对应处的渐开线法线方向进行偏移，位于齿顶圆位置处的采样点偏移量为X，从而得到其余所有采样点的偏移量；整合所有轮齿上各个采样点的偏移量数据，数据集合为D；
h、将D内的数据和C内对应轮齿上各个采样点的数据相加，得 到二阶齿轮上齿廓各个采样点位置处的偏移量数据集合E；对数据集合E中同一轮齿齿廓上的各个采样点的偏移量数据通过插值法或拟合法构建成一条修形曲线，修形曲线沿着齿宽方向掠过得到修形后的曲面；重复上述操作得到二阶齿轮上各个轮齿修形后的三维模型；
i、将二阶齿轮修形后的三维模型输入数控机床，并将二阶齿轮放置在数控机床上，使得数控机床对二阶齿轮上对应的各个轮齿进行修形，得成品农机齿轮。
所述步骤a中的滚齿或剃齿中，滚齿刀和剃齿刀的刀面呈弧形凸出设置，中部的凸出距离为0.1～0.2mm；所述步骤e中的加权平均对比法为，先将二阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录二阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为B；接着通过对应相同齿轮相同位置，对比B和A，通过B内的数值与A内的数值之间的比例系数，再结合各个轮齿各个位置到齿根圆的距离，通过加权平均法计算出轮齿形状数据变形偏差系数H；所述成品农机齿轮用作主动轮时，修形常量系数为4.1；所述成品农机齿轮用作从动轮时，修形常量系数为6.5；所述步骤d中的热处理为渗碳淬火。
实施例2。一种农机齿轮修形加工工艺，包括以下步骤：
a、将毛坯件经过正火处理，粗加工成型，滚齿或剃齿加工后得到一阶齿轮；
b、将一阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录一阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为A；
c、测量一阶齿轮上的节圆直径d，d的单位为mm；测量并计算二阶齿轮上各个轮齿的平均齿轮传递扭矩T，T的单位为N·mm；并根据计算出切向力W t，W t＝2T/d；
d、对一阶齿轮进行热处理，得二阶齿轮；
e、通过加权平均对比法计算热处理产生的轮齿形状数据变形偏 差系数H，计算各个轮齿各个位置的热处理变形偏差量，得到的数据集合为C；
f、测量并计算二阶齿轮上的齿轮接触强度的齿向载荷分布系数C m，C m＝W max/W m，其中W max为单位齿宽的最大载荷，W m为单位齿宽的平均载荷；
g、根据A，在一阶齿轮的轮齿的齿廓位置处设置多个采样点，多个采样点中至少包括三个位于齿顶圆、分度圆和齿根圆位置处的采样点；接着计算得出一阶齿轮的齿顶修形量X，X＝NC mW t/(10 5b)，X的单位为mm，其中N为修形常量系数，b为齿宽单位为mm；将所有的采样点沿其对应处的渐开线法线方向进行偏移，位于齿顶圆位置处的采样点偏移量为X，从而得到其余所有采样点的偏移量；整合所有轮齿上各个采样点的偏移量数据，数据集合为D；
h、将D内的数据和C内对应轮齿上各个采样点的数据相加，得到二阶齿轮上齿廓各个采样点位置处的偏移量数据集合E；对数据集合E中同一轮齿齿廓上的各个采样点的偏移量数据通过插值法或拟合法构建成一条修形曲线，修形曲线沿着齿宽方向掠过得到修形后的曲面；重复上述操作得到二阶齿轮上各个轮齿修形后的三维模型；
i、将二阶齿轮修形后的三维模型输入数控机床，并将二阶齿轮放置在数控机床上，使得数控机床对二阶齿轮上对应的各个轮齿进行修形，得成品农机齿轮。
所述步骤a中的滚齿或剃齿中，滚齿刀和剃齿刀的刀面呈弧形凸出设置，中部的凸出距离为0.2mm；所述步骤e中的加权平均对比法为，先将二阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录二阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为B；接着通过对应相同齿轮相同位置，对比B和A，通过B内的数值与A内的数值之间的比例系数，再结合各个轮齿各个位置到齿根圆的距离，通过加权平均 法计算出轮齿形状数据变形偏差系数H；所述成品农机齿轮用作主动轮时，修形常量系数为4.1；所述成品农机齿轮用作从动轮时，修形常量系数为6.5；所述步骤d中的热处理为渗碳淬火。

Claims (6)

  1. 一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
    a、将毛坯件经过正火处理，粗加工成型，滚齿或剃齿加工后得到一阶齿轮；
    b、将一阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录一阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为A；
    c、测量一阶齿轮上的节圆直径d，d的单位为mm；测量并计算二阶齿轮上各个轮齿的平均齿轮传递扭矩T，T的单位为N·mm；并根据计算出切向力W t，W t＝2T/d；
    d、对一阶齿轮进行热处理，得二阶齿轮；
    e、通过加权平均对比法计算热处理产生的轮齿形状数据变形偏差系数H，计算各个轮齿各个位置的热处理变形偏差量，得到的数据集合为C；
    f、测量并计算二阶齿轮上的齿轮接触强度的齿向载荷分布系数C m，C m＝W max/W m，其中W max为单位齿宽的最大载荷，W m为单位齿宽的平均载荷；
    g、根据A，在一阶齿轮的轮齿的齿廓位置处设置多个采样点，多个采样点中至少包括三个位于齿顶圆、分度圆和齿根圆位置处的采样点；接着计算得出一阶齿轮的齿顶修形量X，X＝NC mW t/(10 5b)，X的单位为mm，其中N为修形常量系数，b为齿宽单位为mm；将所有的采样点沿其对应处的渐开线法线方向进行偏移，位于齿顶圆位置处的采样点偏移量为X，从而得到其余所有采样点的偏移量；整合所有轮齿上各个采样点的偏移量数据，数据集合为D；
    h、将D内的数据和C内对应轮齿上各个采样点的数据相加，得到二阶齿轮上齿廓各个采样点位置处的偏移量数据集合E；对数据集 合E中同一轮齿齿廓上的各个采样点的偏移量数据通过插值法或拟合法构建成一条修形曲线，修形曲线沿着齿宽方向掠过得到修形后的曲面；重复上述操作得到二阶齿轮上各个轮齿修形后的三维模型；
    i、将二阶齿轮修形后的三维模型输入数控机床，并将二阶齿轮放置在数控机床上，使得数控机床对二阶齿轮上对应的各个轮齿进行修形，得成品农机齿轮。
  2. 根据权利要求1所述的一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于：所述步骤a中的滚齿或剃齿中，滚齿刀和剃齿刀的刀面呈弧形凸出设置，中部的凸出距离为0.1～0.2mm。
  3. 根据权利要求1所述的一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于：所述步骤e中的加权平均对比法为，先将二阶齿轮竖直放置在平行光源和工业相机之间进行拍照，记录二阶齿轮上各个轮齿的形状数据，数据集合为B；接着通过对应相同齿轮相同位置，对比B和A，通过B内的数值与A内的数值之间的比例系数，再结合各个轮齿各个位置到齿根圆的距离，通过加权平均法计算出轮齿形状数据变形偏差系数H。
  4. 根据权利要求1所述的一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于：所述成品农机齿轮用作主动轮时，修形常量系数为4.1。
  5. 根据权利要求1所述的一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于：所述成品农机齿轮用作从动轮时，修形常量系数为6.5。
  6. 根据权利要求1所述的一种农机齿轮修形加工工艺，其特征在于：所述步骤d中的热处理为渗碳淬火。
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