较大模数伞齿轮铣削方法的改进

学术论文 2018-07-05 09:57:27
  一、现状分析 
  目前,较大模数(模数m>10)伞齿轮加工,成熟加工方法是采用伞齿刨机床来加工,但加工效率偏低,由于受生产周期、加工数量的影响,很多机加工单位会应用铣床来铣削加工伞齿轮,而应用铣床加工伞齿轮,一般模数限制在10以下,模数超过10时,加工质量与精度就很难保证,所以为了保证伞齿轮的工期和加工质量,提高加工效率,研究在铣床上加工大模数伞齿轮的操作法是非常有必要的。 
  二、改进刀具及伞齿轮装夹、固定方法: 
  1.改进成型刀具的装夹方法 
  通常铣床上的刀具装夹采用长刀杆,这种刀杆不仅刚性较差,而且在装夹刀具后由于刀杆伸出刀面较长,在加工过程中测量伞齿轮的齿厚时要不断的移动位置,不仅影响测量的准确度而且影响伞齿轮的加工质量。为此,我们改进铣床的刀具装夹,自行制作粗短刀杆,我们使刀杆变粗变短,这样不仅增强了刀杆的刚性,提高了刀具的稳定性,而且便于测量伞齿轮的齿厚,方便了在我们加工中的测量,使铣削加工更加灵活简便,提高了齿轮的齿形光洁度。 
  2.改进伞齿轮的装夹、固定方法 
  对于小模数的伞齿轮,可直接用整体心轴固定即可。而对于模数大于10的伞齿轮,若仍采用原来的装夹固定方法后,将严重影响伞齿轮的同轴度和稳定性。因此,经过研究,采用分度头的连接盘和自制心轴定位,这样做一是连接盘起到端面定位作用,能将伞齿轮更好的固定在分度头上;二是自制心轴的外径尺寸D与伞齿轮的内孔尺寸相配合,两端用螺栓和端盖固定在分度头上,保证了伞齿轮与分度头的同轴度,增强了伞齿轮的稳定性,保证了加工质量,并提高了加工精度。 
  增加配套辅助支撑:在伞齿轮的装夹、固定中,一般用螺旋式的千斤顶支撑伞齿轮大端面底侧。以往的千斤顶顶部为尖形或平面形,这两种千斤顶顶部接触面都是一点定位不仅影响齿形的一次加工,而且稳定性较差,经过研究将千斤顶的顶部改为“V”形,这样接触面变成了两点定位,增大了支撑装置与伞齿轮的接触面积,既起到定心作用,又使铣齿操作更加平稳,使铣齿过程一次到位,提高了加工精度。 
  3.改善伞齿轮铣削工艺 
  在铣床上加工小模数的伞齿轮,直接用成型刀具加工即可,经过半精铣-精铣便能达到要求。而对于大模数的伞齿轮,若直接用成型刀具加工,其加工余量较大,不仅消耗大量工时,并且将严重磨损刀具,甚至造成刀具的报废,故我们将铣削工艺分为粗铣、半精铣、精铣三步。 
  粗铣:用卡尺量得扇齿轮刀刀齿为8.4的样子,所以采用两把直径160mm*3.5mm锯片刀合并后装夹于粗短刀杆上,按全齿高先在齿坯圆周上按简单分度法计算分度手柄转数:n=40/z=40/22 =20/11=120/66,即每铣削一齿后,分度手柄在66孔 圈上转过1r又54个孔距。粗铣槽宽 7mm。 
  半精铣:采用新购置的成型刀具在粗铣的齿槽处对刀后,也按全齿高、算出的转数在齿坯上加工,完成半精铣。 
  铣削层深度即为全齿高的高度h: h=2.2*m=2.2*12=26.4mm 
  精铣:当半精铣加工完成后,测量大端齿厚,以确定铣削余量。由于伞齿轮铣刀齿的廓形是按大端齿形曲线设计的,当中间齿槽铣好后,小端齿厚已经达到要求,而大端齿厚还有较多的余量,因此还需要将大端齿槽两侧在铣去一些,故采用成型刀具对伞齿轮齿槽两侧余量的加工一一偏铣,完成精加工。 
  注意根据大小端齿厚单边余量来确定伞齿轮的回转偏移量,即分度头上的回转孔数P: P=(大端单边余量一小端单边余量)/ (大端1个孔距余量--小端1个孔距余量)。 
  计算机床的横向移动距离K: K=回转孔数P*小端1个孔距余量-小端单边余量。由此一个合格伞齿轮就大功告成。 
  三、铣削加工优质伞齿轮的关键 
  加工合格的伞齿轮应齿形正确(渐开线形状、齿向正确及齿形位于工件中心对称位置),周节均匀,大、小端齿厚合格、粗糙度好。所以,除了渐开线形状是由铣刀保证,周节均匀由分度头精度及正确分度得到外,铣好伞齿轮的关键。在实际生产中主要在于如何正确铣去大端余量及对好中心。 
  1.正确铣削大端余量问题 
  正确铣削大端余量问题原则的实质,是一个偏移量大小及对称性问题;而偏移量大小虽可按多种公式计算,但由于各种因素的影响,如果用算出的数值直接来调整机床,则铣出的轮齿经常不符合要求,所以计算所得的数值只能仅作为参考。 
  1)偏移量的对称性 
  要使齿形处于正确位置,必须是铣齿两侧时所移动均偏移量大小及分度头所借孔数相等。摇动横向手柄时,手势要均匀,其移动大小也可用百分表控制。 
  铣削过程中也可能出现这样情况:齿厚尺寸还肥,但再借一孔则齿厚必瘦。因此单纯从一边横向移动使齿厚减薄,是不恰当的。解决的办法是,应使铣两边时分度手柄所借孔数不等,但必须使两边所摇偏移量保持相同。因铣两边时若相差一孔,对齿形的对称性影响甚微。 
  2)借孔数与偏移量的关系 
  若大端要铣去的余量较多而小端较少时,则应多借孔数少摇偏移量,因每借一孔大端所转过的弧长比小端大得多,若大端要少铣去些而小端要略多一些时,则少借孔数及少摇偏移量,若大、小端所要铣去的余量均较多时,则应少借孔数多摇偏移量。具体调整时按伞齿轮上B与L的不同比例关系分别对待。 
  3)结论 
  一般要铣两刀以上才能借好一个齿面。而在铣最后一刀时,为了防止小端刀痕未接平,而铣刀另一面却己碰到邻齿小端,这时操作者应站在纵向,边摇边从小端观察铣刀两侧离齿槽两边间隙大小,使铣刀逐步铣出小端。 这样铣出的齿,如大小端齿形尺寸达到要求,则大小端齿顶棱边宽度以及无折线齿面等要求,一般也就同时达到,因为这几方面是互相影响和直接相关的。 
  2.正确铣削的中心正问题 
  对中心是使铣刀两侧渐开线的对称线(以下称厚室中心)通过工件中心,一般称之为对刀。中心不对准,会使齿形向一边歪斜。 对刀的方法较多,一般采用划线法及小椭圆法。 
  现讨论在卧铣上加工伞齿轮时,应用小椭圆法对刀的操作过程如下: 
  先使铣刀停留在齿面靠外径处,然后开车并上升工作台,使铣刀微微切着工件表面,再使工作台在横向慢慢来回移动,铣刀就在工件表面切出个小椭圆形,切深越浅,小椭圆形越小:而横向移动越慢(或车速越快),则小椭圆形越完整。 
  由于小椭圆中心就是工件中心,所以使铣刀厚度中心位于小椭圆中心,则中心已对准。为达此目的,先使铣刀中心大致位于小椭圆中心,然后开车并上升工作台,这样就在这个小椭圆中心附近切了一刀,即把小椭圆切成了两个半边,若所剩两边尺寸a相等,则中心已对好。这时,横向刻度就是工件中心与铣刀厚度中心相重合的基准。若小椭圆两边残形尺寸a不等则再调整横向并切深一点,直至目测不能发现两边a有差别为止。a 越小,则辨别越容易,一般使a在O.5mm以下为宜,这样,两边即使相差0.05mm~0.1mm 也相当容易辨别。采用小椭圆法对刀,精确度高、操作方便,又容易掌握,是一种理想的对刀法。 
  四、实施效果与推广价值 
  经过改进伞齿轮的固定装夹方法和伞齿轮的铣削加工工步,加工出一件成品后,按规定首件交检,完全达到各项技术要求。此伞齿轮的铣削操作方法,在本公司得到了很好的应用,不仅解决了因生产数量少外加工不方便,而且提高了伞齿轮的加工效率1倍以上,降低了伞齿轮的加工成本。通过这次顺利加工出较大模数伞齿轮,扩大了铣床加工范围,并且总结出一套较为成熟的加工方法和加工经验,保证了伞齿轮加工的质量和精度,值得进一步推广。
二维码.jpg
上一篇工程机械节能技术解读 下一篇浅谈135MW循环流化床机组运行节能..