数控磨齿机加工准双曲面齿轮

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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摘要　分析现阶段我国准双曲面齿轮的磨齿工艺存在的问题，提出在PHOENIX系列数控磨齿机上对准双曲面齿轮进行磨齿的工艺参数计算方法。加工试验表明，采用该种方法计算的参数，适合我国汽车驱动桥准双曲面齿轮的磨齿加工，并能保证高质量、大批量的生产要求。
关键词：准双曲面齿轮　磨齿参数　计算

一、新设备对工艺的影响

传统的磨齿设备不仅效率低，其加工质量也很难保证。格里森公司研制出了PHOENIX系列六轴联动数控磨齿机，可以采用高效率的半滚切加工方法磨齿，即从动锥齿轮采用成形法加工，主动锥齿轮采用刀倾法加工，这也正好与我国大多数厂商的铣齿工艺相匹配。

磨齿加工和铣齿加工在加工方式上的一致，不仅可以减小齿轮的齿面磨削余量，还可以使齿面的磨削余量更加均匀。然而，格里森公司为了使PHOENIX系列磨齿机与传统的机械式磨齿机相匹配，其计算PHOENIX系列磨齿机调整数据的转换软件只支持具有滚切变性机构的传统式磨齿机(如No 463和No 27等)，而不支持采用成形法切齿的从动锥齿轮和刀倾法切齿的主动锥齿轮的切齿机床。因而，我国很大部分驱动桥准双曲面齿轮的磨齿调整数据无法由随机附带的转换软件计算出来，也就不可能很好利用格里森公司的PHOENIX系列磨齿机对这部分齿轮磨齿，这是我国应用该机床磨齿加工最主要、最关键的难题。

如果向美国格里森公司购买RISC6000整套调整参数计算软件，其成本太高，并且齿轮的切齿调整数据也得跟随变动，这样磨齿产品的生产周期要加长，不符合我国各工厂的实情。本文在深入研究准双曲面齿轮啮合及加工原理的基础上，分析了格里森公司内部的部分参考资料后，基本上得出了磨齿机基本调整参数的理论推导和计算公式，完全可以将半滚切加工机床的切齿调整参数转换成PHOENIX系列数控磨齿机的基本磨齿调整参数。

二、磨齿调整参数的计算

利用已计算出的齿轮切齿调整参数，结合齿轮的基本设计数据，反推出PHOENIX系列机床所需的磨齿调整参数。PHOENIX系列磨齿机的磨齿调整参数共有几十项，但绝大多数参数都是加工优化选择项，可以直接选取，而决定齿轮参数的只有少数几项。而这之中最关键、最困难的就是如何计算出齿轮的基本调整参数。下面分别给出了由切齿机床No 116和No 609的参数转换为PHOENIX系列磨齿参数的转换公式和推导过程。

1 No 116的调整参数转换为PHOENIX系列磨齿机的调整参数

PHOENIX系列磨齿机在采用刀倾法磨削主动锥齿轮时，是采用极坐标来控制刀位，建立的磨齿调整卡直接利用：δ(MACHINEROOTANGLE)---机床安装角；X(MACHINE CENTER TOCROSSPT )---轮位修正量；E(WORKOFFSET)---垂直轮位；XB(SLIDINGBASE)---床位修正量；S(RADIALDIS TANCE)---径向刀位；i(TILTANGLE)---基本刀倾角；ｊ(SWIVELANGLE)---基本刀转角；RP(RA TIOOFROLL)---基本滚比值；q(CENTERROLLPOSITION)---摇台极角，来控制机床的调整参数。

No 116机床调整参数与PHOENIX系列磨齿机的调整参数中δ、X、E、XB是采用相同的值，而其它参数则必须进行相应的转换，见图1及有关符号说明，设计数据：W为中点锥距；φ为名义螺旋角；r为刀盘半径；K为机床常数；计算数据：V为垂直刀位；H为水平刀位；S为径向刀位；q为摇台极角；β为刀位偏心角。

1)尽管No 116机床也是采用极坐标来表示刀位，但它是由刀位偏心角β来控制径向刀位S，如图1。

图1　No 116机床调整参数

S=2K/2sin(β/2)=222 25sin(β/2)…………………(1)

式中，K=222 25是No 116机床常数；β是No 116机床的刀位偏心角；S是PHOENIX系列磨齿机所需的径向刀位。

2)No 116机床采用刀倾转动角I来控制基本刀倾角i。

由No 116机床的刀倾机构可知：sin(i/2)=0 25882sin(I/2)，即可推导出基本刀倾角：

i=2arcsin[0 25882sin(I/2)]…………………(2)

3)No 116机床采用摇台角Q来控制摇台极角q。

图2中，Q1为左旋齿轮摇台角；Q2为右旋齿轮摇台角。

图2　摇台角的调整

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