弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角设备研究.pdf

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1、精密制造与自动化2010年第3期弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角设备研究牛静娟刘淑云天津交通职业学院(300110)中国北方车辆研究所(100072)摘要通过分析弧齿锥齿轮倒角加工原理，研究弧齿锥齿轮齿顶线倒角的简单加工方法，采用“数控+仿形，，的设计思想，提出了弧齿锥齿轮齿顶线倒角的加工方案，为解决当前手工加工弧齿锥齿轮齿顶线的倒角问题奠定了基础。关键词弧齿锥齿轮倒角仿形数控1弧齿锥齿轮齿顶线倒角技术的国内外现状分析所以首先要分析锥齿轮被加工部位的形状，以及加弧齿锥齿轮是一种可以按稳定的传动比进行传工过程中刀具的运动曲线。动的零部件。由于它具有传动效率高、承载能

2、力高、由于弧齿锥齿轮的齿顶线形状，它是铣刀通过传动平稳、耐磨损和结构紧凑等特点，广泛应用于包络形成的三维空间曲线，可以通过运动A和运动B汽车、拖拉机、工程机械、工业缝纫机、电动工具、复合形成，如图1所示。对其进行倒角加工可以采用机床等机械设备中。在弧齿锥齿轮的加工过程，需两种方法，一种方法是通过建立数学模型，找到运要对弧齿锥齿轮的齿顶线进行倒角加工，以去除弧动A和运动B之间特定的函数关系，从而复合出这条齿锥齿轮沿齿长方向的尖角，减少齿轮啮合过程中曲线；另一种方法就是通过仿形来实现。由于建立的应力集中，减少传动过程中的噪声，使传动更平数学模型比较困难，从实际

3、应用的角度，还有诸多稳，从而进一步提高齿轮的使用寿命。问题需要考虑，所以我们索性不去管他的数学描述，在弧齿锥齿轮齿顶线倒角设备方面，国外机床而是采用后者——仿形加工，同时结合数控技术，的自动化程度和精密度较高，发达国家已经广泛的来提高其加工精度和加工效率，即采用“数控+仿将齿轮齿顶线倒角工序同其他的齿轮加工工序组合形”的设计思想。在一起，形成多功能加工机床，能够满足多工位、图1所示为弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角机的仿多工序的机械加工要求。国内在弧齿锥齿轮齿顶线形工作原理：该系统有两个齿轮，一个是靠模齿轮，倒角设备方面，由于对于弧齿锥齿轮的齿顶线倒角另一个是被加

4、工齿轮。靠模齿轮的齿形及各参数与数控加工模型理论研究没有突破性进展，因此目前被加工齿轮是完全一样的。加工时，首先将一个笔还没有这样的倒角加工设备。目前，弧齿锥齿轮齿状的仿形头插入靠模齿轮的齿槽，将磨头插入被加顶线倒角加工方式主要依靠工人使用锉刀或角磨机工齿轮的齿槽，然后让B开始运动(该运动是通过等工具进行手工操作，这种加工方式不仅效率低下，使用气动或者液动机构来实现)，由于仿形头的阻挡加工精度低，而且质量还参差不齐。作用齿轮不能转动，这时如果A开始向上(由大端针对这一问题，本文提出了“数控+仿形”的向小端)移动，齿轮即可以继续转动直到A停止。一种新的设计思

5、路，研制成功锥齿轮齿顶线倒角机这个过程中仿形头始终是靠在齿的侧面，仿形头的YD9332，可以完全实现锥齿轮齿顶线的自动化倒运动轨迹即为运动A和运动B复合而成的齿形三维角，填补了弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角技术的空白。包络曲线。如果被加工齿轮上的磨头的运动轨迹和仿形头的运动完全一致，就可以实现对被加工齿轮2弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角设备的仿形工作原的倒角。理另外，靠模齿轮是根据被加工件的齿形曲线来基于锥齿轮的多样性及加工的复杂性，在加工制造的，从而保证了靠模齿形曲线与被加工件的曲过程中，要保证该机床的加工方法的适用范围广，线一致。在制造和工艺上，靠模齿轮还需进行特

6、殊牛静娟等弧齿锥齿轮齿项线自动倒角设备研究的处理。首先在制造上，靠模齿轮的母线长度要大于被加工的齿轮的母线，靠模齿轮的大端和小端分别比被加工齿轮的母线长出一段，从而使磨头能运动到被加工齿轮的两端，保证加工的完整性。其次在工艺上，靠模齿轮要经过热处理，增强其耐磨性。运动B(随动)与B同步运动图1弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角机的仿形工作原理示意图3机床的结构设计及传动分析1)结构设计这种数控弧齿锥齿轮齿顶线倒角机为三轴数控倒角机，数控系统采用先进的西门子802S数控系1．步进电机2．上支撑板3．导柱4一箱体5．丝杆6一步进电机7一导柱统。机床的结构采用立式布局，由

7、床身、磨头部分、8．滑体9一靠模齿轮lO一大摆动齿轮1I-摆动油缸12．小摆动齿轮仿形头部分、靠模部分、工件部分、液压站、电气13．大齿轮l4一中介齿轮l5一大齿轮16．夹紧油缸l7一步进电机控制组和防护部件八部分组成(传动结构示意图如18-被加工轮l9一磨头20一仿形头图2所示)。图2弧齿锥齿轮齿项线自动倒角机的传动结构示意图2)传动过程分析图2所示，机床工作时，数控系统控制轴步4结语进电机6和y轴步进电机1同步运动使仿形头通过“数控+仿形”的设计思路，实现了弧齿20插入靠模齿轮9的槽中，摆动油缸11在通入锥齿轮齿顶线的自动倒角，通过该机床的实际加工的压

8、力油的作用下，通过摆动大齿轮lO、摆动小的测量分析，结果表明弧齿锥