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滚齿加工及蜗轮加工原理与应用

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:工件的实际旋转运动是由展成运动B12和形成螺旋线的附加运动B22合成的。图8-6滚切斜齿圆柱齿轮及其传动原理图3.蜗轮加工蜗轮滚刀加工蜗轮的原理是模拟蜗杆和蜗轮的啮合过程。加工时蜗轮滚刀与被加工蜗轮的相对位置、传动比也与原蜗杆与蜗轮的啮合位置和传动比相同。所以,蜗轮滚刀是一种专用刀具,每加工一种蜗轮就要设计一种专用滚刀。加工大螺旋升角的蜗轮时,应尽可能采用切向进给。

滚齿加工及蜗轮加工原理与应用

1.直齿圆柱齿轮加工

由滚齿原理分析可知,滚切直齿圆柱齿轮需要两个成形运动,即形成渐开线齿廓的展成运动和形成直线齿面(导线)的运动。如图8-5所示,滚刀的旋转运动B11是主运动,工件的旋转运动(也即工作台的旋转运动)B12是圆周进给运动,同时还有工件提供的切出全齿高所需的径向进给运动C3(图中未画出)和滚刀提供的切出全齿长所需的垂直进给运动A2

图8-5 滚切直齿圆柱齿轮及其传动原理图

1)展成运动传动链

联系滚刀主轴旋转运动B11和工作台旋转运动B12的传动链(刀具—4—5—ux—6—7—工作台)为展成运动传动链,由它保证工件和刀具之间严格的运动关系,其中换置机构ux用来适应工件齿数和滚刀头数的变化。显然,这是一条内联系传动链,不仅要求传动比准确,而且要求滚刀和工件两者的旋转方向必须符合一对交错轴螺旋齿轮啮合时的相当运动方向。当滚刀的旋转方向一定时,工件的旋转方向由滚刀的螺旋方向确定。

2)主运动传动链

主运动传动链是联系动力源和滚刀主轴的传动链,它是外联系传动链。在图8-5中,主运动传动链为电动机—1—2—u—3—4—滚刀。这条传动链产生切削运动,其中换置机构u用于调整渐开线齿廓的成形速度,应当根据工艺条件确定滚刀转速来调整其传动比。

3)垂直进给运动传动链

为了使刀架实现垂直进给运动,用垂直进给运动传动链“7—8—uf—9—10”将工作台和刀架联系起来。传动链中的换置机构uf用于调整垂直进给量的大小和进给方向,以适应不同加工表面粗糙度的要求。由于刀架的垂直进给运动是简单成形运动,所以,这条传动链是外联系传动链。通常以工作台(工件)每转一周刀架的位移量来表示垂直进给量的大小。

2.斜齿圆柱齿轮加工

滚切斜齿圆柱齿轮需要两个成形运动,即形成渐开线齿廓的展成运动和形成齿长螺旋线的运动。除形成渐开线需要复合展成运动外,螺旋线的实现也需要一个复合展成运动。因此,滚刀沿工件轴线移动(垂直进给)与工作台的旋转运动之间也必须建立一条内联系传动链。要求工件在展成运动B12的基础上再产生一个附加运动B22,以形成螺旋齿形线。(www.xing528.com)

图8-6(a)形象地说明了这个问题。设工件的螺旋线为右旋,当滚刀沿工件轴向进给f(单位为mm),滚刀由a点到b点时,工件除了作展成运动B12以外,还要再附加转动b'b,才能形成螺旋齿形线。同理,当滚刀移动至c点时,工件应附加转动c'c。依次类推,当滚刀移动至p点(经过了一个工件螺旋线导程L),工件附加转动为p'p,正好转一周。附加运动B22的旋转方向与工件展成运动B12的旋转方向是否相同,取决于工件的螺旋方向及齿轮滚刀的进给方向。如果B12和B22同向,计算时附加运动取+1转,反之取-1转。在滚切斜齿圆柱齿轮时,要保证B12和B22这两个旋转运动同时传给工件而又不发生干涉,需要在传动系统中配置运动合成机构,将这两个运动合成之后,再传给工件。工件的实际旋转运动是由展成运动B12和形成螺旋线的附加运动B22合成的。

由图8-6(b)可知,滚切斜齿圆柱齿轮时,展成运动传动链、垂直进给运动传动链、主运动传动链与直齿圆柱齿轮的传动原理相同,只是在刀架与工件之间增加了一条附加运动传动链(刀架—12—13—uy—14—15—合成机构—6—7—ux—8—9—工作台),以保证形成螺旋齿形线,其中换置机构uy用于适应工件螺旋线导程P和螺旋方向的变化。

图8-6 滚切斜齿圆柱齿轮及其传动原理图

3.蜗轮加工

蜗轮滚刀加工蜗轮的原理是模拟蜗杆和蜗轮的啮合过程。加工蜗轮所用的滚刀与该蜗轮实际工作时的蜗杆完全相同,只是在上面做出了切削刃,这些切削刃位于原蜗杆的齿廓螺旋线上。加工时蜗轮滚刀与被加工蜗轮的相对位置、传动比也与原蜗杆与蜗轮的啮合位置和传动比相同。所以,蜗轮滚刀是一种专用刀具,每加工一种蜗轮就要设计一种专用滚刀。

由上述可知,加工蜗轮时,展成运动和主运动与加工直齿圆柱齿轮时相同。由于在蜗轮的轴向平面内蜗轮齿底部是圆弧形,滚刀轴线就在圆弧中心,所以不需要垂直进给运动。为切出全齿深,滚刀相对于蜗轮的切入运动可以有两种方式,一种是径向进给,另一种是切向进给。径向进给方式与加工直齿圆柱齿轮相同,不再赘述。这里只介绍切向进给的传动原理。

切向进给方式如图8-7所示。这时,为保证滚刀与蜗轮的啮合传动关系不变,必须在滚刀切向进给的同时,给蜗轮附加一个转动,保证在蜗轮的中心平面内蜗轮与滚刀保持纯滚动的关系。因此,滚刀的轴向进给运动A21与工作台的附加圆周进给运动B22之间就构成了一条内联系传动链,即滚刀在切向刀架的带动下沿滚刀轴线作切向进给运动,这一运动通过换置机构ut使工件产生一个附加转动。展成运动中的圆周进给运动B12与附加圆周进给运动B22通过合成机构合成后驱动工作台旋转。

采用切向进给时,蜗轮齿面有更多的包络切线,加工表面粗糙度小。加工大螺旋升角的蜗轮时,应尽可能采用切向进给。但切向进给时,需要机床有切向进给刀架。

图8-7 切向进给加工蜗轮原理

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