高精度齒輪滾刀漸開(kāi)線中凹齒形型線設(shè)計(jì)與應(yīng)用
時(shí)間:2011-05-23 08:40:37 來(lái)源:未知
1 問(wèn)題的提出
某主汽輪齒輪機(jī)組主傳動(dòng)透平齒輪改型設(shè)計(jì)要求齒輪制造加工單項(xiàng)精度提高到GB 10095-88中5精度，同時(shí)必須保證齒高方向45%位于齒高中部接觸、齒長(zhǎng)方向80%偏重于嚙出端接觸的接觸精度要求。齒輪接觸精度尤其是齒高方向接觸精度主要取決于齒輪齒形精度，而滾齒加工齒輪齒形精度又主要靠滾刀齒形精度保證。基于諸多因素，為實(shí)現(xiàn)上述精度要求，針對(duì)老機(jī)組齒輪滾齒的峰谷狀齒形，齒輪嚙合時(shí)齒頂、齒根線性接觸的接觸區(qū)域不正確和接觸面積比例嚴(yán)重不足問(wèn)題及改型機(jī)組設(shè)計(jì)主傳動(dòng)齒輪仍采用齒頂修形并期望滾齒齒形是微量中凸光滑的修緣漸開(kāi)線的齒形型線設(shè)計(jì)要求，依據(jù)產(chǎn)品齒輪設(shè)計(jì)齒形精度、齒頂修形量、JB 3227-83中AAA級(jí)滾刀齒形精度3項(xiàng)允差，改進(jìn)設(shè)計(jì)滾刀齒形型線，由原半立方拋物線修緣漸開(kāi)線直線型齒形改為齒頂、齒根修緣，齒高中部略凹的修緣漸開(kāi)線中凹齒形型線(如圖1所示)。
圖1 M4.5齒輪中凹型線示意圖
2 問(wèn)題的解決
設(shè)計(jì)思想是：
- 中凹齒形齒高中間部位1個(gè)模數(shù)范圍內(nèi)齒形精度等同于JB 3227-83中AAA精度要求，齒頂、齒根修緣量中值等同于齒輪齒形修緣量。
- 為了保證齒高中間部份齒形符合漸開(kāi)線齒形要求，控制全齒高中間二分之一的齒形中凹量盡可能小些，使所滾切齒輪齒高方向上中間接觸盡可能寬一些。
設(shè)計(jì)齒輪修緣要求：M7大齒輪為0.042，M4.5大齒輪為0.036，齒根修形均為零。5級(jí)齒輪齒形精度：M7大齒輪為Dff=0.024，M4.5大齒輪為Dff=0.013，M4.5小齒輪為Dff=0.008。
JB 3227-83中AAA級(jí)滾刀齒形精度：M7：dff=0.006；M4.5：dff=0.005。
為了保證滾切齒輪齒形光滑無(wú)突變且齒形呈微量中凸。刀具型線設(shè)計(jì)提出了3條技術(shù)要求：
- 滾刀齒形中凹量在A、B曲線范圍內(nèi)均屬合格，但“0”點(diǎn)應(yīng)是最凹處，齒根凹量應(yīng)大于齒頂凹量，完整齒形應(yīng)是幾段曲線連接光滑無(wú)尖點(diǎn)的中凹曲線。
- “0”點(diǎn)為加工檢測(cè)滾刀齒形基準(zhǔn)點(diǎn)，允差為±0.10。
- 為消除中凹曲線與滾刀齒頂、齒根圓弧交點(diǎn)捌點(diǎn)尖點(diǎn)，允許修形曲線作切線延伸，與圓弧曲線相切。
3 中凹型線的應(yīng)用
選用了老機(jī)組M4.5、材料為M35高鈷高速鋼滾刀，按中凹齒形型線的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了改制，改制后滾刀精度和齒形型線都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。用左、右旋兩把刀分別在RFW10S精密滾齒機(jī)上滾切了一對(duì)材料為34CrNiMo的模擬大、小齒輪。齒形明顯呈中凸形狀，中凸量為0.005～0.006，齒頂修緣量為0.03，達(dá)到了產(chǎn)品齒輪齒形設(shè)計(jì)精度要求，一對(duì)齒輪對(duì)滾跑合達(dá)到了齒高中部約30%～35%接觸。解決了老機(jī)組齒頂、齒頂線性接觸問(wèn)題。雖然未達(dá)到45%設(shè)計(jì)接觸要求，但在保證齒輪單項(xiàng)精度不變的前提下采用微量對(duì)研工藝手段完全可以輔助增加到齒高接觸要求。
4 結(jié)論
- 新設(shè)計(jì)的修緣漸開(kāi)線中凹齒形型線在試驗(yàn)用滾刀和產(chǎn)品專用滾刀制造中的成功應(yīng)用，證明了其完全能滿足滾刀制造工藝性要求。滾刀制造精度完全可以滿足產(chǎn)品制造精度要求。
- 這種新型滾刀滾切的齒形與直線型滾刀加工的齒形有明顯不同，實(shí)現(xiàn)了齒高中部微量中凸的理想設(shè)想，完全消除了峰谷狀齒形。
- 滾切試驗(yàn)和正式產(chǎn)品齒輪嚙合接觸區(qū)較老機(jī)組齒輪有明顯的改善。消除了齒頂、齒根線性接觸接觸區(qū)不正確和接觸面積比例嚴(yán)重不足問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)期望的齒高中部接觸的設(shè)計(jì)接觸精度要求。徹底解決了老機(jī)組近齒頂、齒根處齒面拉毛損傷這一久攻不克的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#