英巴图

- 又一个WordPress站点
首页 / 全部文章 / 正文

k歌之王滚齿齿轮的齿面特征研究(一)-燕青谈齿轮

2017-11-09 全部文章 51 ℃
滚齿齿轮的齿面特征研究(一)-燕青谈齿轮
对于圆柱齿轮来说,滚齿加工是最具有生产效率的制造工艺之一。所加工齿轮的质量取决于刀具质量、工件精度以及刀具夹紧以及机床动力学特性。干式滚齿技术可以达到的齿轮精度为DIN标的IT5以内。为了预测给定的夹紧和滚齿工艺可能达到的加工质量,很有必要提前预测和分析工艺过程。这也是一个机会,以根据其应用场合订购所需质量的滚刀。
本报告的目的是模拟齿轮滚齿机的加工过程,并计算工件的几何形状和表面。通过几何侵蚀计算,确定了齿轮的几何形状和加工特征值。通过对刀具和夹紧公差的评定,这些偏差可以用来修正理想的仿真模型。然后,可以进行非理想滚齿仿真,并利用虚拟测量机对产生的齿轮几何形状进行分析。虚拟测量机根据VDI/VDE 2612/2607和DIN 3961进行几何分析。
由此产生的测量齿面和齿向偏差可用于齿轮质量的分类。这种非理想模拟的一个优点也是计算工具的可能性。考虑到公差的负载,并将结果用于进一步的工艺设计,以减少刀具失效的风险。该方法还可用于设计具有经济优势的滚齿加工工艺,因为工艺链缩短。为了评价不同特性工艺偏差对齿轮运行性能的影响,进行了运转试验。
齿轮滚齿的研究现状
齿轮滚齿工艺是一个可与蜗杆和蜗杆齿轮的运动学条件相比较的连续展成加工过程。工件可以用蜗轮表示,而滚刀是设计出来的。像蜗杆一样(图1,左上角)。通过刀具连续以ω0的速度进行旋转运动,形成了切削动作。滚刀横穿齿轮表面的轴向进给面叠加在刀具旋转上。由于连续切削过程中二次加工次数少,使滚齿机成为圆柱齿轮最高产的制造工艺之一。
由于运动关联的作用,工件的齿廓和齿根发生了特征切削偏差。这种变化被称之为“进给痕”(图1中间)以及“展成纹”(图1底部)。进给痕按工件宽度的方向排列,而产生的展成纹则发生在轮廓方向。进给痕的高度主要取决于滚刀的轴向进给量和刀具外径。

图1 滚切过程运动学特征偏差
通常,进给痕的高度大于展成纹的高度k歌之王。展成纹主要取决于齿槽间隙和刀具的头数。对于这两种偏差,存在着解析方程1和2,然而,张炘炀这些方程只计算理想过程的偏差。
(1)
(2)
δx (μm) 展成切削纹
fa (mm) 轴向进给
αn0 (°) 刀具名义压力角
mn (mm) 名义模数
n0(-)刀具头数
δy(μm)进给纹路
β2 (°) 工件螺旋角
da0 (mm)刀具外径
z0 (-) 工具启动次数
z2(-)工件的齿数
一般情况下,由于特征过程偏差由刀具、夹具和机床运动学的公差叠加,最终滚刀的偏差更大。总偏差是所描述的特征偏差以及由工具公差、夹紧和运动学引起的偏差的组合。通过对该过程中的总偏差的了解,可以确定所得到的齿轮质量。在不同的标准中定义了齿轮测量的方法。欧洲通用标准为VDI/VDE2612(参考。4)或DIN3961。两种标准都描述了齿轮在工件轮廓和齿长方向上的测量方法。此外,测量了间距和径向跳动的偏差。如DIN3962-1中所述。为各种模数尺寸计算得到的齿轮质量,并将其划分为12个不同的质量组。具有高质量的齿轮具有低质量组(IT1)并且低质量齿轮具有高质量组(IT12)。
如果设计部门要求某一质量的工件黄宁倩,生产计划员必须选择一个足够满足制造工艺要求的刀具和夹具。由于刀具和夹具的价格取决于精度,因此仅需要选择所需的组合。

图2 软齿轮加工SPARTApro的工艺仿真
滚齿加工仿真。参考文献7和8,提出了一种计算滚齿工艺特征值的仿真软件SPARTApro。输入参数是工件的几何信息,如模数、齿数和外径以及刀具数据及其轮廓几何形状。利用给定的轴向进给,执行侵蚀计算,并且确定在滚齿工艺中出现的不变形的切屑几何形状。然后,分析这些铁屑体积,并分析特征值,例如最大和平均铁屑厚度hcu梅田彩佳,max和hcu,av,,特定铁屑体积V? 和最大及平均切削长度lmax和lav。沿展开的切削刃显示这些值,并作为整个过程的最大值和平均值。除了这些值之外,SPARTApro 还能够计算滚齿工艺的切削力和工艺的经济效益。
齿轮精加工滚齿。通过对加工工艺的特征偏差的了解,可以设计出具有非常低的偏差的滚齿工艺。图3显示了齿轮精加工滚齿的过程。首先,对工件的毛坯进行加工,该加工包括车削坯料以及磨削定位面,这样就准备好了用于滚齿的毛坯材料。对于齿轮精加工滚齿,特性偏差必须为约1μm和更低。使用复合切削工艺实现这些低偏差。最简单类型的多刀加工方法是两个单独的切削工艺李微然。首先对大部分工件材料进行粗加工切削加工武道圣王,精加工工序加工余量仅有100μm。由于在第二切削中加工的低体积,可以使用较高的切削速度。这给工艺设计者提供了减少轴向进给、进给纹路和仍可获得经济性的工艺设计。

图3齿轮精加工滚刀加工链
由于具有低偏差和低表面粗糙度的优点,齿轮精加工滚齿提供了通过消除齿轮磨削工艺而缩短用于齿轮制造的加工工艺链的可能性。然而,对于精滚齿工艺,必须知道从热处理中导致的偏差。这些偏差必须通过滚齿工艺中的齿面修正来进行考虑和消除。热处理后,滚齿工艺中的修正和热处理的偏差应消除彼此,以便在热处理后,齿轮直接用于准备装配。
精滚齿的特殊优点是切削速度快、切削余量低。在WZL的几个研究项目中研究这些特点。首先在模拟试验中研究了几种切削材料对刀具寿命的影响。此后,模拟试验的结果已被转移到齿轮滚齿中的载荷集合上。几种用于精滚齿的切削材料的潜力并不是研究的唯一重点,此外,可达到的工件质量是另一个主题。为此,使用了飞刀试验,研究了不同工艺参数对可能齿廓和表面质量的影响。理想渐开线的偏差取决于展成加工的次数梁紫丹。通过使用更多的展成次数(更多数量的槽或更少的螺距)全素妍,直线刀具轮廓可以更精确地逼近理想的渐开线。
滚齿加工特性偏差的仿真研究。所提出的仿真SPARTApro制造仿真能够模拟齿轮的表面形貌。因此,可以执行具有设计的工艺参数的侵蚀计算,然后将所得的间隙几何形状与理想的齿轮几何形状进行比较(如图4)。理想的工件可以在SPARTApro计算,也可以从其他软件(如GEARGENERATOR)中计算和导入,其已在WZL处开发。GEARGENERATOR使用齿轮齿系统的基本要求计算理想间隙几何形状。使用基于VDI/VDE2612的虚拟测量机器,可以对模拟表面进行测量和分析。4)标准。

图4 齿轮表面形貌计算方法。
图5显示了滚齿工件的表面形貌。在底部描述了工件、刀具和加工过程的数据。在顶部,平面形貌显示为一幅山图。在山区地图上绘制的线代表了沿齿廓和齿长方向的测量线。模拟测量线显示在图5的右侧。在此过程中使用的轴向进给设置为fa=2.4mm董怡菲。两种情况下黑道仲裁者,齿廓和齿高方向的测量都显示出到理想的齿面5μm的偏差。根据DIN 3962-6,这是IT 5的齿轮质量,接近最佳质量。在常规滚切工艺中可以经济地实现这一目标。

图5 理想齿轮的形貌和测量。
在WZL齿轮工具箱SPARTApro的图形界面中,基于齿轮测量机测量结果的设计,实现了齿廓和齿长方向的输出。图6给出了一个模拟测量的例子。在输出的顶部,显示了左侧面和右侧轮廓的三个测量值。当齿轮测量机测量齿轮的特定齿数时,软件只测量不同高度上的一个轮齿,见图6的左下角。通过分析一个轮齿,不可能测量径向跳动或周节误差,但可以分析齿廓和齿长的修正,如鼓形或名义扭曲。在未来的版本中,还可以分析工件的多个轮齿农家俏茶妇。在图形输出的下半部,显示齿长方向的测量值利云卡盟。对于每一个齿面,测量结果被描绘为三个直径的齿轮。低于每项措施绘制了剖面图和引线修正图。在每个测量图下面,绘制了剖面齿廓和齿长修正的数值。