鼓形齿轮的设计计算与加工

             鼓形齿轮的设计计算与加工
                刘宗军，刘轶欧，王忠义，邓枣花，邓雪飞
   1、鼓形齿轮的设计计算
  鼓形齿轮用于齿轮联轴器，这类联轴器偏斜角一般可达5°，而普通齿轮联轴器偏角仅为30’。鼓形齿轮的齿侧鼓量大小决定这类联轴器偏斜角大小，鼓形齿轮的齿形轴向圆弧r与齿轮顶圆半径R可以是同心(偏斜角较小时)或不同心(偏斜角较大时)见图1。不同心时,轮齿两端面的全齿深不应超过滚刀允许加工深度。

图 1
鼓形齿轮两端面齿高修正的确定：如图2, R与rg,r不在同一中心时，在鼓形齿的边缘全齿深加深△h，齿轮滚刀非切削部分与被加工齿顶干涉，不能切削，必须进行核算。

                   图 2                                    图 3
  计算如下(见图2、图3)
  在

中：

在

中：

齿的边缘高度之差：

必须满足：

。如果满足不了计算须倒角。
根据鼓形齿轮摆动角α求b／2。

  式中：R--齿顶圆弧半径；  rg--齿分度圆弧半径；
       r--齿根圆弧半径；   r1一由O2至齿顶圆弧距离；
       r2--修正后O2至齿顶圆弧距离；
       X1--O1至齿顶弦距离；    X2--O2至al点距离；
       l--rg、r与R中心移距；   B--齿宽；
       α--鼓形齿轮工作摆动角；
      b／2--为了满足齿顶定位鼓形齿倒角起点与齿宽中心线距离；
      △h--鼓形齿轮修正倒角高度；
      0．25--滚刀减去零件全齿高多余的切削部分深度；
      m--模数；
    b／2处全齿高允许2．35m。
    2、鼓形齿轮加工
  滚切鼓形齿轮时，要求走刀按图给圆弧曲线进行，在滚齿机上通常采用刀架垂直运动和机床立柱(或工作台)水平移动组合成走刀所需的圆弧曲线轨迹，按模数和直径大小鼓形齿轮分别采用机械靠模法，电跟踪仿型法和液压跟踪仿型法三种方法加工。
  (1)机械靠模法
  选用设备为滚齿机，使用夹具见图4，这里加工鼓形齿轮规范为：m≤6，De≤300，精度可达8级，粗糙度Ra=1．6，滚刀中心线至工作台中心线距离A=180～230mm。

  ①夹具结构使用说明(见图4)：连接架l0固紧在刀架上跟随刀架移动，支架9以燕尾槽型式与连接架l0结合，滚子1连接在支架9上(螺钉8用以调整滚子1与模板2的相对位置)，螺杆5调整弹簧6使模板2(通过工作台与架3等)与滚子1紧贴。
  ② 切齿找正：零件装在心轴7上找正后调整滚刀轴线与零件最大直径至同一平面上，然后通过螺钉8，调整滚子1至模板的中线位置，刀具在上方以手轮调整切深，分二次走刀切齿至要求。
  (2)电跟踪仿型法
  选用设备为滚齿机，使用电跟踪装置见图5。

              图5 电跟踪仿型示意图
  ① 电跟踪仿型加工鼓形齿装置由电器、机械传动和模板三部分组成，切齿时零件转动，滚刀旋转，并自动垂直送刀，以模板弧线触动电感测量头，通过电感比较仪和继电控制装置，使继电接触装置发生动作，指令电机开闭从而通过减速器带动立柱作间歇性前或后移动。
  ② 主要操作过程：
  a．零件找正后进行对刀，使滚刀中心线与工件齿宽中心在一个平面上，通过机床立柱上标尺读数，记录滚刀中心高度作为以后升降滚刀基点。
  b．粗切齿：粗切齿同一般直齿齿轮加工方法一样，切制成直槽，在齿厚留余量△S，再在工件齿宽上端面和下端面各卧一刀，卧刀深度为

(见图7)。

          图 6                            图 7
  C．精切齿：将滚刀中心线和零件中心线距离调至精切齿槽的位置，提升滚刀直至与零件上端面不接触为止(但要超过H值)，再径向进刀，进刀量为t+1.37△s。消除立柱水平移动手把的丝杠与丝母的间隙，开始垂直直线送刀切齿，当滚刀下降至滚刀基点之上H值，把电感测量头触在模板下端H值上，使电感比较仪指针指“0”位，开始电跟踪仿形切齿，当切齿至零件齿宽中心时(即电感测量头位于模板“0”位)，将继电接触装置中开关打到立柱前进位置，在立柱后边顶上千分表，用手点动电机消除立柱前进方向的间隙，直到千分表摆动为止，继续利用电跟踪仿形切齿。当电感测量头走到模板上边的H值时，即切齿完毕，撤掉电感测量头。
  ③ 模板(见图6、7)
  a)．模板圆弧半径R靠:

  式中：r'--产品图给出的齿根圆弧半径；
       △--齿厚削薄量。
   b)．模板标记H及t值
     H值:
   在

在

取

(取整数)
     t值:
  在H值的范围内任取一段H'，这时滚刀的中心为O'切深为t'.

---(1)
在直角

中:

         ----(2)
  将(2)式代入(1)式

H'为在H中的任意一点，因此在H处的切深t应为

   B点对平面A，必须是最高点。
   模板圆弧面C，必须光滑最好是车加工。
  (3).液压仿型法
  选用设备为滚齿机，加工原理参看图8，本液压仿型原理与一般液压仿型刀架相同，油缸移动立柱
(立柱重量大、要求仿型速度较低约为 =0.04～0.08mm／min，所以极易爬行，为求得较好的工作平稳性，须选用刚性较好的正开口四边阀)，P为油泵的压力油进口，O为回油口，A、B为油缸的前后两腔，阀芯阀套的四个边l、2、3和4为四个控制边口，当触头(阀芯)向右移动时l、3口开，压力油自3口进入A腔，B腔的油自l口流回油箱，此时活塞杆亦向相同方向移动带动立柱，刀架和阀套同时移动，直到开口量减少至零达到阀芯阀套平衡(当触头向左移动时,立柱刀架和阀套则向左移动)。

               图8 液压仿型示意图
  主要操作过程：
  ① 调靠模的上下位置，使滚刀轴线对准齿宽中心，同时使触点对准靠模零点(即圆弧中心位置)。
  ②进刀时，  调整靠模朝零件作径向移动，立柱即通过跟踪阀作用随之进刀(进刀量用干分表控制)。
  ③ 当需要快速引进或后退立柱时，可通过搬动曲柄K的前后位置，使阀芯向右或向左获得较大的开口
量，从而使活塞杆快速移动带动立柱快速引进或后退。
    3、结束语
  鼓形齿轮联轴器在机床、冶金、轻工、通用机械上的应用越来越广泛。它具有偏斜角大，对安装角度要求不高等优点。因此研究鼓形齿轮的设计计算与加工具有重要深远意义。