高精度齒輪滾刀漸開(kāi)線(xiàn)中凹齒形型線(xiàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
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,�,；谥T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(xiàn)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(xiàn)的齒形型線(xiàn)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(xiàn),，由原半立方拋物線(xiàn)修緣漸開(kāi)線(xiàn)直線(xiàn)型齒形改為齒頂,、齒根修緣，齒高中部略凹的修緣漸開(kāi)線(xiàn)中凹齒形型線(xiàn)(如圖1所示),。
2 問(wèn)題的解決設(shè)計(jì)思想是：
1. 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,。
2. 為了保證齒高中間部份齒形符合漸開(kāi)線(xiàn)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(xiàn)設(shè)計(jì)提出了3條技術(shù)要求：
1. 滾刀齒形中凹量在A,、B曲線(xiàn)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(xiàn)連接光滑無(wú)尖點(diǎn)的中凹曲線(xiàn)。
2. “0”點(diǎn)為加工檢測(cè)滾刀齒形基準(zhǔn)點(diǎn),，允差為±0.10,。
3. 為消除中凹曲線(xiàn)與滾刀齒頂、齒根圓弧交點(diǎn)捌點(diǎn)尖點(diǎn),，允許修形曲線(xiàn)作切線(xiàn)延伸,，與圓弧曲線(xiàn)相切。
3 中凹型線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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
1. 新設(shè)計(jì)的修緣漸開(kāi)線(xiàn)中凹齒形型線(xiàn)在試驗(yàn)用滾刀和產(chǎn)品專(zhuān)用滾刀制造中的成功應(yīng)用,，證明了其完全能滿(mǎn)足滾刀制造工藝性要求,。滾刀制造精度完全可以滿(mǎn)足產(chǎn)品制造精度要求。
2. 這種新型滾刀滾切的齒形與直線(xiàn)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。
3. 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(xiàn)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。 |
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