高精度齒輪滾刀漸開線中凹齒形型線設(shè)計(jì)與應(yīng)用
時(shí)間:2011-05-23 08:40:37 來源:未知
1 問題的提出
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)鍵問題。#p#分頁標(biāo)題#e#