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螺旋伞齿轮和伞齿轮现代加工方法概况

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旋锥齿轮和伞齿轮是机械传动中的重要零件,其在机械制造业中占有重要的地位,特别是在航空航天、汽车、船舶、工程机械等领域中更占有相当大的比重。由于螺旋锥齿轮和伞齿轮具有传动平稳、

承载能力高、重合度大、使用寿命长、在高速传动时的噪音和振动都比较小的特点,其应用领域正在不断扩大,在制造行业中有逐渐取代其他类型锥齿轮传动的趋势,因此对螺旋锥齿轮和伞齿轮的设计

和研究具有十分重要的意义。但螺旋锥齿轮和伞齿轮的几何特性与啮合过程及其机床结构和加工调整都非常复杂,同时加工刀具、机床参数设置、加载变形和装配误差等各种因素都会引起其啮合、承载

及振动性能的改变,使得在设计和制造中控制其质量和性能十分困难t1~3]。目前国外也只有美国格里森(GLEASON),瑞士奥利康(OERLIKON)和德国克林贝格(KLINGELNBERG)三家拥有该方面技术,各自保

也把这三大齿制合并为准双曲面齿制和延伸外摆线齿制两大齿制。

随着计算机技术和数字控制技术的发展,高精度电子传动的实现,为高精、高效和柔性化的齿轮加工开辟了新的途径。目前圄外齿轮机床迅速走向NC化,如日本在上世纪80年代用三年时间把机床数控化

从7%提高到70%。齿轮机床数控化后,既可以简化机床机构,提高机床的刚性,又可以增加机床的柔性,扩大加工范围,还相应地提高了齿轮机床的加工精度,简化了操作。国内的螺旋锥齿轮和伞齿轮加

工主要采用机械式,由于螺旋锥齿轮和伞齿轮齿面形状与加工原理比较复杂,使得对应的机床结构也非常复杂,除了含传动链,展成链,分齿机构之外,还有变性机构或刀倾机构等,在加工过程中要想

保证精确的齿面特性,还要调整机床的滚比挂轮,分齿挂轮,摆角挂轮,切削速度挂轮和进刀挂轮。而且这两种齿轮在传动过程中,只是在齿轮中部的螺旋角为标准螺旋角,而在其它部位均为近似值,

从原理上都无法保证最合理的啮合。因此,在实际加工中,必须经过复杂的调整和修正来弥补设计原理的不足,目前,齿轮的修形量和精度通常是凭经验确定,具有一定的盲目性。导致其制造工艺复杂

、装备要求高、加工精度低等问题的 存在。虽然国内外许多学者和专家都对螺旋锥齿轮和伞齿轮机构在接触和制造技术、加工技术与设备改进、齿轮传动动力学与噪声研究等方面进行了大量的研究工作

,但大多都集中在现有的准双曲面齿轮和延伸外摆线锥齿轮上,虽然有些学者提出了其它一些曲线作为螺旋锥齿轮和伞齿轮的齿廓曲线,但都没从根本上解决现有齿轮存在的问题。综合以上这些因素给

加工带来了一定的误差,从而增加了齿轮的加工周期和加工成本。而螺旋锥齿轮和伞齿轮的数控加工机床主要依赖进口,对于螺旋锥齿轮和伞齿轮数控铣床每台价格为80到120万美元,而磨床则高达200

万美元,并且在引进后往往还需厂家带若零件去定货和委托编程,加工技  术受制于人]。由于技术权益的原因,其原理和控制方法均未公开。而且,全数控系统的技术研究在国内刚刚起步。当要求齿轮

副在高速重载且低噪的情况下运行时,若考虑力变形与热变形的影响,齿面形状将是一种非标准的齿形,常规的机械式加工方式难以胜任,一般需要使用特殊刀具来加工ll6,17]。由于数控加工对机床运

动的任意可控性,则能实现使用一般刀具对任意齿面形状的加工。特别是理论上可以实现齿面 加工的任何运动的FreeForm型锥齿轮加工机床的出现为齿面的设计、制造提供了更大的自由空间,为实现各

种复杂的齿面修形、进行齿面误差补偿提供了可能性,这样就使得对新型螺旋 锥齿轮的研究更加深入.    通过对以上情况的分析,本文将对一种新型的螺旋锥齿轮和伞齿轮——_对数螺旋锥齿轮和伞

齿轮的数控加工方法进行了深入研究tI8,19]。对数螺旋锥齿轮和伞齿轮的齿面节线是对数螺旋线的一部分,由对数螺旋线的性质可知,用对数螺旋线作为齿轮的齿向线,可以使齿轮在齿长方向上各点的

螺旋角处处相等,均等于名义螺旋角,完全符合齿轮啮合的条件。因此,一对相互啮合的对数螺旋锥齿轮和伞齿轮的传动更加平稳、承载能力更大、使用寿命更长、噪音更小。宦的加工精度完全可以由

现在的五轴联动数控加工机床来保证。该齿轮的齿制属于格里森齿制,所以我们是利用格里森齿轮的加工原理,在五轴联动数控机床上完成了对数螺旋锥齿轮和伞齿轮的加工