螺旋伞齿轮加工工装研究.doc

螺旋伞齿轮加工工装研究螺旋伞齿轮加工工装研究汪德强,魏镜搜,王庭有,蔡晓明(昆明理工大学机电_T-程学院,-Z-南昆明650093)摘要:介绍了螺旋伞齿轮加工工装系统,该系统是在安装在普通立式铣床的回转中心工作台和万能分度头的基础上进行改装设计而成,并确定了该工装系统的各个参数以及校核,为中小型企业设备改造提供理论依据.通过对现有设备进行改造,实现了一种经济实用的螺旋伞齿轮加工方法.关键词:螺旋伞齿轮;加工;工装;研究中图分类号:TG754.3文献标志码:AResearchontheProcessingofFixtureofBevelGearWANGDeqiang,WEIJingtao,WANGTingyou,CAIXiaoming(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)Abstract:Thepaperintroducedaprocessingfixturesystemofspiralbevelgears.Thissystemisinstalledtodesignandmodifyonthebasesoftheworkbenchofprocessingcentreanduniversaldividingheadofanordinaryverticalmillingmachine,andvariousparametersofthetoolingsystemweredeterminedandchecked,whichprovidetheoreticalbasisoftheequipmentreformationforsmallandmediumenterprises.Throughthereformationoftheexistingequipment,itisachievedthatakindofeconomicandpracticalspiralbevelgearsprocessingmethod.Keywords:Bevelgear,Processing,Fixture,Research螺旋伞锥齿轮的设计和加工制造很复杂,其加工属于高技术的专业性加工.设备能力不足是影响中小企业生产的不利因素之一,扩大现有设备的工艺范围或对设备改装,往往成为解决该问题的重要方法.为了降低生产成本,充分挖掘现有设备的潜能,在无专用切齿机的情况下,研究了螺旋伞齿轮加工工装.利用立式铣床来加工小批量的螺旋伞齿轮是一种经济而实用的方法.1螺旋伞齿轮加工1.1加工原理利用这种夹具加工螺旋伞齿轮与普通的螺旋伞齿轮铣齿机的工作原理完全相同,即利用平顶齿轮的展成原理切齿.切齿时,刀盘旋转,即形成了假想平顶齿轮,当工件与假想平顶齿轮做无侧隙的纯滚动时,就可将工件上的1个齿槽切成,然后逐次分度即可切成工件的所有齿槽.所以,为了保证被切齿轮的节锥面能在平顶齿轮的节锥面上做纯滚动,切齿过程中,工件一方面要绕自身轴线自转,另一方面还要绕平顶齿轮轴线(夹具回转中心)做公转.1.2原理传动比计算平顶齿轮啮合原理,其传动比的计算和节锥大小的纯滚动摩擦轮一样,两轮接触点的圆周速度应该相等.加工传动原理图如图1所示.2曲跃伦.浅谈焊缝超声波探伤之现状及提高控制可靠性的措施J.山西电子技术,2003(6):1213.3王云昌,江波.焊接超声波检测定性分析的探讨I-J.江西电力,2004(5):56.42刘亚江.焊接组织性能与质量控制M.北京:化学工业出版社,2005.5孟庆森,王文先,吴志生.金属材料焊接基础M.北京:机械工业出版社,2006.6王辉,刘蔚倩,陈忠江.钢制压力容器焊缝内裂纹的超声波检测技术I-J.焊接,2004(4):65.7文红.大型气轮机实心转子超声波检测研究J.大型铸锻件,2000(4):12.8仲维畅.超声波探伤技术的局限性和可靠性I-J.无损检测,1996(3):35-36.作者简介:陆奕波(1975一),男,工程师,主要从事焊接加工及机械制造等方面的工作.收稿日期:2011年3月10日责任编辑李超新技术新工艺?数字技术与机械nm-r艺装备2011年第7期?33?图1加工传动原理图计算公式如下:12丌r一22丌R表1蜗轮蜗杆传动系统参数RLsin(90一)一Lcosy(2)r=Lsinq(3)一/1一差;tin一专(4)式中,n,为工件和假想齿轮的转速;r,R为工件和假想齿轮的半径;i.为假想齿轮到工件的传动比;L为节锥距;为工件的齿根角;为工件的节锥角.假想齿轮与工件的传动比:i21-(5)2工装总体分析螺旋伞齿轮加工工装中,主要用蜗轮蜗杆传动和变换齿轮传动,蜗轮蜗杆用于定制减速,变换齿轮用于动态地改变工件的转速方向和传动比.2.1传动比的估算螺旋伞齿轮的转速工件10r/min,该工装是通过四级蜗轮蜗杆和两级变换齿轮传动,每一级的蜗轮蜗杆传动比为i一88O,各个参数优化后可取i一5,底盘的蜗杆传动的传动比i底盘一10,待各个参数修正后,才能得到各个传动比的具体值,总传动比约为1000左右,电动机转速电动机一2840r/min,电动机功率P电动机一1.5kW,转矩T电动机一2.2N?mm,才能保证工件转速不小于10r/min.2.2蜗轮蜗杆参数的确定以中心距作为参考来选取蜗轮蜗杆的标准化参数,再返回去用已确定的参数标准化中心距.该工装不是刀具的传动系统,而是工件自转和公转的传动系统,蜗轮蜗杆的齿顶高系数一1,顶隙系数C一0.2,变位系数z一0,蜗杆的法向齿形角a一20.,蜗杆头数Z一6,45钢采用渐开线右旋蜗杆(ZI),蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSnP1,蜗轮蜗杆的具体参数取值如表1所示.蜗轮蜗杆的校核由于初级传动中的磨损最多,而且所受的强度最大,因此只校核初轮转矩T.一19974N?mm;弹性影响系数z一162MPa专;接触影响系数z.一2.6;许用接触应力H一254.6MPa;一15>9计算得:a一50>41,满足条件.3变换齿轮换位齿轮传动与蜗杆传动不一样,当然参数也就有所不同了,它的作用主要是保证工件不同的锥角,使其在加工时能够顺利进行.简言之,就是使该工装活动化,柔性化.挂轮形状相同而齿数不同(20lOO齿).工装传动系统如图2所示.ili23i0i4一i12i21(9)一一一s(1n_y)_sing)(1O)一】cOs(y)得出:.一ZbZdZlZ2:一一一一57c30Os(si(Dnqoslnqo)/,cOs(Dy式中,为工件的节锥角;y2为工件的齿根角;y为根锥角;i,i2,i.,i,i.分别是1,2,3,4级蜗杆和挂?34?新技术新工艺?数字技术与机械加T-l-艺装备2011年第7期轮的传动比;i.为第3级蜗杆到工件的传动比.图2T装传动系统图4工件的速度该工装系统是通过四级蜗杆传动和两级齿轮传动(换位齿轮),齿轮传动的传动比可以调整.由式11可知:.30cosT一电动机的转速ring动机一2840(r/min)工装的总传动比iiii.i.i转速工件一(r/rain)(12)线速度工件一(m/min)(13)5工装的结构形式工装结构图如图3所示.1.夹具本体;2,13,15,16.蜗轮;3.主轴套;4.底座;5.轴;6,11,12,14.蜗杆;7.齿轮;8.分度盘;9.定位销;10.离合器图3工装结构图5.1刀具与工件的安装加工时,铣刀盘安装在立式铣床的主轴上随同主轴做旋转运动,而工件则通过心轴装夹在夹具带有蜗轮2的主轴上,主轴套3可在夹具本体1的环形导轨上移动,以调整工件的安装角度.5.2工装的传动系统夹具底盘是通过T形槽,用螺栓紧固在铣床工作台上.本体与底座用轴连接,本体绕轴相对底座转动,蜗杆6与蜗杆11简用四交齿轮a,b,C,d联系起来,当蜗杆11转动时,由于底座固定不动,本体就会带动工件一起绕夹具回转中心回转;同时,通过交换齿轮带动蜗杆6,蜗杆2工件自转.上述二回转运动的合成就形成了切齿过程的滚动过程,切齿时的滚动运动可手动.当离合器脱开时,可通过手轮进行加工;如需机动,则可将离合器合上,由双速电动机输入动力,经蜗杆12与蜗轮13,14与蜗轮15两对蜗轮付传动蜗杆l1.5.3工件的分度为了给工件分度,先用轴套及平键将齿轮7与分度盘件8连成一体,然后空套在蜗杆件6上,只要将定位销9从分度盘的孔中拔出,就可转动蜗杆6,使工件分度.6结语可以选变速电动机运用于此系统.单件小批量生产时,可采用单刀号单面切削法加工,此时只需要一精切双面刀盘即可完成对大小齿轮的粗,精加工.刀位调整比较复杂,对工装制作和装配以及操作者的技术要求高.该装置可以解决中小型企业生产所需,符合目前所倡导的修旧利旧,充分挖潜的工作思路,同时,节约了生产成本,赢得了较好的经济效益.参考文献El7齿轮手册编委会.齿轮手册EM.北京:机械工业出版社,2002.E2李玮华.螺旋伞齿轮半展成法加工的切削夹具EJ.石家庄职业技术学院,2OOl,13(4):1920.3孙恒,傅则绍.机械原理M.