高减速比准双曲面齿轮全工序法加工技术--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

高减速比准双曲面齿轮全工序法加工技术

发表时间：2020/12/31 来源：《基层建设》2020年第24期作者：何涛

[导读] 摘要：随着工业的快速发展，齿轮传动朝着高功率、高效率的方向发展，为高减速比准双曲面齿轮的应用提供了广阔空间。

        东莞市星火齿轮有限公司
        摘要：随着工业的快速发展，齿轮传动朝着高功率、高效率的方向发展，为高减速比准双曲面齿轮的应用提供了广阔空间。高减速比准双曲面齿轮相对于传统的齿轮减速装置，具有传动平稳、空间占用小和可承受负载大等优点，已逐步取代传统的蜗轮蜗杆和行星减速装置，广泛应用于数控机床伺服系统、工业机器人等各种机电一体化产品中。而全工序法相对于传统的“五刀法”具有切齿精度高、加工效率高等优点。但是，在采用全工序法加工时，大、小轮的凹、凸两面同时切削完成，存在着齿坯参数限制条件、切齿模型建立及机床调整参数计算等难题。本文对贝吉姆HG400C齿制的高减速比准双曲面齿轮全工序法加工技术进行研究，以解决其中的关键性理论和技术难题。
        关键字：高减速比；准双曲面齿轮；全工序法；机床调整参数
        一、齿轮传动
        齿轮传动是现代机械中最基本的传动形式，随着传动技术快速发展，多级齿轮减速装置的缺点逐渐凸显，单级大速比减速装置受到越来越大的关注。高减速比准双曲面齿轮是近些年新兴的一种高功率和高效率的传动形式，如图1所示，已经应用于机器人、机床伺服传动系统、航空航天等行业中。准双曲面齿轮根据节锥齿线分为贝吉姆HG400C的长幅外摆线齿制和贝吉姆HG400C的圆弧齿齿制。圆弧齿制的准双曲面齿轮因其性能优点在我国广泛使用。在同等条件下，一般的单级齿轮传动比控制在6以内，当传动比大于该范围时，需要采用多级传动W，这样会造成成本增加，整体尺寸变大。相对于传统的单级大速比蜗轮蜗杆减速装置，高减速比准双曲面齿轮具有以下优点.（1）效率高。蜗轮蜗杆在传递动力时会发生相对滑动，齿面摩擦损失大，效率较低；高减速比准双曲面齿轮纵向滑动时易形成动压油膜，润滑效果好，不易磨损。（2）高硬度。蜗轮蜗杆传动时，由于磨损大，齿面温度过高，会发生齿面粘附，齿面质量下降，导致不平稳传动、噪声过大；高减速比准双曲面齿轮大、小轮均采用硬齿面设计，表面硬度大。（3）成本低。蜗轮蜗杆配有专用的切齿机床，加工效率低；高减速比准双曲面齿轮可采用铣齿或磨齿等方法加工，加工效率高。（4）寿命长。高减速比准双曲面齿轮传动时的轴向调整可消除伺服系统的啮合间隙，提高了传动平稳性，延长齿轮副的寿命。

        图1高减速比准双曲面齿轮副
        准双曲面齿轮的齿面属于复杂空间曲面，为了确保加工出的实际齿面与理论齿面的误差在一定的范围内，需要对齿面进行离散化处理，并计算齿面离散点的空间坐标，以便基于齿面坐标利用测量仪器测量实际齿面相对于理论齿面的误差值，为齿轮的数字化闭环制造奠定基础。因此，论文基于企业的技术研发需求，将围绕高减速比准双曲面齿轮全工序法加工技术展开，研发出具有我国自主知识产权的高减速比准双曲面齿轮全工序法加工设计，对我国齿轮传动领域的发展具有重大的意义。
        二、高减速比准双曲面齿轮齿坯设计
        本章针对等高齿高减速比准双曲面齿轮副，对其大、小轮节锥参数和几何参数的计算方法进行研究，从齿轮啮合强度、传动平稳性等多方面考虑，提出等高齿高减速比准双曲面齿轮几何参数设计的限制条件，利用优化设计的方法，建立大、小轮节锥参数和轮齿几何参数的计算方法。
        准双曲面齿轮的大、小轮轴线相错，其节锥为分别绕两相错轴线旋转而形成的两个相切的圆锥。在空间内任取一点p为两圆锥的切点，即为齿轮副的节点，如图2所示。

        交叉点到小轮节锥顶点的距离Z和交叉点到大轮节锥顶点的距离G的表达式；

        三、高减速比准双曲面齿轮磨齿加工实验
        为了验证高减速比准双曲面齿轮副的齿坯参数设计、机床调整参数计算、齿面离散点坐标参数计算的正确性，利用东莞市星火齿轮有限公司的贝吉姆HG400C磨齿机，基于本文的研究成果，加工出了一套齿数比为1：120的高减速比准双曲面齿轮副，并在贝吉姆HG400C滚动检查机上对大小轮进行了接触区检验，在L65G齿轮测量中心上，对实际齿面的齿形误差进行了检测。磨齿机简介：贝吉姆HG400C磨齿机是贝吉姆HG400C数控蜗杆砂轮磨齿机自主研发的八轴五联动数控螺旋锥齿轮加工机床。砂轮主轴配有偏心磨削机构，可高效磨削Gleason齿制的螺旋锥齿轮。可用于成形法大轮和全工序法小轮的高减速比准双曲面齿轮的磨齿加工。机床采用贝吉姆HG400C数控系统，控制精度高，贝吉姆HG400C机床主轴采用直驱技术，高分度精度高。如图2所示为贝吉姆HG400C螺旋锥齿轮磨齿机。

        结束语
        在现代各个机械行业领域内，传动装置的优劣直接影响着机械行业的发展，而齿轮传动是机械传动中的一个重要领域，因此改善齿轮的传动特性是实现制造业快速发展的一条重要途径。由于齿轮传动技术的发展，对齿轮传动装置也提出了更高的要求，不仅要求齿轮传动装置具有较高的传动比和较高的传动效率，而且还对齿轮传动装置的精度和承载能力提出了较高的要求。高减速比准双曲面齿轮传动由于其体积小，传动平稳，承载能力高等优点而被广泛应用在机床伺服系统、机器人等机电一体化产品中。本文提出的全工序法加工高减速比准双曲面齿轮将大幅提高加工精度和加工效率。
        参考文献：；
        [1]双重螺旋法加工螺旋锥齿轮齿面的主动设计[J].严聪.机械科学与技术.2019（11）
        [2]全工序法准双曲面齿轮建模与有限元分析[J].林宇.机械传动.2017（06）
        [3]螺旋运动及刀具参数对双重螺旋法加工齿面特征[J].张永.机械工程学报.2018（5）
        [4]高减速比准双曲面齿轮的几何演变[J].魏军.河南科技大学学报（自然科学版）.2017（03）
        [5]高减速比准双曲面齿轮设计与切齿试验[J].张辉忠.河南科技大学学报.2019（05）
        [6]弧齿锥齿轮双重螺旋法切齿原理及齿面接触分析研究[J].张韬.机械工程学报.2015（1）
        [7]少齿数齿轮变位系数的精确选择[J].吕张生.机械设计与制造.2018（09）