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航空高精度鼓形齿轮加工及齿面修形方法研究

2017-09-22 世双国际空运

  航空领域使用的鼓形齿轮,具有尺寸精度高、结构复杂且集成化程度高的特点,导致该类零件的加工格外困难。文章主要介绍了基于多用途、高精度新型数控磨齿机和不可修整 CBN 砂轮加工鼓形齿轮的方法,研究加工过程中的齿形齿向误差分析和修正方法,填补了公司在加工小模数鼓形齿方面的技术空白。

  关键词:鼓形齿;多轴数控磨削;鼓形量分布

  1 、概述

  鼓形齿轮与直齿轮相比,以其承载能力强、角位移补偿量大、齿面啮合良好、噪声小等优点,在联轴器等民用产品广泛使用。

  航空用鼓形齿轮,一般用于具有弹性要求的轴类齿轮传扭结构件上,属于关键零部件。见图 1,由于航空用鼓形齿轮的齿形轮廓特殊和尺寸精度要求高,只能用高精度数控磨齿机进行加工。

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图 1 鼓形齿示意图

  2 、齿轮加工参数设定

  所使用的数控磨齿机具备四轴联动功能,具备多位置主轴和多种自动找正功能,配置西门子 SINUMERIK 840D 系统,具备良好的人及交互界面和强大的模拟功能。

  (1)基本参数设定。输入齿数、法向模数、法向压力角、跨棒距尺寸、量棒直径、跨齿数、齿形点频率等参数。

  (2)确定渐进磨削方式。为了避免在砂轮过于锋利等原因而导致的过切现象出现,数控系统设置了特殊的渐进磨齿方式。15 个齿磨削完成后,再重新把初始 3 个留有余量的齿进行最终尺寸的磨削,保证磨削精度。

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图 2 鼓形测量位置

  3 、齿形磨削及调整

  在工件第一个齿槽试磨完成后,必须在齿轮测量机上对齿形进行检测,依据检测结果对机床进行调整,对于 CBN 磨轮来说,齿形上的余量是否均匀、余量过多或过少不是“齿形调整”的主要内容。

  4 、齿向磨削及调整

  齿向磨削主要是齿面的鼓形量分布及调整,也是该零件加工的关键。鼓形分布的调整是鼓形调整的依据,首先需要必须确保检验状态与标准的一致性。如图 2 所示,在齿向的(零件轴线方向)鼓形曲线上测量所取的曲线段不同,测量结果也将不同。

  若测量中取了左侧鼓形线中的 A1-A2-A3 线段,右侧鼓形线中的 B1-B2-B3 线段,测量结果就会显示鼓形有角度误差,上端齿形小,下端齿形大。相反,测量结果也会显示鼓形有角度误差。经过多次试磨削和测量,最终完成了鼓形齿磨削并保证了严格的尺寸要求,最终测量结果见图 3。

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图3 零件最终测量结果

  5 、结束语

  通过具体零件的加工实验,掌握了特殊结构高精度鼓形齿磨削过程中参数调整、齿形齿向调整、鼓形量分布辨别方法和调整原理;探索了新型高性能机床的新功能、新操作方法,填补了公司关于特殊结构小模数鼓形齿轮磨削的技术空白。



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