航空發(fā)動(dòng)機(jī)的小模數(shù)齒輪精度高歌憨、剛性差,結(jié)構(gòu)復(fù)雜墩衙。目前务嫡,我國(guó)仍延用傳統(tǒng)的精插齒工藝。加工中漆改,受插齒刀的精度植袍、刃磨前角誤差以及刀刃鋒利程度的影響,致使調(diào)整籽懦、加工難度較大,生產(chǎn)效率低氛魁。而剃齒工藝恰好克服和彌補(bǔ)了精插齒工藝的不足暮顺。
剃齒工藝是由美國(guó)耐森納爾·波洛奇公司發(fā)展起來的。它是齒輪精加工方法之一秀存,通常只能剃削硬度值HRC35以下的齒輪捶码。目前日本超高速鋼材料剃刀可剃削硬度值HRC50以上的齒輪;我國(guó)試驗(yàn)用高速鋼5F6和M42材料剃刀可剃削硬度值為HRC40~50的齒輪或链。剃齒機(jī)床與磨齒機(jī)床相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單惫恼,調(diào)整方便,能修正滾齒或插齒形成的部分誤差嚎衡,加工精度可達(dá)6~7級(jí)垃燃,甚至可達(dá)到5級(jí),表面粗糙度Ra可達(dá)0.2μm漓荞。因此介然,剃齒工藝在齒輪精加工中被廣泛應(yīng)用。
1剃齒工藝原理
一個(gè)直齒圓柱齒輪和一個(gè)螺旋齒圓柱齒輪相嚙合拟卢,它們的回轉(zhuǎn)軸線自然地構(gòu)成夾角ψ盗晨。如果將螺旋齒輪看成加工刀具(剃齒刀),直齒圓柱齒輪就是被加工的齒輪绞甥。在剃齒刀主動(dòng)旋轉(zhuǎn)献鬼,工件被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的情況下,剃齒刀的圓周運(yùn)動(dòng)速度可以分解為兩個(gè)分速度向量(見圖1)帖豫,分速度vz垂直于齒輪工件的軸線许夺,分速度v滑則與工件的齒向方向平行。前者帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)竿丙,后者使兩齒面產(chǎn)生滑移挑庶。剃削的切削作用主要是由齒向方向的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)剃齒刀與齒輪作無間隙嚙合時(shí)软能,剃齒刀刀刃在v滑的作用下迎捺,將工件齒面切下一層厚度約為0.01~0.05mm的極薄切屑举畸。這完全是應(yīng)用了螺旋齒輪副嚙合的傳動(dòng)原理。
2小模數(shù)齒輪剃齒工藝
輪坯是影響剃齒加工質(zhì)量的關(guān)鍵凳枝,小模數(shù)齒輪更是如此抄沮。因此,編制小模數(shù)齒輪剃齒工藝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制輪坯精度岖瑰,加工基準(zhǔn)更應(yīng)有足夠的精度叛买。盤類或軸類工件用軸或孔定位時(shí)應(yīng)盡量減小配合間隙,提高同軸度要求蹋订。一般配合間隙應(yīng)為0.005mm左右率挣,同軸度應(yīng)控制在0.002~0.003 mm內(nèi)。這樣既可減少重復(fù)裝夾對(duì)加工誤差的影響露戒,也可防止計(jì)量時(shí)因基準(zhǔn)誤差的影造成對(duì)工件的誤判椒功。
剃齒刀的齒頂強(qiáng)度低,而切削速度高趋肖。在剃齒過程中硫舞,剃齒刀齒項(xiàng)始終處于大工作負(fù)荷的不利狀態(tài),因此乍询,剃前齒坯的齒形應(yīng)盡量使剃齒刀刀頂少參與工作铅惋。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)漸開線剃刀剃齒時(shí)應(yīng)考慮剃齒中產(chǎn)生的中凹現(xiàn)象。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的小模數(shù)齒輪一般都采用專用剃前插刀使剃前余量分布較為合理椰锹;在沒有專用剃前刀具時(shí)亦可將標(biāo)準(zhǔn)或?qū)S镁宓痘驖L刀前角適當(dāng)加大泪滥,使刀具齒形角變小,加工出的齒形頂寬根細(xì)啰蹲,這樣可降低剃齒刀齒頂?shù)墓ぷ髫?fù)荷存站。
根據(jù)螺旋齒輪副嚙合傳動(dòng)原理,只要法向基節(jié)相等膛逞,剃齒刀即可任意選用滚曾。但在實(shí)際剃削過程中,經(jīng)常會(huì)遇到因剃齒刀選擇不當(dāng)而影響加工質(zhì)量的問題蟹幔。因此制依,對(duì)初選的剃齒刀必須進(jìn)行校驗(yàn),其法向嚙合角誤差應(yīng)控制在±(2°~3°)內(nèi)惨奕;徑向間隙應(yīng)控制在0.2mm左右雪位;剃齒刀超越量,即漸開線起始點(diǎn)應(yīng)低于工作起始點(diǎn)梨撞,一般超越量DP=(0.15~0.20)mm/2sinas為宜雹洗,式中as代表端面壓力角。
剃齒一般采用縱向剃齒法卧波,剃齒余量不宜過大时肿。若工件齒厚公差較大庇茫,剃前可加工至齒厚上偏差;否則剃前余量過大螃成,會(huì)導(dǎo)致剃削時(shí)間過長(zhǎng)旦签,使某些原有精度下降。
剃齒要獲得較高精度寸宏,齒坯在剃前應(yīng)有較好的加工基礎(chǔ)宁炫,僅靠剃齒提高齒輪的所有精度是不可能的。一般剃前齒坯齒形精度略低于或接近要求精度的一級(jí)左右氮凝,否則因剃齒對(duì)切向誤差修正能力差羔巢,導(dǎo)致徑向誤差向切向誤差轉(zhuǎn)嫁而造成切向誤差增大。實(shí)際上黎蠢,由于機(jī)床和工具的誤差以及工藝方面等因素的影響萍卑,若剃前齒坯精度不高則很難剃出高精度齒輪。
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