高精度齒輪滾刀漸開線中凹齒形型線設計與應用
時間:2011-05-23 08:40:37 來源:未知
1 問題的提出
某主汽輪齒輪機組主傳動透平齒輪改型設計要求齒輪制造加工單項精度提高到GB 10095-88中5精度，同時必須保證齒高方向45%位于齒高中部接觸、齒長方向80%偏重于嚙出端接觸的接觸精度要求。齒輪接觸精度尤其是齒高方向接觸精度主要取決于齒輪齒形精度，而滾齒加工齒輪齒形精度又主要靠滾刀齒形精度保證。基于諸多因素，為實現上述精度要求，針對老機組齒輪滾齒的峰谷狀齒形，齒輪嚙合時齒頂、齒根線性接觸的接觸區域不正確和接觸面積比例嚴重不足問題及改型機組設計主傳動齒輪仍采用齒頂修形并期望滾齒齒形是微量中凸光滑的修緣漸開線的齒形型線設計要求，依據產品齒輪設計齒形精度、齒頂修形量、JB 3227-83中AAA級滾刀齒形精度3項允差，改進設計滾刀齒形型線，由原半立方拋物線修緣漸開線直線型齒形改為齒頂、齒根修緣，齒高中部略凹的修緣漸開線中凹齒形型線(如圖1所示)。
圖1 M4.5齒輪中凹型線示意圖
2 問題的解決
設計思想是：
- 中凹齒形齒高中間部位1個模數范圍內齒形精度等同于JB 3227-83中AAA精度要求，齒頂、齒根修緣量中值等同于齒輪齒形修緣量。
- 為了保證齒高中間部份齒形符合漸開線齒形要求，控制全齒高中間二分之一的齒形中凹量盡可能小些，使所滾切齒輪齒高方向上中間接觸盡可能寬一些。
設計齒輪修緣要求：M7大齒輪為0.042，M4.5大齒輪為0.036，齒根修形均為零。5級齒輪齒形精度：M7大齒輪為Dff=0.024，M4.5大齒輪為Dff=0.013，M4.5小齒輪為Dff=0.008。
JB 3227-83中AAA級滾刀齒形精度：M7：dff=0.006；M4.5：dff=0.005。
為了保證滾切齒輪齒形光滑無突變且齒形呈微量中凸。刀具型線設計提出了3條技術要求：
- 滾刀齒形中凹量在A、B曲線范圍內均屬合格，但“0”點應是最凹處，齒根凹量應大于齒頂凹量，完整齒形應是幾段曲線連接光滑無尖點的中凹曲線。
- “0”點為加工檢測滾刀齒形基準點，允差為±0.10。
- 為消除中凹曲線與滾刀齒頂、齒根圓弧交點捌點尖點，允許修形曲線作切線延伸，與圓弧曲線相切。
3 中凹型線的應用
選用了老機組M4.5、材料為M35高鈷高速鋼滾刀，按中凹齒形型線的設計原則進行了改制，改制后滾刀精度和齒形型線都達到了設計要求。用左、右旋兩把刀分別在RFW10S精密滾齒機上滾切了一對材料為34CrNiMo的模擬大、小齒輪。齒形明顯呈中凸形狀，中凸量為0.005～0.006，齒頂修緣量為0.03，達到了產品齒輪齒形設計精度要求，一對齒輪對滾跑合達到了齒高中部約30%～35%接觸。解決了老機組齒頂、齒頂線性接觸問題。雖然未達到45%設計接觸要求，但在保證齒輪單項精度不變的前提下采用微量對研工藝手段完全可以輔助增加到齒高接觸要求。
4 結論
- 新設計的修緣漸開線中凹齒形型線在試驗用滾刀和產品專用滾刀制造中的成功應用，證明了其完全能滿足滾刀制造工藝性要求。滾刀制造精度完全可以滿足產品制造精度要求。
- 這種新型滾刀滾切的齒形與直線型滾刀加工的齒形有明顯不同，實現了齒高中部微量中凸的理想設想，完全消除了峰谷狀齒形。
- 滾切試驗和正式產品齒輪嚙合接觸區較老機組齒輪有明顯的改善。消除了齒頂、齒根線性接觸接觸區不正確和接觸面積比例嚴重不足問題，實現了設計期望的齒高中部接觸的設計接觸精度要求。徹底解決了老機組近齒頂、齒根處齒面拉毛損傷這一久攻不克的技術關鍵問題。#p#分頁標題#e#