圆柱齿轮加工工艺中齿厚的确定切边机
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圆柱齿轮加工工艺中齿厚的确定
圆柱齿轮加工工艺中齿厚的确定 2011年12月03日 来源： 摘要：在汽车变速器齿轮加工过程中，目前我公司采用的滚—剃齿（或插齿）工艺，每道工序中都需要控制齿轮齿厚参数，以保证最终产品要求的齿轮侧隙。关键词：中心距 法向基节 基圆螺旋角 基圆弧齿厚 分度圆弧齿厚 公法线长度 M值 R值1 按产品图给定参数确定推导工艺检测齿厚的思路：由于目前神龙公司产品图都是法国PAS集团提供的，产品图中给定的齿轮参数与国内常见参数略有不同，具体见下表：
当我们拿到零件图纸开始着手编制齿轮加工工艺时，我们应根据产品图纸给定的参数换算成工艺中需要的参数，如：齿轮模数、分度圆螺旋角、变位系数等，并确定便于线边检测的热后终检的齿厚值。而我们通常检测齿厚可以选择下列任意一种方式：1. 固定弦齿厚；2. 分度圆弧齿厚；3. 公法线长度；4. 量球（棒）跨距：M值；5. 量球球底与被测齿轮中心距：R值。我公司目前普遍采用的齿厚测量方式均为R值检测法。这种方法的优点是：检测精度高，误差小，操作简单迅速，适用于大批量生产。缺点是：需要专用的R值检测装置，检具一次性投入成本高，对于单件和小批量加工不够经济。在确定了一种零件的终检R值后，我们要通过试切和预批量来跟踪热处理变形量，应多测几次取平均值；在之前还要根据工艺手册余量推荐值作为参考，并通过试验确定滚齿工序应给剃齿工序留多少剃齿余量，以齿形完全剃起来，该值越小越经济，一方面可提高剃齿刀寿命，还可以得到更好的齿面粗糙度。工艺试验均以R值数据来跟踪。2 换算过程中关键步骤：2.1 根据法向基节，确定齿轮的法向模数：Pbn=π*mn*cos(αn)2.2 根据基圆螺旋角，换算成分度圆螺旋角： sin(βb)=sin(β)*cos(αn)2.3 根据基圆弧齿厚最大和最小值，分别推出分度圆弧齿厚最大和最小值：Sbt=S*rb/(r*cos(β))+db*inv(αt)2.4 由分度圆（或基圆）弧齿厚计算出径向变位系数最大和最小值：Sn=π*mn/2+2*x*mn*tan(αn)2.5 通过以上计算出的各参数结合产品图给定的已知参数，以分度圆（或基圆）弧齿厚为主线，就可以方便的求出我们工艺所需要的各项齿厚：公法线长度、固定弦齿厚、M值及R值等。这些均可在生产线用相应检测工具测量出实际值，以便随时监控并调整生产状况，保证与产品图纸的符合性。2.6 公法线长度计算：2.6.1计算当量齿数：Zn=Z*INVαt/INVαn 或Zn=Z/COS3(β)2.6.2计算跨齿数并园整为整数：K=(Zn/180°)*arccos(Zn*cos(αn) /(Zn+2*Xn))+0.52.6.3计算标准公法线长：Wk*=cosαn*[π*(k-0.5)+z'*invαn]2.6.4计算变位增减量值：△W*=2*Xn*sinαn ，将变位系数Xn按最大和最小值分别代入。2.6.5计算实际公法线长度值：Wk=mn*(Wk*+△W*)，得到实际公法线长度的最大和最小值。2.7 固定弦齿厚计算：2.7.1.计算固定弦齿厚：Sc=mn*(cosαn)^2*(π/2 +2*x*tanαn)2.7.2计算固定弦齿高：hc=ha-0.5*Sc*tanαn2.8 M值（量球跨距）和R值（球底半径值）计算：2.8.1量棒(球)中心压力角渐开线函数：invαMt=invαt+dp/(mn*z*cosαn) +2*xn*tanαn/z-π/(2*z)2.8.2球心压力角弧度初值（按经验公式）：αMt0=(invαMt)^(1/3)-3*invα/7.92.8.3球心压力角角度值（按经验公式）：αMt=(invαMt+αMt0-tan(αMt0)/ tan(αMt0))^2+αMt02.8.4Rm值(球心距)：Rm=d*cosα/(2*cosαMt)2.8.5R值(球底)奇偶齿同：Re=Rm-dp2.8.6偶数齿M值：Me=2*Rm+dp2.8.7奇数齿M值：Mj=2*Rm*cos(π/（2*z)+dp2.8.8计算反渐开线函数方法二：当在2.8.1中求出测量量球中心压力角渐开线函数后，用牛顿迭代公式：XK+1=XK-f(XK)/f＇(XK) ，其中k=0，1，2，．．．，推导出： αk+1=αk-（tanαk-αk-invαk/(tanαk)^2 ，用Excel编制一个小程序将2.8.1中计算出的值代入αk 可以得到更为精确的球心压力角的角度值。见求反渐开线程序3 计算工艺要求的R值：以上计算出的均为产品图要求的齿厚对应值，在自己编制的Excel程序中输入热处理变形量和留剃量，我们就可以得到我们需要的滚齿和剃齿工艺要求的R值了。原程序计算步骤见Excel附表一（共3页）：齿厚计算程序由齿厚计算程序可确定MA5档主动齿轮齿厚工艺控制范围见下表：
参考文献1 齿轮手册编委会. [齿轮手册]上册 第一版 机械工业出版社出版 1990年11月重庆第1版 第2-3到2-49页 .2 《小模数齿轮测量手册》编写组. [小模数齿轮测量手册].第一版 国防工业出版社出版 1972年11月第一版 第54~66页； 第184~365页。作者：龚昌钧 单位：神龙汽车有限公司技术中心襄樊现场支持分部变速箱工艺室联系电话：0710-3389667； 15971116900； 传真：0710-3389599 EMAIL： gongchangjun@dpca.com.cn ; chgzs4338@dpca.com 邮编：441004地址：湖北.襄樊.高新技术开发区神龙公司变速箱工艺室(end)