奥利康制锥齿轮设计和加工技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,公司,LOGO,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,公司,LOGO,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,公司,LOGO,主讲内容,奥利康制锥齿轮几何及加工原理,奥利康制锥齿轮加工调整,奥利康制锥齿轮齿面修正,一,三,四,奥利康制锥齿轮几何设计,二,奥利康制锥齿轮几何及加工原理,概述,1,、螺旋锥齿轮分类,1,）按齿长曲线,圆弧齿锥齿轮,：齿线为圆弧的一部分。,延伸外摆线锥齿轮,：齿线为延伸外摆线的一部分。,圆弧齿锥齿轮 延伸外摆线锥齿轮,螺旋锥齿轮概述,概述,一、,概述,2,）按齿高形式,渐缩齿,：齿高沿齿长方向由大端向小端收缩。,等高齿,：齿高沿齿长方向相等。,渐缩齿 等高齿,一、,概述,3,）按两轴空间形式,普通锥齿轮,：齿轮副两轴线位置空间交叉。,准双曲面齿轮,：齿轮副两轴线位置空间交错。按照偏置形式分为上偏置和下偏置。,普通锥齿轮 准双曲面齿轮,下偏置 上偏置,一、,概述,4,）按加工方法,端面铣削法,：采用间歇分度，用来加工弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮。,端面滚切法,：采用连续分度，用来加工摆线齿锥齿轮及准双曲面齿轮。,端面铣削法,端面滚切法,一、,概述,五刀法,：主要应用于格里森制锥齿轮，常见固定安装法，需要五道工序。,大轮双面粗切、双面精切；,小轮双面粗切，凹面精切，凸面精切,；,优点：刀具和机床对于凸面和凹面是分开的，易于单独控制和优化设计；,刀具磨削简便；,缺点：效率低、劳动强度大。,两刀法,：凸凹面同时加工、粗精切一次完成，主要见于奥利康,制锥齿轮的两刀法和格里森制的全工序法。,大轮双面粗精切；,小轮双面粗精切；,优点：生产效率高，劳动强度低，加工机床数量少，占地面积小；,缺点：难以设计，两面不能单独控制，优化难度大。,一、,概述,5,）按齿制,格里森制,：简称“格”制，主要为圆弧收缩齿，源自美国格里森公司。,奥利康制,：简称“奥”制，主要为摆法线等高齿，源自瑞士奥利康公司。,克林根贝格制,：简称“克”制，主要为摆线等高齿，源自克林根贝格公司。,刀盘：克林贝格刀盘为双层刀盘，内外刀不同心，可调。,奥利康刀盘为整体刀盘，内外刀同心，不可调。,加工方法：奥利康制采用普通展成法、刀倾全展成法和刀倾半展成法。,克林贝格制只能采用全展成法。,双层刀盘,整体刀盘,一、,2,、产形轮概念,螺旋锥齿轮加工过程中，摇台与工件的展成运动相当于两个齿轮在做啮合运动，机床上的摇台机构模拟一个假想的齿轮，安装在摇台上的刀具切削面形成假想齿轮的,一个轮齿。这个假想的齿轮称为产形轮，也可称为冠轮。,螺旋锥齿轮加工原理,螺旋锥齿轮概述,概述,一、,概述,按加工原理产形轮分为,平面产形轮,：节锥角为,90,，常用来加工等高齿。,平顶产形轮,：面锥角为,90,，常用来加工收缩齿。,平面产形轮,平顶产形轮,一、,概述,平面产形轮加工等高齿原理,：,由于等高齿节锥、面锥和根锥都相互平行，所以加工大小轮的刀盘轴线可以相互平,行，当加工大轮和小轮的两个产形轮互为对偶时可以加工出具有线共轭的齿轮副，当,加工大小轮的两个产形轮只有一条相切的公共母线时，可以加工出具有点共轭的齿轮副。,线共轭与点共轭,一、,概述,3,、奥利康制锥齿轮加工特点及优点,1,）加工特点,连续分度,粗精切一次完成,双面法加工,刀齿分组,刀盘主轴与工件轴联动,刀齿半径控制齿厚,刀倾修正接触区,连续分度原理,一、,概述,2,）加工优点,节锥与根锥平行，不需刀号修正，刀片规格简化。,加工原理准确，大小轮可用同一产形轮加工，理论上能加工出完全共轭的齿轮副。,连续分度、双面法加工，生产效率高，分度精度好，易于干切削。,粗精切一次完成，工序集中，工件定位精度好。,加工一个齿轮，摇台往复一次，减少了摇台往复运动冲击。,两台机床、两把刀具可加工 一对齿轮，占地面积小，劳动强度低。,在噪声、强度方面也具有一定优势，见表,1,。,一、,奥利康制锥齿轮的几何设计,1,、齿形,二、,沿节锥方向齿高等高,齿线为延伸外摆线,齿顶收缩,奥利康制锥齿轮的几何设计,2,、概述,1,）旧“奥”制,N,型：,常用锥齿轮，,G,型：,特型齿轮，用于小型传动、传动比小于,3,、用标准到超出图表范围，,HN,型：,与,N,型对应的双曲线齿轮。,HG,型：,与,G,型对应的双曲线齿轮。,常采用,TC,刀盘、,EN,刀盘、,EH,刀盘加工，刀组数,37,，刀盘切向半径作为标准值。,奥利康公司在机床附带说明书中给出了这些型号齿轮对应的设计计算公式，并附带计算卡。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,2,）新“奥”制,不再对齿轮分型，以刀盘名义半径为标准值，常采用,FS,系列刀盘加工，刀盘结构复杂。,采用了刀倾铣齿调整算法，轮坯设计、刀具计算、铣齿调整计算较为复杂，需要用软件来实现。,奥利康公司针对新“奥”制推出了早期的,CDS,软件和目前的,KIMOS,软件。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,3,、基本参数初值确定,大轮分度圆直径：,参照同型号产品，或者采用经验公式,齿数：,小轮齿数应大于,5,，小轮和大轮齿数尽量避免有公因数，且之和不应小于,40,。,模数：,以中点模数作为标准值。,或由大端模数转换,对锥齿轮，初值选取为,（或参考此表）,对硬齿面齿轮,对软齿面齿轮,对准双曲面齿轮，初值选取为,大轮节锥角：,对锥齿轮,对准双曲面齿轮,偏置角,u,0,为齿数比，,E,为偏置距。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,大轮大端节锥距：,对锥齿轮，初值选取为,对准双曲面齿轮，初值选取为,大轮齿宽：,对轻载、中载,对重载传动,小轮偏置距：,对于轿车,对于重载汽车,下偏置降低重心，增加舒适性,上偏置提高中心，增加越野性,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,螺旋角及旋向：,对于锥齿轮,一般螺旋角为,35,左右，采用,35,较普遍。,对于准双曲面齿轮,一般小轮螺旋角取,50,左右，大轮螺旋角在,30,左右。,旋向应根据主动轮的转向确定，应保证在运转过程中两齿轮有互相推开的趋势，使侧隙增大。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,压力角：,压力角过大可增加齿轮的强度，但容易使齿顶变尖，并使轮齿重合度下降。压力角过小，造成齿轮强度降低，一般采用标准压力角为,20,。对于准双曲面齿轮，为保证啮合对称，引入了极限压力角概念，一般工作面（小轮凹面，大轮凸面）压力角小于非工作面（小轮凸面，大轮凹面）压力角。,顶隙系数：,齿顶高为,ha=,1.00,x m,n,，顶隙,c=0.25,x m,n,。,二、,啮合界限点,M,极限法向,n,0,极限压力角,0,（一般为负值）,工作面,非工作面,奥利康制锥齿轮的几何设计,刀盘参数的选择：,一般根据齿轮中点法向模数选择刀盘半径,r,w,；刀组数,z,w,主要影响铣齿效率。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,4,、奥利康锥齿轮几何设计,1,）锥齿轮几何设计,奥利康制锥齿轮几何设计较为简单，待基本参数确定后，依据齿轮的几何关系即可求出。,奥利康锥齿轮几何尺寸,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,2,）准双曲面齿轮几何设计,奥利康准双曲面齿轮几何设计较为复杂，需要循环迭代计算出分锥面上参数，再依据齿,轮的几何关系求出轮坯几何参数。,分锥面上主要,6,个参数：,大轮节锥角,小轮节锥角,大轮参考点节圆半径,小轮参考点节圆半径,大轮参考点螺旋角,小轮参考点螺旋角,迭代准则：,a.,保证两齿面在参考点共轭；,b.,保证节平面上刀盘中心与,两轮分锥顶处在一条直线上,CDS,软件计算依据,（或为保证啮合对称,KIMOS,软件计算依据,）,；,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,奥利康准双曲面齿轮几何尺寸,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,5,、奥利康锥齿轮几何设计中需要考虑的问题,1,）高变位系数选择,一般大轮负变位，小轮正变位，变位系数之和为,0,。,变位系数可根据经验值选取，也可给出初值迭代求解。,负变位：齿顶高减小，齿根高变大，齿根变细；,正变位：齿顶高增大，齿根高减小，齿根变粗；,迭代准则：,使法面当量齿轮的小轮齿顶与大轮齿根滑动系数绝对值之和等于大轮齿顶与小轮齿根滑动系数绝对值之和，以保证两齿面磨损,均匀,。,避免根切。,2,）齿面刮伤和齿底留梗检查,根据相应的要求，可以对计算的参数进行检验（主要是刀齿参数：,刀顶宽、非切削刃齿形角,等），以验证齿面是否会被刀刃刮伤，也可检验出齿槽底部会不会留有刀埂。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,计算检验,齿底留埂一般是由于,刀顶宽过窄,造成，一般为增加刀齿强度，需,要增大刀顶宽度，但注意避免齿,面刮伤！,KIMOS,仿真检查,干涉由于,刀顶过宽,或者,非切削刃齿形角偏大,造成，,应予以避免！,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,3,）小轮分锥角修正,采用跨装支撑时，为了防止根锥角过大而切坏小轮小端支撑轴颈部分，需要修正分锥角。,如果小轮小端无轴颈时，两齿轮分锥角与节锥角相等，不需要对其修正。,小轮分锥角修正,4,）切向变位系数的选择,如果给定切向变位系数初值，可以按照工作面（小轮凹面，大轮凸面）齿形系数相等的准则进行迭代求解出终值，以保证两齿轮寿命接近（均衡两齿轮的强度）,，也可按经验值给出。,二、,齿厚修正,奥利康制锥齿轮的几何设计,5,）小轮齿顶变尖检查,当小轮小端齿顶厚小于,0.3m,n,时（,m,n,为参考点法向模数），齿顶会变尖，影响齿轮的强度，此时需要对齿顶倒坡，切去薄的部分。,小轮小端齿顶倒坡,6,）刀盘干涉检查,对于大面锥角齿轮，当选用刀盘半径较小时，容易产生刀盘干涉，又称“二次切削”。,即刀盘一组刀齿切齿槽时，其它组刀齿切削了齿坯顶锥面，破坏了加工好的轮齿。,为避免二次切削，在轮坯几何设计计算时应进行检查。若有干涉可能，应通过加大刀盘半 径，或者采用刀倾重新进行几何计算。,二、,奥利康制锥齿轮的几何设计,二、,6.,强度校核,齿轮主要失效形式：,轮齿断裂,齿面点蚀,齿面胶合,产生原因：载荷过大,齿面上一些点的疲劳破坏,油温过高,疲劳破坏,重载低速,载荷超过了临界面的强度,接触应力超过了齿面的强度极限,润滑膜破坏，齿,面粘连,奥利康制锥齿轮的几何设计,二、,强度计算标准：,我国,GB10062-1988,锥齿轮承载能力计算和,GB1136-1989,锥齿轮胶合承载能力计算；,国际标准化组织,ISO/FDIS 10300-2000,锥齿轮承载能力计算；,（国内具备）,美国,ANSI/AGMA2003-B97,曲线齿锥齿轮接触强度和抗弯强度计算标准；,德国克林贝格公司,KN3030,摆线齿锥齿轮和准双曲面齿轮强度计算标准；,KIMOS,优先,采用,FVA411,奥利康制锥齿轮的几何设计,二、,强度计算输入参数：（可参阅董学朱教授专著或者,KIMOS,软件）,奥利康制锥齿轮的几何设计,二、,强度计算输出结果：,一般要求弯曲强度安全系数,S,F,和接触强度系数,S,H,都,1,奥利康制锥齿轮的几何设计,二、,强度校核不通过，需要改善几何参数：,为增加齿根强度，需要：,增大模数，减少齿数，减少螺旋角；,增大齿高变位系数，减少根切；,增大齿厚变位系数；,增大法向压力角；,选用小刀盘设计（减小刀盘半径）。,为提高齿面抗点蚀能力，需要：,增大端面重合度；,增大法向压力角；,增大齿数之和；,选用大刀盘设计（增大刀盘半径）。,为提高齿面抗胶合能力，需要：,减小螺旋角；,减小偏置距（对于准双曲面齿轮）。,（,1,）奥利康制锥齿轮的加工原理,1,、加工原理,奥利康制锥齿轮按照假想平面齿轮原理，采用连续分度双面切削法加工。切齿时有三个连续旋转运动，即刀盘、工件和摇台三个旋转运动同时进行，加工一个工件摇台往复一次。铣刀盘和工件的连续旋转使工件获得一定齿数的连续分度，并形成延伸外摆线齿线。摇台的旋转和工件的附加运动结合起来，产生展成运动，使工件得到渐开线齿形。这三个旋转运动结合起来，相当于两个锥齿轮在做啮合运动，其中一个为假想平面齿轮，另一个是被切齿轮，平面齿轮的轮齿为铣刀盘的刀片切削刃的运动轨迹所代替。,分度运动：刀盘和工件连续旋转实现；高速运动,展成运动：摇台转动和工件的附件转动实现；低速运动,加工循环：摇台摆动一次，加工完一个工件；,三、,（,1,）奥利康制锥齿轮的加工原理,三、,齿面形成流程,2,、加工方法,普通全展成法,在旧“奥”制,SKM2,铣齿机上，用,EN,刀盘（或,TC,刀盘）加工锥齿轮采用普通全展成法，即加工小轮和大轮，摇台都做展成运动。切齿时，刀座快速移动到切入位置，采用切入法先轴向进给切至齿深，然后摇台摆动开始展成。,刀倾全展成法,对于新“奥”制，采用,FS,型刀盘及,SPIRON,刀盘加工锥齿轮需要刀倾修正齿面接触区，可采用刀倾全展成法加工。大轮和小轮加工过程中，摇台转动，都有展成运动，齿面由产形面族包络而成。奥利康制铣齿机刀轴可以倾斜，通过刀倾修正齿面接触区。可以同时修正大小轮齿面，也可以只修正小轮齿面。铣齿时，先进刀至齿深，然后展成铣齿；也可以先切入铣齿至齿深，然后开始展成铣齿。,刀倾半展成法,当大齿轮的分度锥角大于,60,或传动比大于,3,时，可以用刀倾半展成法加工。大轮用无展成连续分度切入法加工，摇台只做切入运动，无转动。刀盘沿摇台轴向切入轮坯至全齿深，大轮齿面是刀刃相对于轮坯运动的轨迹曲面，其参考点法面齿廓为直线。用一个与大齿轮近似的圆锥形产形轮以对偶法展成小齿轮，小轮齿廓为曲线。,（,1,）奥利康制锥齿轮的加工原理,三、,（,1,）奥利康制锥齿轮的加工原理,三、,刀倾全展成法 刀倾半展成法,（,1,）奥利康制锥齿轮的加工原理,三、,普通展成法齿面修正原理,利用改变内外刀盘半径控制齿长方向曲率,率，从而使齿长方向上形成局部共轭。,刀倾法齿面修正原理,刀倾后，在齿槽两端切削深度加深，轮齿,两端多切，从而在齿长方向形成鼓形量。,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,常用刀具,三、,EN,刀盘,FH,刀盘,FN,刀盘,SPIRON,刀盘,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,1,、刀具特点,奥利康刀盘为整体刀盘，内外刀回转中心重合，不可调。,刀齿分组、安装在刀盘体的斜槽中,。,每组分粗刀、外刀、内刀，刀具耐用度提高。,取消粗刀，刀组数增多，生产效率高，刀具重磨次数增多。,刀盘分左旋和右旋，刀片排列顺序不同。,左旋刀盘：顺时针旋转，加工左旋轮。,右旋刀盘：逆时针旋转，加工右旋轮。,优点：切削方向从小端到大端，有利于工件的夹紧和毛刺的清除。,左旋刀盘,右旋刀盘,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,2,、刀具设计原理,奥利康刀具刀齿切削刃在刀盘端面上的投影不过刀盘中心，而是与一偏置圆相切。当刀齿半径没有修正时，内外刀刃半径等于名义半径。内外刀齿之间有一定夹角，这个角度与刀齿半径协调配合控制被加工齿轮齿厚。,奥利康刀具刀齿投影偏置,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,奥利康铣刀盘主要基本参数：,刀组数,z,0,刀盘名义半径,r,0,内外刀夹角,wi,内刀齿切向半径,r,bi,外刀齿切向半径,r,ba,内刀齿方向角,0i,外刀齿方向角,0a,1,）刀组数,z,0,的确定,刀组数主要取决于铣刀盘刀座的强度，刀组数越多，则生产效率越高，在选刀盘时，应避免 刀组数与被加工工件齿数有公约数。,2,）刀盘名义半径,r,0,的确定,对 旧“奥”制，刀盘名义半径的选取取决于刀盘半径计算值，然后选择与计算值接近的标准刀盘。,对新“奥”制，刀盘名义半径的选取取决于齿轮参考点的法向模数，参考图表进行选取。,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,3,）内外刀夹角,wi,的确定,理论内外刀夹角,:,w0=180/z,0,按照理论内外刀夹角安装刀齿，内外刀齿名义半径为,r,0,，被加工的齿轮在参考点法向截 面内齿槽与齿厚宽度相等，并且两齿面曲率半径相等，齿面完全共轭。,为了保证被加工齿轮要求的齿厚，并使一对齿轮副局部共轭，实际刀盘内外刀夹角往往与理论值不等。奥利康刀盘内外刀夹角由刀盘鼓形量,F,值决定。,对,EN,刀盘，刀盘有三种,F,值，,内外刀齿实际夹角为,:,w0=(180-F)/z,0,对,FS,刀盘，刀盘常数,F=50,，,小轮刀盘内外刀齿实际夹角为,:,w0=(180,-,F)/z,0,大轮刀盘内外刀齿实际夹角为,:,w0=(180+F)/z,0,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,4,）内外刀齿切向半径的确定,由于内外刀盘实际夹角与理论值不等，角度之差,引起冠轮齿厚角增量为,p,冠轮法向齿厚增量为,S,np,刀齿切向半径修正量为,rb,。,S,np,=,m,n,z,0,/360,=,F,/,z,0,rb=,m,n,F/720,大轮凸面：,r,bi2,=r,b,-r,b,-0.5,S,-0.25j,n,大轮凹面：,r,bi2,=r,b,+r,b,+0.5S+0.25,j,n,小轮凸面：,r,bi1,=r,b,-r,b,+0.5S-0.25,j,n,小轮凹面：,r,ba1,=r,b,+r,b,-0.5S+0.25,j,n,5,）内外刀齿方向角的确定,内外刀齿在刀盘端面投影相切的,偏置圆半径为,E,b,=0.5m,n,z,0,。,内刀刀齿方向角：,0i,=arctan,（,E,b,/r,bi,）,外刀刀齿方向角：,0,a,=,arctan,（,E,b,/,r,ba,）,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,3,、,EN,型刀盘结构,1,）,EN,刀盘特点,EN,型刀盘刀组数为,37,，每组刀有粗刀、外刀和内刀三把刀片。,刀片排列顺序是：粗切刀片在最前面，外精切刀片在中间，内精切刀片在最后。,粗切刀位于最小半径上，粗切刀扭矩小，为提高生产效率可用较高速度，改善齿面光洁度。,切削方向从小端到大端，便于去毛刺。,刀齿采用铲背式结构，重磨次数少。,EN,型刀盘适用于组合切削法（刀具先轴向进给切至齿深，然后摇台摆动做展成运动）加工锥,齿轮。,2,）,EN,刀盘结构,EN,刀盘实物图,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,1-,刀座,2-,平垫片,3-,紧刀螺钉,4-,斜垫片,5-,内六方螺钉,6-,调整螺钉,7-,刀盘体,8-,刀盘安装螺钉,9-,外刀压紧垫片,10,外精切刀片,11-,内刀压紧垫片,12-,内精切刀片,13-,粗切刀片,14-,粗刀压紧垫片,EN,刀盘结构图,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,3,）刀齿形状,h”,-,刀节点至刀顶距离,hp-,突角高度,t,ba,-,精切刀节点处刀宽,t,bv,-,粗切刀节点处刀宽,s,bv,-,粗切刀刀顶宽,hv-,粗切刀片压低量,hw-,精切刀顶至刀盘安装基面的距离,EN,刀齿形状及安装,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,4,）刀盘标记,EN5-88L F48 V98 B21 E19.5,EN5,-,刀齿组数为,5,的,EN,型刀盘。,88L,-,刀盘名义切向半径为,88mm,，左旋刀盘，加工左旋齿轮。,F48,-,鼓形值,F,为,48,，用来确定内外刀实际夹角。,V98,-,确定粗刀片,V,与外精切刀片,A,之间的夹角，,wv,=(V+0.5F)/z,0,B21,-,刀盘槽宽为,21mm,。,E19.5,-,刀盘槽中央到刀盘旋转中心的距离为,19.5mm,。,5,）刀齿的刃磨,在专用磨刀机或者专用夹具,SKN,上,重磨前刀面，重磨后，刀齿要调整（,SKK,）。,EN,（,TC,）刀齿的刃磨,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,4,、,FS,型刀盘结构,1,）,FS,刀盘特点,FS,型刀盘刀齿采用尖齿刀条，每组刀有粗刀、外刀和内刀三把刀片。,左旋小轮刀盘顺时针旋转，刀片按粗刀、外刀、内刀逆时针排列。,右旋小轮刀盘逆时针旋转，,刀片按粗刀、外刀、内刀顺时针排列。,左旋大轮刀盘顺时针旋转，刀片按外刀、粗刀、内刀逆时针排列。,右旋大轮刀盘逆时针旋转，刀片按外刀、粗刀、内刀顺时针排列。,刀组数比,EN,刀盘多，生产效率高。,圆周方向刀槽倾斜。,刀盘为装配体。,小轮内外刀夹角为（,180-F,）,/z0,；,粗刀与外刀夹角为,98/z0,；,大轮内外刀夹角为（,180+F,）,/z0,；,粗刀与外刀夹角为,132/z0,；,FS,刀盘转向及刀齿排列,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,2,）,FS,刀盘结构,FS,刀盘标记：,FS13-88 L1 1.5-4.5,，,FS13-88 R2 1.5-4.5,。,FS,刀盘实物图,FS,刀盘结构简图,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,3,）,FS,刀盘刀齿的安装,hw0-,刀齿节点高度,H,M,-,刀盘厚度,r,0,-,刀盘名义半径,d,-,刀槽偏置角度,g,A,-,外刀刀槽基距,g,I,-,内刀刀槽基距,HB-,刀条厚度和宽度,FS,刀盘刀齿安装,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,4,）,FS,刀盘刀齿结构,三、,FS,刀盘刀齿结构,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,5,）刀齿的重磨,奥利康,B5,磨刀机,磨刀砂轮及磨刀示意图,三、,奥利康,SKB,磨刀机,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,5,、,SPIRON,型刀盘结构,1,）,SPIRON,刀盘特点,SPIRON,型刀盘刀齿采用尖齿刀条，每组刀有精切外刀和精切内刀两把刀片。,左旋刀盘顺时针旋转，右旋刀盘逆时针旋转，刀片按外刀、内刀交错排列。,刀组数比,FS,刀盘多，生产效率更高。,圆周方向刀槽倾斜，每把刀片两个压紧螺钉，夹紧刚性和稳定性好。,刀盘为整体刀盘，在刀盘上高精度线切割封闭刀槽。,2,）,SPIRON,刀盘结构,SPIRON,刀盘标记为：,SPIRON 17-88 R,。,SPIRON,刀盘实物,SPIRON,刀盘结构简图,三、,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,3,）,SPIRON,刀盘参数,三、,刀齿在刀盘上的尺寸,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,3,）,SPIRON,刀盘参数,三、,刀齿切削刃参数,（,2,）奥利康制锥齿轮加工刀具,4,）刀齿的重磨,磨刀砂轮及磨刀示意图,奥利康,B27,磨刀机,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,1,、机床加工模型,1,）机床几何模型,奥利康摇台式机床几何模型,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,2,）切齿数学模型,基本加工参数为：,i,基本刀倾角,j,基本刀转角,Sr,径向刀位,q,角向刀位,Em,垂直轮位,Xb,床位修正量,Xp,水平轮位修正量,m,安装角,mp,滚比,奥利康摇台式机床切齿加工数学模型,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,3,）切齿调整计算（基本加工参数）,根据,CDS,提供的资料，由小轮鼓形量,LB1,和大轮鼓形量,LB2,求出鼓形量刀倾角。,刀倾法切齿加工数学模型,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,3,）切齿调整计算（基本加工参数）,展成法切齿加工数学模型,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,2,、机床调整参数,1,）刀盘定位参数,刀盘偏心角：,用来调整径向刀位，控制齿轮螺旋角。,刀倾转角：,用来调整刀倾角大小，修正齿面接触区。,刀转角：,用来调整刀倾方向。,摇台角：,控制摇台摆动的范围，有展成起始位置摇台角、参考点摇台角、展成终止摇台角。,2,）轮坯定位参数,安装角：,刀倾后，不再等于节锥角。,垂直轮位：,轮坯轴线相对摇台中心的垂直方向偏置，右旋轮向上取正，左旋论向下取正。,水平轮位：,机床中心至工件主轴端面的距离，由安装距、水平轮位修正量、夹具长度决定。,床位：,保证齿深，摇台沿轴线相对轮坯的位移。,3,）切齿工艺参数,分度交换齿轮：,确定刀盘与工件之间的相对运动，保证连续分度。,差动交换齿轮：,确定摇台与轮坯之间的相对运动，保证展成运动。,切削速度：,刀盘的转速。,展成进给量：,刀盘转一周摇台转动的角度。,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,3,、加工机床,1,）,SKM2,机床,组合切削法：,轴向进给切槽；,摇台摆动展成齿面；,刀倾角最大,3,，用来避免二次切削,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,2,）,SM3,机床,三、,最大刀倾角为,163,可用刀倾全展成法加工,不能用刀倾半展成法加工小轮,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,3,）,S20,机床与,S35,最大刀倾角,35,，可用刀倾全展成法和刀倾半展成法加工。,奥利康,S20,机床 奥利康,S35,机床,（全数控）,三、,（四轴数控）,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,4,）,C28,机床,6,轴数控铣齿机，可以干切加工,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,5,）,C50,机床,六轴数控铣齿机，立式刀盘主轴结构，可以干切,三、,（,3,）奥利康制锥齿轮加工机床,6,）,YK2260D,机床,三、,成形法加工大轮；,可以湿切和干切；,（,4,）奥利康制锥齿轮加工及调整,1,、加工工艺,1,）鼓形量的形成,齿长方向修形,：采用刀倾方法，形成齿长方向的鼓形,;,或采用刀齿半径修形,.,齿高方向修形：,改变刀刃形状，或者改变加工时垂直轮位。,三、,刀倾修形,刀刃修形,（,4,）奥利康制锥齿轮加工及调整,2,）接触区修正,延伸外摆线锥齿轮采用两刀法加工，一般从动轮加工到调整卡给出的尺寸，主动轮要根据齿轮测量机的齿貌形状进行接触区调整。,对于直径,200mm,左右的中等汽车齿轮，通常将工作面接触区调到齿面中部，热处理后接触区位置大致不变，但会有所加长；非工作面接触区热处理后会往大端移动，因此最初可将被动侧的接触区做在齿长中部略偏小端。具体的热前接触区位置和形状，应该根据热处理试验及加载试验的结果确定。,三、,（,4,）奥利康制锥齿轮加工及调整,常见的接触区修正：,交叉接触：,需改变螺旋角，将一侧接触区移离小端，另一,侧接触区,移离大端。,跛足接触：,需改变主动齿轮的实际压力角，将一侧接触,区移向齿顶，另一侧接触区移向齿根。,小端接触：,需要增加一侧螺旋角同时减小另一侧螺旋角，,将双侧接触区同时移向大端。,三、,（,4,）奥利康制锥齿轮加工及调整,常见的接触区修正：,齿根接触：,需同时减小双侧压力角，使接触区移向齿顶。,齿顶接触：,需同时增加双侧压力角，使接触区移向齿根。,大端接触：,需要增加一侧螺旋角同时减小另一侧螺旋角，,将双侧接触区同时移向小端。,三、,（,4,）奥利康制锥齿轮加工及调整,3,）数控加工循环,采用数控机床加工从动齿轮时，一般采用进给位置和切削厚度来控制切削进给速度，成形法加工常给定,4,个切入位置和两个刀具转速。机床在粗切转速下从一个位置切入到下一个位置，切入速度因切削厚度的不同而不断变化。到达精切位置后，机床退回一定距离，刀具速度变化到精切转速切入到全齿深，到达全齿深后延迟一段时间，确保所有刀片通过每一个轮齿。,加工主动轮或滚切法加工从动轮时，可分为三个阶段：,切入进给阶段：,同成形法一样，刀具在粗切速度下分几步依次切入到粗铣齿深。,采用粗切速度展成加工整个齿槽：,刀具切入到粗铣齿深后开始展成运动，从切入位置展成 到工件的大端。,采用精切速度展成加工整个齿槽：,粗切展成结束后，刀具进给到精铣齿深，以精切速度展成到工件的小端。,三、,奥利康制锥齿轮齿面设计,1,、加工数学模型,四、,由齿轮啮合原理及坐标变换可以获得工件齿面方程,r,w,(,u,),奥利康制锥齿轮齿面设计,2,、数值齿面,四、,由旋转投影关系可得,牛顿,-,拉菲森算法求解,齿面离散化,奥利康制锥齿轮齿面设计,四、,大轮齿面,小轮齿面,奥利康制锥齿轮齿面设计,3,、齿面变形,四、,基本加工参数变化,偏差曲面,奥利康制锥齿轮齿面设计,四、,齿面偏差分析,奥利康制锥齿轮齿面设计,四、,齿面拓扑变形,齿面拓扑多项式表示,齿面偏差都可由多项式表示,最小二乘法求解超定方程组，可判断加工参数对齿面变形的影响系数。,奥利康制锥齿轮齿面设计,四、,奥利康制锥齿轮齿面优化,四、,齿面匹配,齿面相对间隙,（,EaseOff,）,齿面接触区,奥利康制锥齿轮齿面优化,四、,齿面相对间隙,螺旋角修正,压力角修正,齿长鼓形修正,齿廓鼓形修正,齿面挠率修正,奥利康制锥齿轮齿面优化,四、,齿面相对拓扑构建,目的：获得小轮目标齿面,小轮实际齿面与目标齿面之间的偏差,奥利康制锥齿轮齿面优化,四、,求出齿面偏差,奥利康制锥齿轮齿面优化,四、,优化目标函数,基本参数修正量,奥利康制锥齿轮齿面优化,四、,原始接触区,优化后接触区,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,1.CNC,齿轮测量中心模型,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,1.,测量路径规划,2.,测头布局,规划测量区域,规划测量路径,节锥角大的齿轮采用直角弯测头,节锥角小的齿轮采用直测头,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,1.,测头中心理论位置,S,w,-,齿轮坐标系,S,c,-,测量坐标系,测量时测头中心理论位置,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,2.,齿面误差计算,A1-,理论测头中心位置,B1-,实际测头中心位置,A-,与,A1,相对应的齿面上的点,B-,与,B1,相对应的齿面上的点,齿面偏差方程：,牛顿拉菲森求解,B,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,3.,齿面误差测量,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,4.,齿面误差修正原理,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,4.,齿面误差修正原理,奥利康制锥齿轮齿面测量,四、,4.,齿面误差修正模块,-KOMET,奥利康制锥齿轮加工及调整,四、,奥利康制锥齿轮数字化闭环制造系统,四、,奥利康制锥齿轮加工及调整,四、,奥利康制锥齿轮数字化闭环制造系统,四、,报 告 完 毕,谢谢大家！,