1、滚齿机加工鼓形齿轮的仿形法【摘 要】齿式联轴器是可移动刚性联轴器中，用处最广泛的一种联轴器。为改善因接触应力增大，磨损加剧以致早期损坏的情况，我们常把齿式联轴器齿轮的制成鼓形齿。本文论述了在普通滚齿机上安装伺服系统，将 y38 滚齿机加工鼓形齿轮的仿形法。 【关键词】仿形法 鼓形齿轮 y38 滚齿轮 齿式联轴器是可移动刚性联轴器中，用处最广泛的一种联轴器，它是利用内外齿啮合以实现两半联轴器的连接。允许被连接轴有一个不大的偏转角，而直齿形联轴器当外齿轮与内齿圈相对偏转时，形成齿端点接触，造成接触应力增大，磨损加剧以致早期损坏。为改善这种情况，我们常把齿式联轴器齿轮的制成鼓形齿。当两轴有相对角位移
2、时，鼓形齿可以避免齿端点接触，改善啮合面上压力分布的均匀性并可增加许用角位移。由于鼓形齿性能好，已被广泛应用于 炼铁、炼钢、轧机中的部件。但鼓形齿齿形是一小段圆弧，给加工带来不便，必须用有专用加工设备，目前新设计的数控滚齿机都已采用鼓形齿，这些设备成本高，造价高，是普通滚齿机的几倍。而普通的滚齿机只能加工直齿，正是由于普通滚齿机的加工单一性，造成普通滚齿机设备闲置，资源浪费。我们采用在普通滚齿机上安装伺服系统，仅仅是几千元的费用，就能达到造价百万元的数控滚齿机加工鼓形齿的效果。 改装的方法如下： 利用液压仿形法。在一台国产 y38 滚齿机上，利用液压伺服系统的原理，改装了径向走刀传动系统，使滚
3、刀在轴向走刀的同时，又按预定轨迹作径向进给，即滚刀的复合走刀运动为圆弧从而加工出鼓形齿齿形。一、原理 为了使滚刀在垂直走刀的同时按预定轨迹径向走刀，在刀架上装置一块模板，模板随同刀架升降并随同立移动，在床身导轨上装置液压伺服阀，在立柱进给丝杠上装置液压缸，缸体固定在床身上。伺服阀采用正开口四边滑阀，有单独的供油装置供给压力油。由于液压缸左右油腔面积相等并通过伺服阀的四个控制边 s1、s2、s3、s4，既与压力油相通又与回油相通。当模板与滑阀阀芯接触并压下一定距离使阀芯在中间位置时，液压缸的左右油腔压力相等。活塞不动，处于平衡状态。当模板推动阀芯时，如推动阀芯向左移动，这是 s1 和 s3 减小
4、，s2 和 s4 增大，液压缸左腔压力增大，右腔压力减小，因此活塞从左向右移动，反之从右向左移动。活塞移动时通过进给丝杠推动立柱移动。作径向进给。同时带这模板一起移动，因此立柱移动后，模板与滑阀退离接触（或压进）使系统中心恢复平衡。立柱停止完成反馈过程。而立柱的移动距离等于模板推动滑阀阀芯移动的距离。因此在滚刀沿齿轮轴向走刀的同时，能按照模板的弧形作径向进給，从而仿形加工出鼓形齿形。 二、结构设计 1.油缸 是空心双出杆活塞油缸，立柱进给丝杠从活塞中心空穿过，用螺母锁紧，这一结构保证了当油压推动活塞时带动丝杠一起移动，同时立柱的机动和手动进给仍可用原机床的传动机构带动，与液压传动互不干涉。当加
5、工鼓形齿轮时，先开动机动进给，使滚刀接近工件，然后用锁紧螺母将丝杠，与螺母伞齿轮锁紧，以消除丝杠、螺母之间的间隙对鼓形齿加工精度的影响。需要指出，在加工鼓形齿轮时，由于在工件齿宽中线以上时，滚刀是逐渐后退，过了中线，滚刀转为逐渐前进，由于进给方向变换，因此传动系统如果存在间隙，将会造成加工误差。在鼓形齿加工过程中，不再使用原机床机动和手动进给机构，只用液压系统，先转动手轮.通过丝杠使滑阀移动到阀芯与模板接触并压下一段距离达到平衡状态，当再转动手轮使滑阀移动时，立柱也随之移动同样的距离，用这种方法可以控制吃刀和退刀，由于活塞行程有 50mm，对加工模数 10 以下的齿轮所需的吃刀深度是足够的，当
6、需要改换加工普通圆柱齿轮时，可以不必拆除液压缸，只需将活塞移动到左端与油缸盖相靠垫上两半剖分垫，用螺母锁紧，即可与普通滚齿机一 样使用。 2.模板装置 鼓形齿轮实际上是一个变位量沿齿宽方向连续变化的齿轮，刀具的位移量应等于齿轮变位量，因此滚刀的运动轨迹应是半径为 R 的圆弧，可见模板圆弧半经也是 R.另外，模板的圆弧两端应有一段直线部分，以保证滚刀切入和切出 行程滑阀阀芯与模板不脱离接触。 模板应安装到刀架上，应能随同刀架升降，并能方便地调整高低位置。当加工鼓形齿轮时，为了保证鼓形量对称于齿宽中线（要求中线偏移不大于0.5mm)，需要使当滚刀轴中心线对正工件齿宽中线时，模板的圆弧中心对正滑阀阀
7、芯。 3.液压伺服阀 为了保证鼓形齿加工精度，要求控制系统的灵敏度高，也就是推动阀芯的力要小，克服负载的作用力要足够大，随着阀芯的微小位移，立柱能作出反应，这主要决定于伺服阀的精度，为此阀芯与阀套要采取配作加工，保证经向间 隙不超过 0.005mm.四个控制窗孔要达到最理想状态。三、特点 1.精度较高 由于利用了液压伺服系统的放大作用，控制滑阀位移的力很小，不过几公斤。因此装置的本身不会有变形，而能够把模板的弧形准确的传递刀工作机构上，得到足够大的作用力，可以用调整供油压力的大小很方便地达到。 2.机床的操作、调整方便 用这套装置加工鼓形齿轮，与在普通滚齿机上加工圆柱齿轮，操作上没多大区别。所
8、用工时也基本相同，对于不同尺寸和模数的鼓形齿轮加工，除模板专用外，具有万能性，即适用于成批生产，也可用于单件小批生产。 3.机床的改装不大 一般机械制造厂都能办到，对于其他型号的滚齿机，包括立柱移动式和工作台移动式的都适用，它的原理也可以移植于研磨机，用以加工俢缘齿轮。改装后的滚齿机，还能够加工普通圆柱齿轮，不需要作大的改动。 用这套装置加工的鼓形齿轮精度不低于级 8-8-7，齿面光洁度达到 6级。 四、使用情况 调查表明，在轧机上使用鼓形齿联轴器由于偏转角大，工作条件繁重，特别是在转速高的情况下，磨损迅速，寿 命低。解决这一途径是： 1.增大模数，在按装尺寸一定时，可以适当减少齿数。 2.采用加工后表面热处理，从而提高齿面硬度到 HRC48-52，以增加耐磨性。 通过解决这一途径加工出的鼓形齿联轴器，现已在炼铁、炼钢、轧机中广泛使用，受到许多用户的好评。
