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信息化背景下螺旋锥齿轮加工工艺及质量探究

发布时间:2023-01-09 | 来源:科技经济市场 | 作者:
 为提高螺旋锥齿轮加工工艺,保证其生产中产品的控制质量,文章从螺旋锥齿轮应用优势着手,在了解螺旋锥齿轮结构的同时,从传动效率、传动比、工作可靠性、使用寿命等方面展开分析,分析其使用价值。螺旋锥齿轮的齿面状态为弧形结构,加工过程中不同位置上螺旋角会发生变化,使得加工质量控制存在不确定性,因此,机械工作的优化及升级很有必要。

  目前,在我国运输行业的不断发展过程中,不同领域的价值创建、产品升级等工作都需要螺旋锥齿轮加工技术的支持。但是,由于螺旋锥齿轮的结构涉及大量的几何参数知识。因此,在实际使用过程中,需要相关人员投入大量精力来完成检验工作,包含设计、制造、检测等环节。在不同的应用环境中,螺旋锥齿轮的应用名称也不同,如螺伞锥齿轮是一种可以展开传动工作的零件,其主要特点为传动平稳、噪声控制难度低等,且在传动质量、承载能力、圆弧重叠系数、圆弧重叠系数稳定性等方面可以保持在较高的水平。

  一、螺旋锥齿轮加工机床构成

  如图 1 所示,螺旋锥齿轮各部分的连接主要是通过传动链联动实现的,主要有床身、摇台、刀倾刀转体、工件主轴箱、床鞍、展成机构、进刀机构、分齿机构等。在展开加工工作之前,设备使用人员需明确机床状态,利用调整卡了解各部位的位置。

图1 螺旋锥齿轮加工机床结构

  刀具位置的调整

  q:摇台角。以摇台中心为基准点,刀盘中心所转过的角度。

  s:径向刀位。确定摇台中心并将其作为基准点,计算刀盘中心偏心距离,齿轮螺旋角的数值受其影响。

  i:刀倾角。刀盘倾斜角度与轴线重叠轴线,铣刀刀齿压力角调节,解决切齿节锥压力角变化的问题,减少之后其产生的影响。

  j:刀转角。刀轴在回转的状态下产生的角度数据,通常情况下其为刀轴倾斜状态下发生的变化,刀轴与固定的清下角度重合后,刀倾斜的方向也得以矫正。

  工件位置的调整

  XP:水平轮位。摇台中心线、工件主轴箱呈交叉状态,交点位置确定后,与工件箱主轴端面对应,产生的距离为修正压力角,可用来调整水平轮位。

  Em:垂直轮位。轮坯中心线与摇台中心线相交之后,两者形成垂直距离,在加工双曲线的过程中可以被用在修正齿高方向,并控制曲率数值。

  γm:轮坯安装角。在安装工件箱调整装置的过程中,角度可根据实际情况改变,从而满足齿根曲面的加工需求。两个齿面的加工要求中,采用刀盘切削方式为主可高效完成工作,即刀盘刀尖平面、根锥面呈相切状态。

  Xb:床位。在移动工件箱过程中,以中心线为基准,根据实际移动的距离情况调整切齿深度,从而便于工件轴撤出并完成分度工作。

  刀具与工件的协同位置关系

  滚比挂轮:明确滚比数值,保证摇台、轮坯等工作质量。

  切速挂轮:旋转速度控制,铣刀盘转动频率控制。

  分齿挂轮:齿后工件轴的分度,完成切割工作。

  摆角挂轮:摇台摆动角度确认,起始角、终止角挡块确认。

  进给挂轮:进刀速度控制。

  专业技术人员应用设备时,以调整卡中标准数值为参照,刀盘参数的确定后可为机床施工提供相应的建议,以保证刀盘选择的科学性。调整工作落实完成之后安装毛坯和刀盘,并完成对接环节,随 后进行逐齿加工。

  在螺旋锥齿轮切齿的加工过程中,运用信息化技术可有效提升主轴刀盘的运行精准度,明确刀盘的角度,从而更好地进行工作。刀盘处于公转状态时,切削刃也被称为是产形轮,主要运行原理为在机床摇台转动时,被切齿轮相啮合,啮合状态下刀具加工形成一个齿面,再完成一个齿的加工工作后,摇台中心确定,工件远离,进行退刀环节,刀具退回原点(见图 2)。

图2 螺旋锥齿轮切齿加工零部件构成示意图

  二、螺旋锥齿轮加工工艺

  五刀法加工

  在应用螺旋锥齿轮加工技术中,五刀法的普及性较高,其也被称为固定安装法。随着世界运输行业不断发展,车辆加工行业展现出蓬勃发展的趋势,齿轮加工技术作为其中最重要的一种技术,也发生了变革。五刀法应用的区域为在小轮两侧面展开调整工作,使两者保持一定的距离,且不会相互影响。与此同时,实用技术也在不断的应用中走向成熟。在面向需求量较大的生产中,每一组的机床使用数量都随之增加,替班为 5 台以上为佳,加工齿轮需要进行 5 次以上的装卸环节,调整转换时间也随之延长。而运用信息化技术可以有效针对此种情况进行调节,结合智能化技术提高其运转效率,促进提高施工速度。

  两刀法

  信息化技术下,在副分度锥角不变位的情况下,运用两刀法可以达到节锥角重合的目的。小轮凹面运转过程中,主要是应用原单面法加工,并完成参数的调整工作。而在齿数和螺旋角较小的状态下,传动、变位等问题的限制控制能力有限。在展开两刀法加工工作中,小轮凹面的机床参数调整仍旧使用单面法落实。而随着加工接触区域的调整,小轮凹面加工工作的展开也不再是难题。实际加工过程中通常采用小组形式,即共同使用两台机床,操作人员只需完成齿轮的装卸工作即可,加工时间较短,生产效率可得到保证,适用范围也更加广泛。

  数控技术

  信息化技术下,在制定螺旋锥齿轮铣齿机数控系统软件方案中,螺旋锥齿轮齿面运动的方式具有特殊性和复杂性,具体应用围绕数控系统的使用与升级展开,专用数控系统的优势更强,能够保证加工的效率和质量。因此,利用信息化技术实现了数控软件的优化与升级,可以在远程完成设备的参数输入工作,并计算出加工中的数据,以自动化的形式生成代码,从而提高加工工作操作质量。

  其中,数控加工工艺流程主要先通过机床调整参数,再进行刀盘参数的输入,结合工艺参数输入落实加工代码的书写,并展开对刀、试切,同时对解除区域展开对滚检查并确定该流程是否合格。如果符合标准,则可完成该项任务;而如果不合格,则需通过重新调整并展开新一轮的加工工艺分析,具体展开的点主要围绕代码加工程序方面,因为数据和内容的调整可以为设备整体运行效率的提高打下基础。

  在加工齿轮时,不同类型参数也各不相同,其中,刀盘参数、机床调整参数等数据存在一定的差异。大轮采用展成法、成型法两种加工方法,小轮则采用刀倾法、变形法两种加工方法。为有效提升参数的规范性,可以利用调整卡完成调整工作。图 3 为数控软件加工架构图,可见,螺旋锥齿轮数控加工模块之中,应用层主要被分成了三个部分:数据的输入及管理、刀位点的计算、数控程序。这几部分以输入输出循环的形式展开工作,由数据输入及管理模块流出,再由数控程序生成模块收回,形成良性循环。信息化技术下,数控软件之中设备操作者可有效了解各个模块的连接情况,以减少事故问题的发生。

图3 信息化极速侠数控软件加工架构图

  三、螺旋锥齿轮加工质量分析

  变形出现的原因

  螺旋锥齿轮加工质量控制中,热处理变形包含的主要内容为轮坯变形、轮齿变形等。热处理后,螺旋角与齿侧间隙得到控制,此时,压力角也将出现各种变化,且会引起齿面的变化,齿轮之间的噪声随之变大,将影响操作车间内人员的健康。在展开处理工作中,检测人员可以通过齿轮副轮坯参数进行分析,以明确参数调整标准(见表 1)。

表1 齿轮副轮坯参数数据

  解决方案对比

  热处理过程中,为防止螺旋锥齿轮存在变形问题,可提升齿轮制造的精度,控制方式主要为反复试验的方式。实际应用中相关人员可从切齿调整和热处理变形试验两个方面进行调整,进而确定处理中的技术应用标准。首先,切齿计算,完成大齿轮切制环节,控制齿轮之间的距离,需要注意的是材料热处理后,根据其变化规律完成选定工作,需有效拉大齿轮侧面之间的距离。其次,滚动检验机的运转之中,保证其处于成对的运转状态,并记录齿面接触区与齿侧之间的间隙情况。最后,完成热处理工作后,需同步落实测量记录工作,记录标准格式以热处理前的格式为准。同时,二者可完成分析与对比的工作,并直接获取热处理之后齿轮的变形问题,若其中的技术要求无法得到满足,就需要通过切齿的调整进行多次的热处理变形实验,并保证其达标。

  四、结束语

  在了解螺旋锥齿轮技术的应用优势时,分析需要注意的部分,并为之后加工工艺的应用与升级打牢基础,实现信息化技术与螺旋锥齿轮技术的高度融合,最终实现技术发展目标。

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