數控錐齒輪銑齒機的滾切修正

摘 要：在普通數控銑齒機上采用滾切修正法也稱變性法加工工件，改變已往的搖臺與工件以固定的滾比運動，而使搖臺與工件之間實時變化的滾比作滾切，加工出的工件接觸區有了很大的改善，從而對減少齒輪的嚙合噪音，提高齒輪使用壽命，起到了很好的效果。

關鍵詞：數控銑齒機 滾切修正 滾比 接觸區

中圖分類號：TG61 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-082-02

隨著數控銑齒機的快速發展，很多高端數控銑齒機自然采用帶有刀傾機構的設計，而很多普通數控銑齒機將會被擱置，機床的換代會增加生產廠家的成本，利用有限資源，降低成本，在普通數控機床上采用滾切修正法加工達到高端數控銑齒機的同樣修正效果，是我們所做的工作。

1 帶有搖臺的銑齒機結構

銑齒機結構可分成帶有刀傾機構和不帶刀傾機構。

帶刀傾機構的銑齒機結構如圖1所示，搖臺2上裝有刀傾機構4，刀盤中心到搖臺中心的距離可以通過偏心機構3調整，工件裝在旋轉軸10上，工件機床安裝根椎角、水平輪位及垂直輪位都需要使用相應的機構9、7和10進行調整。搖臺帶動刀盤5運動形成產型輪，輪坯與產型輪作展成運動形成齒面，機床加工時刀傾機構的偏角補充到根椎角的變化中以作修正。

2 滾切修正的數學模型

因刀傾機構在機械結構上非常復雜，本文所述的滾切修正是施加在沒有刀傾機構的普通銑齒機上的。

如圖1所示，如果搖臺上沒有刀傾機構4，則刀體5直接裝在偏心機構3上，搖臺2的旋轉將帶動刀盤5在一個平面內旋轉，滾切修正的工作原理就是在加工過程中不斷變化搖臺旋轉速度修正齒輪接觸區。

這里搖臺2為旋轉軸，命名為X軸，工件裝在旋轉軸10上，命名為Y軸，搖臺箱體1為直線進給軸Z軸。

采用普通滾切法加工時，根據機床調整卡調整機床安裝根椎角，加工時搖臺轉動一個擺角為搖臺擺角，工件同時按滾比轉動一定角度，在這個過程中工件和搖臺轉動都是勻速的，搖臺和工件是按固定滾比速度旋轉。

采用滾切變性法加工時，同樣根據機床調整卡調整機床安裝根椎角，工件轉動是勻速的，但搖臺的擺動不是勻速的，而且搖臺起始角度和結束角度也發生變化。其詳細情況如下。

如圖2所示為加工某一個工件時搖臺擺角示意圖，為搖臺角（即刀盤加工弧齒錐齒輪中點時所在位置），為搖臺擺角（即機床加工弧齒錐齒輪時的擺動角度），為刀盤中心，所在位置正好是搖臺角大小。一般情況下，搖臺擺角會平均分配到搖臺角的兩側，即為圖中所示情況（也有不同的角度分配方法，但在計算滾切變性角度時公式通用）。設定搖臺為順時針旋轉，則在搖臺轉動過程中從到，設在他們中間時搖臺的轉角為，實際的搖臺角度為，則有

（1）

現在，加入滾切變性機構，設k為滾切變性機構的系數，有公式滾切變性參數公式

（2）

此公式中相對于搖臺角來計算的（即為實際搖臺角角度與的差值，起步方向為負，過后為正），在公式（1）中為相對于的變化量用它代替公式（2）中，就有滾切變性機構實際的搖臺角度為

（3）

可以看出滾切變性機構的旋轉角度與普通方法不一樣，如果普通方法角度勻速變化，則它的角度以k為參數的加速或減速變化，它的滾比也就發生了改變。為了在加工齒中點時保證滾比和壓力角不變，則加工起始角度就要變化，以使在普通方法加工齒輪中點是滾切變性方法也能加工齒輪中點，令，則初始角度為

（4）

同理可得結束角度為

（5）

考慮到搖臺還有逆時針旋轉，公式應為

（6）

初始角度的公式（5）和結束角度的公式（6）做相應的正負號變化即可，如果搖臺擺角不是平分在搖臺角q的兩面，只要用相應角度代替公式（5）和公式（6）中，公式（4）、（5）、（6）同樣適用。

3 加工程序示例

設定搖臺順時針旋轉，切削齒槽下齒面，搖臺擺角為R365，搖臺角為R366且將R365均分，滾切變性系數為R369，工件擺角當量R371，總切削步數R377，普通滾切法時搖臺擺角當量為R372，示例采用直線插補法編寫加工程序。

按公式（4）和（5）計算出加工起始角和 加工結束角

R376=1；當前切削步數

R375=R376-1；上一步步數

MA1：

R380=R366-（（R375×R372-R365/2）+R369×（R375×R372-R365/2）× （R375×R372-R365/2））

R381=R366-（（R376×R372-R365/2）+R369×（R376×R372-R365/2）×（R376×R372-R365/2））

R402=ABS（R381-R380）；搖臺角度增量

G91 G01 G64

X=R28×R402Y=R28×R371 F=R7 R28下滾；R7進給速度

R376=R376+1

IF R376-R377<=0 GOTOB MA1

4 結論

我們在YKT2250銑齒機上做了相應實驗，與普通滾切法加工相比，接觸區有了明顯改善。

如圖3所示：用滾切法加工的大輪接觸區；圖4所示的是用滾切修正法加工的大輪接觸區，可以看出圖4所示的接觸區分別由齒根和齒頂移向齒的中間，接觸區卻有了很大改善，降低了齒輪嚙合的噪聲，提高了齒輪的使用壽命。

在做固定調整法（大輪采用成型法小輪采用滾切法加工）實驗后也有同樣結論，接觸區有很大改善，消除了對角線接觸等不利于齒輪嚙合的接觸區形式，也讓機床調整更加方便。

參考文獻

[1]凱特赫斯基·皮斯馬尼克，著.錐齒輪加工機床[M].天津齒輪機床研究所科技情報組，譯.