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齿轮加工机床/刨床 |
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插削齿轮的运动精度及提高精度的措施 |
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作者：北京齿轮总厂 吴修义 |
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在齿轮批量生产中，由于检验工作量大及车间缺少必要的检验仪器，使在车间内对齿轮运动精度综合指标的检验无法进行(综合指标指切向综合误差△Fi'或齿距累积误差△Fp)、车间内只能进行一些单项指标的检验，单独检验运动精度的径向(齿圈径向跳动△Fr或径向综合误差△Fi")和切向(公法线长度变动△Fw)分量，根据经验，在同时检验齿轮的△Fi"和Fw时，不少齿轮，尤其是插削齿轮的△Fw经常超差，如何减少Fw值是本文讨论的内容。
插齿时，运动精度的切向分量与滚齿时的误差比较要复杂得多。除此以外，插齿时齿轮每转一转，轮齿的某些区段要经过插刀两次切削(切削开始与结束时),即产生一个重复切削区，在此区内产生较大误差。
插齿时，有三个基本因素对产生△Fw值是有影响的，首先就是机床分度蜗轮副的运动误差(运动偏心)，由于分度蜗轮副运动偏心所产生的公法线长度变动量是正弦曲线时，每个分度蜗轮副的误差相加后得出公法线长度的总误差，其值不仅与分度蜗轮副的原始误差有关，而且与正弦曲线的相位移有关，同时也与插齿刀与工件齿数间的比例关系有关。如果插齿刀与工件齿数相等或成整数倍的话，那么在正弦曲线方向相同的条件下，总误差Fw将减小(图1a)。当正弦曲线方向不同时，根据不同的相位距Fw值或可能没有变化(图1b)或达到最大值(图1c)。因此可以说，甚至在插削相同工件时，也可能产生不同的原始误差总值。
图1 由于插齿机床分度副运动误差而产生的Fw总值
如果插齿刀齿数zc不成倍于工件齿数z,那么在切削结束时误差的正弦曲线可能与相位不合，这样会使Fw值在一个齿上发生急剧变化，这个变化动分度副的运动偏心轴线位于插齿刀与工件中心轴线的平面内，而且是zc=z/(n+0.5),式中n为整数。此时在重复切削区内，齿距、齿形和齿圈径向跳动将产生很大的误差，而且在重复切削区产生误差的齿轮齿数将取决于插齿刀与工件的重叠系数及其在切削结束时其轮齿的相对位置。
第二个因素是插齿刀的运动误差，其影响程与第一个因素相同。
第三个因素是插齿刀的几何偏心率(径向跳动)，偏心率与插齿刀制造精度不高和在机床上安装不精确有关。在此情况下，运动误差的切向分量较大。同时在双面啮合检验时，重复切削区出现的误差表现在一个轮齿上，千分表指针急剧摆动。
综上所述，我们可以得出如下结论：与滚齿不同的是，在插齿时公法线长度变动量不是常数，而且在加工相同工件和不同工件时都有变化。
从图2中可以看出，工件与插齿刀齿数比例关系z/zc对Fw值的影响。图中表示出齿轮的测量结果，z=29的齿轮，在重复切削区里，公法线长度急剧变化，而z=39的齿轮未发现此情况，插齿刀齿数zc=20。
图2 插齿后不同齿数齿轮公法线长度变动曲线
提高插削齿轮的运动精度，尤其是减少公法线长度变动量Fw,除了提高机床的制造和安装精度外，尽可能选择插齿刀齿数zc与工件齿数的比值相等或成整数倍的关系，即z/zc=1,2,3,另外，选择的插齿刀齿数zc尽可能小于或等于工件齿数z。但是插齿刀齿数的选择还涉及到其他一些因素，很多情况下，不可能按上述要求选取理想的插齿刀齿数，还可采用凸轮修正法和误差抵消法来改善和提高插削齿轮的运动精度。
凸轮修正实际上也是一种误差抵消，我们根据误差曲线形状加工一个凸轮加入运动链中，也就是人为地制造一个误差抵消原有的误差。利用插齿机有两套蜗轮副的特点，可以采用误差抵消法，也就是通过选用z和zc,固定传动比，机械调相，使得两套蜗轮副的累积误差或周期误差的周期相等且相位相反，即可抵消绝大部分误差，具体方法如下：
1. 累积误差抵消。如果测出插齿机两套蜗轮副的累积误差是影响工件质量的首要因素，可选用zc和z相等即z/zc=1,传动比等于1,使两套蜗轮副的周期变得相同。再不断对其中一套蜗轮进行转位，边转位边测试曲线，直到其误差曲线的相位变得和另一套蜗轮相反(相差180o)后固定。这样，两套蜗轮的累积误差在以后的工作过程中将大部分抵消(图3)。
图3 主要误差为累积误差的抵消结果
2. 周期误差抵消，如果测出插齿机两套蜗轮副的周期误差(即蜗杆误差)大，而两套蜗轮的齿数zfc和zf又不相同，这时可选定z/zc=zf/zfc,使得两套蜗杆的周期变得相同，再配合仪器调整其相位相反后固定。这样，在以后的运动过程中蜗轮副的周期误差值将被抵消绝大部分(图4)。
图4 主要误差为周期误差的抵消结果
上述相配方法分别实现蜗轮和蜗杆的误差抵消，优点是特别简单和有效，不需专门设计和加工修正凸轮装置，缺点是z和zc之比必须固定不变，故会带来一些不方便。(end)
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(11/26/2006) |
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