帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法

2023-10-20 06:56:47

專利名稱：帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種帶鍵槽斜齒輪的加工及檢測方法，尤其是一種
斜齒輪4侖齒和4定槽相位角的加工及4全測方法，屬於齒4侖加工技術領 域。
背景技術：
斜齒輪的輪齒中心線和4囊槽中心線間的夾角(相位角)有嚴格要求。 由於通用的數控機械加工設備(如鏜銑床、線切割機等)不具備檢測 漸開線齒廓的功能，在加工及在線檢測時，無法用千分表檢測的辦法 找到輪齒的中心線，從而使加工中如何保證相位角達到設計要求以及 加工後如何^r測都變得十分困難。
據申請人了解，解決上述難題的傳統方法是磨齒時齒厚先留一定 的餘量，通過劃線粗定輪齒中心線，在鍵槽加工好後，作為中間工序， 把零件拿到三座標測量儀上測量，根據所測相位角的偏差量，再上磨 齒機精磨齒，並對該偏差量進行修正。當不具備大型三座標測量儀時， 則無法完成上述加工製造。
總之，目前斜齒-輪鍵槽的加工測量有兩個難點。難點之一是加 工鍵槽及檢測時，在工具機上無法用千分表測量找到輪齒的中心線。難 點之二是在離齒輪端面一定距離的齒寬中部處對斜齒輪很難實施測 量操作。

發明內容
本發明的目的在於提出一種無需藉助三座標測量儀，在通用的 數控機械加工設備上即可精確加工、測量斜齒輪的輪齒中心線和鍵槽 中心線間的相位角的帶鍵槽斜齒輪的加工及檢測方法，從而在保證加'工精度的前提下，簡化加工、降低製造成本。
為了達到以上目的，本發明帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法包括以
下基本步驟.
第一步、將計值平面上的標定相位角y。轉化成端平面上的待測相位 角Y (上述相位角即對應位置鍵槽中心線與鄰近的斜齒4侖輪齒中心 線之間的夾角)；
第二步、在加工出輪齒齒廓的一個輪齒的端平面上固定至少 一塊輔 助基準塊；
第三步、在工具機上以齒輪中心為對稱中心，對稱加工輔助基準塊的 兩側面(必要時，用塊規測量和控制輔助基準塊的中心線和輪齒的 中心線在分度圓上的偏差)；
第四步、在鍵槽加工工具機上，以輔助基準塊的加工側面為基準，按
所需端平面上的相位角Y調整零件在工具機上的角向位置，加工鍵槽。
加工之後，可以進行以下步驟 第五步、加工鍵槽後'，藉助常規檢具，在線或下線複測鍵槽加工精 度，包括4建槽中心線和輔助基準塊中心線之間的待測相位角數值以 及鍵槽對稱度，檢測合格後去掉輔助基準塊。
以上第一步中，標定相位角Y。按以下算式轉化成待測相位角Y Y = Y。± 360xLxtanP / (丌xd) 式中士號的規定為，當端平面上輪齒中線相對於計值平面為逆時 針轉動時為"+"號，為順時針轉動時為"一"號；
L一一計量標定相位角的計值平面至斜齒輪端平面的距離； (3——斜齒輪的螺旋角； d——斜齒輪的分度圓直徑。 本發明的上述方法通過簡單的基準轉換，將通用工具機上加工、測 量時無法實現的"確定漸開線齒廓的中心線"轉化成"確定矩形塊中
5心線"，使無法實現的空間漸開線曲面的測量變成簡易可行的平面測 量，從而巧妙解決了斜齒輪輪齒中心線和鍵槽中心線加工精度控制的 難題，無需使用三座標測量儀，在通用的數控機械加工設備上就可以 精確加工、測量斜齒輪的輪齒中心線和鍵槽中心線間的相位角，其檢 測精度高、可信度高，可以下線重複測量，方法簡便、成本低。


下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明一個待加工零件實施例的結構示意圖。
圖2為圖1的A-A剖面圖。
圖3為圖1實施例固定輔助基準塊後的結構示意圖。 圖4為圖3的側視圖。 圖5為圖4的局部放大圖。 圖6為圖1實施例加工鍵槽時的定位示意圖。
具體實施例方式
實施例一
本實施例的帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法應用於圖l和圖2所示 的零件，已知齒輪的相關參數為齒數z，模數m，分度圓直徑d， 螺旋角P,旋向為右(左)旋，計值平面離端平面的距離為L,齒輪 為180°分布的雙鍵槽，要求在計值平面上鍵槽中心線和某輪齒中心 線的夾角(標定相位角)為Y。。(為了方便，規定Y角的方向為 從輪齒中心線開始往^:槽中心線旋轉，順時針方向為正)，在分度圓 上的對應弧長為S。，具體實施步驟為
第一步、將計值平面上的標定相位角Y。轉化成端平面上的待測相位 角Y (參見圖4)，標定相位角Y。與待測相位角Y的轉化公式為formula see original document page 6 式中±號的規定為，當端平面上輪齒中線相對於計值平面為逆時針轉動時為"+"號，為順時針轉動時為"--"號；
L一一計量標定相位角的計值平面至斜齒輪端平面的距離； P— 一斜齒輪的螺旋角； d—一斜齒輪的分度圓直徑。 以上公式推導如下
設計要求在齒寬L處測量計值，轉化到端平面上的偏移量為 在分度圓柱面上，圓弧長AS產Lxtan0，折算成角度A y 。=360 x △ S。/ (丌x d )。
對右旋齒端平面上輪齒中線相對於計值平面為逆時針轉動△ Y。和AS。，效果是加大相位角Y。和弧長S。。
端平面上的相位角 Y = Y。+Ay。
端平面上相位角對應的分度圓上的弧長S= S。+AS。
對左旋齒端平面上輪齒中線相對於計值平面為順時針轉動△ Y。， AS。，效果是減小So和Y。
端平面上的相位角y = Y。 - △ Y。
端平面上相位角對應的分度圓上的弧長S= S。-厶S。 第二步、在加工出輪齒齒廓的一個輪齒的端平面上固定至少 一塊輔 助基準塊，具體工步為
2. 1熱處理後精加工車磨輪齒端面時，在用於測量的端平面的分度圓 上(或附近)車刻標記線，幾個齒即可(只用一個齒)，深度0.03mm 左右，以能清晰看清標記線與兩側漸開線齒廓的交點為原則。 2. 2磨齒(方案1: 一次磨到尺寸；方案2:先粗磨齒，公法線留一 定餘量，待鍵槽加工檢測結束後，再進行精磨齒，如果相位角超差 還可以在精磨齒時對相位角進行修正；方案2適用於缺少經驗時的 操作)。
2.3在一個輪齒的端平面上，通過劃線粗定輪齒的中心線，焊上3
7塊矩形輔助基準塊1-1、 1-2、 1-3 (參見圖3至圖5)。除輪齒中心 的一塊1-3夕卜，為了^f企測方便,在齒輪內孔兩端也各焊一塊1-1、 1-2。 為了便於銑削輔助基準塊的兩側面，輔助基準塊的截面預加工成T 形臺階狀，即使焊接處的寬度小於待銑削部位的寬度，從而使焊接 儘量不影響輔助基準塊的兩側面加工。
第三步、在工具機上以齒輪中心為對稱中心，對稱加工輔助基準塊的 兩側面。具體工步為
3.1在鏜銑床上找正齒輪，使齒輪內孔中心0和工具機的迴轉中心重 合。偏置銑刀，對稱銑輔助基準塊的2個側面M, N(如有尋邊器， 利用尋邊器找輪齒的中心可保證一次銑削輔助基準塊的2個側面達 尺寸精度要求)。用塊規測量分度圓上輔助基準塊的2個側面到兩端 齒廓的距離差，即MC和ND厚度差。如果超差，再進行4先修。如果 厚度差較小，就加大修正量的數值，兩面都再銑一刀，以防銑刀的 刀尖磨損。
3. 2輔助基準塊加工好後，在工具機上在線檢測三個輔助基準塊的直線 度，複測基準塊兩側面對齒輪中心線的對稱度並記錄數值和偏離方 向。此對稱度可控制在0. 02mm以內，即輔助基準塊的中心線和輪齒 的中心線在分度圓上的偏差可控制在0. Olmm左右。 第四步、在^t槽加工^L床上，以輔助基準塊的加工側面為基準，按 所需端平面上的相位角Y調整零件在工具機上的角向位置，加工鍵槽。 具體過程為在鍵槽加工工具機上，按輔助矩形基準塊的側面找正， 以此找正線為起始邊按所需端平面上的相位角Y的角度值加工鍵 槽。角度通常換算成直角坐標值來定位和測量。大型齒輪的鍵槽通 常在線切割機上加工，為了避免工具機導軌聯動產生的誤差，使鍵槽 加工時只沿單軌X坐標或Y坐標方向運動，初始找正時使輔助矩形 基準塊的側面的基準線和工具機的Y (或X)坐標方向偏置相位角Y ,參見圖6。
第五步、加工鍵槽後，藉助常規檢具，在線或下線複測鍵槽加工精 度，包括鍵槽中心線和輔助基準塊中心線之間的待測相位角數值以
及鍵槽對稱度，檢測合格後去掉輔助基準塊。具體內容為加工鍵 槽後，在4建槽加工工具機上在線複測鍵槽中心線和基準塊兩側面M, N. 的中心線之間的角度差，實現所需測量。並用事先準備好的雙鍵槽 矩形塊作為工裝，測鍵槽的對稱度。
加工鍵槽後，如果前面釆用的是粗磨齒工藝，即可最終進行精 磨齒加工，如果相位角有偏差，還可以在磨齒時^f奮正。
該方法只要不4巴輔助基準塊: 又下來，下線後，仍可隨時對相位
角進行複測，並保持高的重複測量精度。下線測量的方式有2兩種 一種是拿到數控鏜銑疼上，按類似加工輔助基準塊的辦法找正測量； 一種是不用上工具機，用直尺及遊標卡尺等輔助工具把鍵槽的邊線延. 伸到分度圓上，測量其交點到基準塊的弦長。後者的測量誤差稍大。 以上步驟量化為
齒數z-nm,才莫數111=20隱，分度圓直徑d=1279. 4375畫，螺旋 角P-IO。，右旋齒，.計值平面離端平面L-80醒，齒輪為180°分布 的雙鍵槽，要求在計值平面上鍵槽中心線和某輪齒中心線的夾角(相 位角)為Y。=2. 058° ,在分度圓上的對應弧長為S。=22. 978國。
把計值平面上的相位角Y。轉化成端平面上的相位角Y,圖紙要 求在齒寬80隱處測量計值，反映到端平面上的偏移量為 在分度圓柱面上，圓弧長AS產80x tan |3=14. 106mm 折算成角度 △ Y產L 2634。
現為右旋齒，端平面上的輪齒中線相對於計值平面逆時針轉動△ Yo，凌支果是力口大Y q禾口 S。，
端平面上的相位角y=2. 058° +1.2634。 =3.3214。該相位角對應分度圓上圓弧長度S= 22.978+ 14.106=37. 084mm
熱處理後車磨輪齒端面時，在測量端平面的分度圓① 1279. 4375mm上(或附近)車刻深度0. 03mm左右的標記線。
磨齒到尺寸。在輪齒的端平面上，通過劃線粗定輪齒的中心線， 按圖製作並焊上3塊25mm厚的輔助基準塊。
在鏜銑床上找正齒輪，使齒輪內孔中心o和工具機的迴轉中心重-合，誤差O. Olmm。利用尋邊器尋找輪齒的中心線，偏置銑刀，對稱 銑輔助基準塊的兩個側面M, N。用塊規測量分度圓上MC=3. 88腿和 ND=3. 90mm厚度差0. 02mm.。基準塊的中心線和4侖齒中心線的偏差為 往順時4十方向偏離0. Olmm。
在線切割機上，為了使加工鍵槽的側面時使線切割只沿Y軸運 動，找正時，使矩形基準塊的側面和Y軸偏置一個Y:3. 3214°的相 位角。具體計算為軸的移動600mm時，X軸的移動為600 x tan3. 3214° =34. 8206mm。按鍵槽尺寸編程加工鍵槽。
加工鍵槽後，在鍵槽加工工具機上在線複測4定槽中心線和基準塊 側面之間的角度差為3. 3224。，相位角加工誤差0. 001° ,在端面分 度圓上對應的弧長誤差0. 011mm。並用事先準備好的雙鍵槽矩形塊作 為工裝，測鍵槽的對稱度為0. 025mm。
檢測結果表明，按本發明的方法加工的鍵槽和輪齒的相位角， 符合設計要求。為了檢驗測量結果，把加工好的零件拿到三坐標儀 上複測，結果和本發明的檢測結果一致，證實本發明的檢測結果正 確、可信。
權利要求
1.一種帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法，包括以下基本步驟第一步、將計值平面上的標定相位角γ0轉化成端平面上的待測相位角γ；第二步、在加工出輪齒齒廓的一個輪齒的端平面上固定至少一塊輔助基準塊；第三步、在工具機上以齒輪中心為對稱中心，對稱加工輔助基準塊的兩側面；第四步、在鍵槽加工工具機上，以輔助基準塊的加工側面為基準，按所需端平面上的相位角γ調整零件在工具機上的角向位置，加工鍵槽。
2.才艮據權利要求1所述的帶鍵槽斜齒輪加工及—檢測方法，其特 徵在於還包括第五步、加工鍵槽後，藉助常規檢具，在線或下線複測鍵槽加工 精度，檢測合格後去掉輔助基準塊。
3.根據權利要求1或2所述的帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法， 其特徵在於所述第一步中，標定相位角y。按以下算式轉化成待測相位角YY = y。± 360xLx tan p / (丌x d )式中士號規定為，當端平面上輪齒中線相對於計值平面為逆時針 轉動時為"+"號，為順時針轉動時為"一"號；L一 一計量標定相位角的計值平面至斜齒輪端平面的距離；P—一斜齒輪的螺旋角；d ——斜齒輪的分度圓直徑。
4. 根據權利要求3所述的帶鍵槽斜齒輪加工及.檢測方法，其幹徵在於所述第二步中，先在用於測量的端平面的分度圓上車刻標記線，再在輪齒的端平面上，通過劃線粗定輪齒的中心線，焊上三塊矩 形輔助基準塊，在輪齒中心焊接一塊，在齒輪內孔兩端各焊一塊。
5. 根據權利要求4所述的帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法，其特 徵在於所述輔助基準塊的側面預加工成臺階狀。
6. 根據權利要求4所述的帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法，其特 徵在於所述第三步中，先在工具機上找正齒輪，使齒輪內孔中心和 工具機的迴轉中心重合，再偏置銑刀，對稱銑輔助基準塊的兩個側面。.
7. 根據權利要求6所述的帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法，其特 徵在於所述第四步中，先按輔助矩形基準塊的側面找正，再將相位 角按通常方法換算成坐標值來定位和測量。
8. 根據權利要求7所述的帶鍵槽斜齒輪加工及檢測方法，其特 徵在於所述第五步中，加工鍵槽後在鍵槽加工工具機上在線複測鍵槽 中心線和基準塊兩側面的中心線之間的角度差，實現所需測量。
全文摘要
本發明涉及一種帶鍵槽斜齒輪的加工及檢測方法，屬於齒輪加工技術領域。其基本步驟包括將計值平面上的標定相位角γ0轉化成端平面上的待測相位角γ；在加工出齒廓的輪齒端平面上固定輔助基準塊；在工具機上對稱加工輔助基準塊的兩側面；在鍵槽加工工具機上，以輔助基準塊的加工側面為基準，按所需端平面上的相位角γ調整零件在工具機上的角向位置，加工鍵槽。本發明巧妙解決了斜齒輪輪齒中心線和鍵槽中心線的相位角加工精度控制的難題，無需使用三座標測量儀，在通用的數控機械加工設備上就可以精確加工、測量斜齒輪的輪齒中心線和鍵槽中心線間的相位角，其加工和檢測的精度高、可信度高，可以下線重複測量，方法簡便、成本低。
文檔編號B23F9/00GK101637835SQ20091003482
公開日2010年2月3日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者李釗剛 申請人:寶鋼集團蘇州冶金機械廠