齿轮动态力研齿机理研究（二）

tl316596534 · 发表于 2011-7-12 22:15:33

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在齿轮互研过程中，由于齿面的相互摩擦的同时，齿面与空气中的氧或研磨剂中的混合脂如硬脂酸、油酸、脂肪酸等发生化学或电化学反应，因而在齿面生成化学反应物。这些化学反应物与表面粘附不牢，继续研磨就会分离，分离后迅速生成的新氧化物又被磨掉，从而提亢齿轮的加工精度。
上面分析齿面研磨机理是微观的。在降低齿面粗糙度的同时，由于在研磨过程中周期性改变中心距，使齿廓趋近理想的渐开线，并提高了齿轮多种单项精度。
（三）新型研齿机的结构
*两主轴作高速稳态旋转是研齿时的主运动。
*横向工作台沿导轨作横向运动，用来调整两齿轮的中心距，研齿时固定不动。
*纵向工作台在横向工作台之上，研齿时通过步进电机数控装置控制下沿横向工作台上的导轨作纵向往复运动，以便周期性改变两齿轮中心距。
*床身后部固定有立柱，步进电机固定在滑鞍上。研齿时滑鞍沿立柱导轨作上下微行程（2-3mm）往复运动，保证对两齿轮的齿宽方向进行充分研磨。研齿两个齿轮通过芯轴与电机相连，在电机的驱动下高速稳态运转，这是研齿时的主运动。由于受客观条件的限制，两台步进电机均采用直流电机；为提高主轴转速的平稳性，利用计算机对电机转速进行闭环控制。两台电机可以无级调整，最高转速可达1500r/min。由于两齿轮是在空载下研齿，因此，两台电机功率不大。
（四）齿轮互研法机理的实验研究
齿轮互研法机理的实验研究的主要目的，是通过试验探讨研齿过程中齿轮精度的变化规律和误差修正能力，分析影响齿轮精度的因素，从而验证研齿机理的正确性，探索实际生产中的可能性。
为了探讨研齿过程中齿轮精度变经规律和提高程度，选定了齿形误差、齿圈径向跳动误差、公法线长度变动误差、齿距极限偏差和齿距累积误差、以及齿面粗糙度。
在研齿过程中，以齿轮各单项误差随时间变化规律作试验，对研齿前后各单项误差进行测量，将测量结果进行数据处理，找出齿轮精度的变化规律。试验在新型齿机上进行采用北京科技大学研制的研磨剂、研齿时周期性地改变中心距，同时对有公因子齿数的齿轮进行定时分齿。
*齿形误差，采用万能渐开线检查仪测量。对研齿前后两齿轮的齿形误差曲线进行处理和分析可以看出，互研后齿形误差有不同程度的降低，齿廓趋近渐开线，误差均化作用明显，长时间研齿，齿形没有畸变。同时也发现齿形精度提高有时不稳定，表现为齿面左右齿形不对称，需要提高机床精度和主轴刚度。
*齿圈径向跳动误差，采用齿轮跳动检查仪测量。经过对数据分析表明，互研法对齿圈径向跳动误差有一定修正能力，在径向跳动的最高点，齿轮研磨量较大，是由于该点动态啮合力较大造成的。试验中，当齿轮存在几何偏心时，径向跳动的精度提高较缓慢，它将影响啮形误差的改善。互研法虽然能有效地修正齿圈径向跳动误差，但从工艺上考虑，应严格控制研齿前齿圈径向跳动误差，以便提高研齿效率和精度。
*公法线长度变动误差，采用公法线千分尺测量。通过对研齿前、后公法线长计变动的对比，可能看出公法线长度变动有了明显的改善，并逐渐趋于一致，说明对公法线长度误差有较强的修正能力。
*齿距极限偏差和累积误差，采用相对测量法进行测量。用齿距仪以齿轮上任意相邻两齿距，依次测量其它各齿相对基准齿距偏差。经过数据处理，最后确定被测齿距极限偏差和累积误差。数据表明，互研过程中存在广泛的误差均化作用，使各齿距偏差均匀一致，这对齿轮传动十分有利。齿距累积误差是齿圈径向跳动误差和公法线长度变动两项误差的综合反映。由于研齿时可修正这两项误差，所以研齿后齿距累积误差明显减少。
*齿面粗糙度，采用万能渐开线齿开检查仪。通过测量齿形误码差曲线，可以看出粗糙度有所降低。研齿前，齿面留有刀痕，反央齿形误差曲线有杂波；研齿后，是一条较光滑的曲线。
（五）结论
*齿轮动力互研法新工艺与传统的对研、跑合工艺有本质的区别。由于它具有动态研磨和误差均化的特别，因而具有一定的误差修正能力。它利用计算机控制，使两个齿轮按理论传动比运转，无所谓主动轮与被动轮之分，而且齿轮不施加额定静载荷，完全依靠齿轮本身误差产生的动态力来达到研磨的目的。
*动态力研齿可以有效地降低齿面粗糙度、齿距偏差及累积误差，对齿圈径向跳动和公法线长度变动均有不同程度的改善。
*研齿过程中，误差均化作用明显，使齿轮各项精度均有提高，特别在降低齿形、齿向误差方面突出，而且齿形一致性较好。
*合理地制订研齿工艺和选择研磨剂，动态力研齿新工艺效率并不低。
*齿轮动态力互研法新工艺，一旦用于生产，可以用结构简单、价格低廉的研齿设备代替价格昂贵的磨齿设备，经济意义十分重大。
文章关键词：齿轮

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