大直徑漸開線花鍵拉刀的齒形角修正

   時間:2014-03-11 13:42:07
大直徑漸開線花鍵拉刀的齒形角修正簡介
          大直徑漸開線花鍵拉刀的齒形通常在花鍵磨床上用成形砂輪磨削而成。有經驗的操作工人磨齒時常常將拉刀后柄部……
大直徑漸開線花鍵拉刀的齒形角修正正文
  

   大直徑漸開線花鍵拉刀的齒形通常在花鍵磨床上用成形砂輪磨削而成。有經驗的操作工人磨齒時常常將拉刀后柄部墊高几絲,通過增大拉刀前角來改善拉刀齒形。經過齒形角修正後,拉刀的拉削精度可明顯提高。

  漸開線花鍵拉刀的前角g=10°~20°,后角a=2°~4°(通常取g=15°,a=3°)。當拉刀的漸開線齒形投影到基面上時,其齒形角會減小。為補償這一變化,需對拉刀齒形角誤差進行修正,由於齒形角誤差對齒形誤差的影響隨拉刀直徑的增大而增大,因此大直徑拉刀的齒形角修正尤為重要。由於漸開線花鍵拉刀的齒形投影到基面上的情況與直齒插齒刀完全相同,因此可用直齒插齒刀的齒形修正公式計算修正後的拉刀齒形角a0',即

tana0'=tana0/(1-tangtana) (1)

式中,a0

   為修正前的理論齒形角。修正計算實例:某內花鍵拉刀參數為:齒數Z0=28,齒形角a0 =20°,齒頂圓直徑Da0 =116.065mm,齒根圓直徑Df0=109.6mm,基圓直徑Db0=102.9903112mm,分度圓直徑D0=mZ0=112mm。拉刀校正齒的最大重疊係數==有效嚙合長度L/基圓周節t=4.007923117/11.55548589=0.3468415915。根據式(1)可計算出修正後的拉刀齒形角a0'=20.26183269°=20°16',cosa0'=0.9381198361,則修正後的基圓直徑Db0'=D0cosa0'=105.0694216。由於修正前的基圓直徑Db0=D0cosa0=105.2455734mm,因此修正前、后基圓半徑之差∆r0 = (105.0694216 -105.2455734)/2=-0.08807635mm。根據齒形誤差計算公式

∆J=∆r02p/Z0e (2)

修正前、后的齒形最大誤差為∆J=-0.007mm。

   由計算結果可見,齒形誤差值很小,可忽略不計,這是因為該拉刀重疊係數e很小的緣故。由於受到拉床性能以及拉刀熱處理、刃磨設備的限制,拉刀長度不能太長,這就決定了拉刀的拉削余量A0不能太大(如工藝要求的拉削余量較大,可考慮採用成套拉刀加工,但拉削工件的同心度不如單把拉刀),即拉刀漸開線齒形的有效嚙合長度不會太長(一般遠小於基圓周節),因此漸開線花鍵拉刀的重疊係數e通常遠小於1。在設計漸開線齒形有效嚙合長度較大的大直徑漸開線花鍵拉刀時,為可靠起見,最好按上述方法校驗∆J。如∆J很小,或工件精度要求不高,可以不修正齒形角;如∆J較大,或工件精度要求很高,則應採用修正後的齒形角設計拉刀。對於漸開線齒輪或插齒刀,通常其嚙合重疊係數e≥1,因此其齒形誤差也較大(∆J≥0.02mm),不容忽視。

   由齒形角修正公式的推導可知,產生齒形誤差的根本原因在於前角的存在使刀具前刀面漸開線齒形投影到基面上時齒形角發生了變化(正前角往往使基面上投影的齒形角偏小)。基於此點,拉刀和插齒刀的齒形角均應進行修正。但由於拉刀的重疊係數很小,減小了齒形角誤差對齒形誤差∆J的影響,因此可不予修正。而插齒加工為展成切削,其有效嚙合長度總是大於基圓周節,否則不能保證前一齒退出嚙合(切削)時后一齒立即參與嚙合(切削),因此必須保證其重疊係數e≥1,故插齒刀雖然只有5°前角也必須修正齒形角。拉削加工為成形切削,拉刀重疊係數e可遠小於1,因此漸開線花鍵拉刀的前角達15°卻可以不必修正齒形角。

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