人字齒橡膠輥的展成加工方法

卞魯平+趙春花

摘要：介紹人字齒橡膠輥的用途、加工要點及包膠工藝，結合人字齒輪的加工方法制定橡膠輥人字齒的展成加工方法。試驗結果表明：該加工方法適用于橡膠輥的加工，所加工的橡膠輥在割草壓扁機上試驗結果滿意。

關鍵詞：人字齒；橡膠輥；包膠；展成法；滾齒

中圖分類號：S226.7+9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）04-0021-04

割草壓扁機是專門用于收獲優質飼草的一種機具，可一次完成對牧草的收割、壓扁和鋪條作業。其中人字齒橡膠輥具有將飼草莖桿壓扁、促進飼草快速干燥、有效保存飼草養分等作用，它的加工工藝方法對橡膠輥的壓扁性能和割草壓扁機的制造成本具有重大影響。

人字齒橡膠輥和人字齒輪結構類似，是一種在無縫鋼管外圓面上包膠而成的圓柱形橡膠齒輪，在某一部分齒寬上為右旋齒，而在另一部分齒寬上為左旋齒。人字齒橡膠輥的兩側齒面不允許斷開，故采用展成法加工人字齒。

1 人字齒橡膠輥加工要點分析

人字齒橡膠輥左、右旋向螺旋線的交點可構成許多個平面，通常情況下將對稱于齒輪端面的平面稱為人字中心平面。受壓扁裝置性能要求（壓扁間隙1.0～1.5 mm）的限制及為滿足上、下人字齒橡膠輥（如圖1所示）正常嚙合傳動的條件，橡膠輥在裝配時必須擺好位置，人字中心平面的位置誤差必須控制在裝配調整量所允許的0.2 mm范圍之內。由人字齒橡膠輥的加工要點可知，加工人字齒輪的最大難度在于控制人字中心平面的位置。橡膠輥人字齒加工圖如圖2所示。

人字齒橡膠輥的嚙合特性參數如表1所示。

2 橡膠輥的包膠工藝

滾齒前，將橡膠輥筒采用鑄膠法包膠（如圖3所示），橡膠輥的材料選用具有耐磨性、富彈性、抗耐性和抗裂性等特點且價格低廉的聚氨酯橡膠。為保證橡膠輥輥筒膠面與輥筒之間接觸面積大、無間隙、包膠層牢固可靠，橡膠輥筒的鑄膠需經歷以下6個工藝：1） 清洗橡膠輥輥筒。如果是新包膠輥筒，需要把輥筒外圓包膠面的油污等用清洗劑洗凈；如果是舊包膠輥輥筒，需要把舊膠輥外層的包膠去除，同時用清洗劑把輥筒表面剩余的膠清洗干凈。2） 橡膠輥輥筒表面粗糙處理。把輥筒表面進行粗糙處理，以加大輥筒外圓表面與包膠的粘合面積。3） 噴砂處理。將粗糙處理過的輥筒進行噴砂處理，以確保輥筒表面更粗糙，包膠后膠與輥筒更好地粘合。4） 包膠。對經過上述處理后的輥筒按設計要求進行包膠。5） 膠輥硫化。包膠后的膠輥一般需要10～15 h的硫化時間，經硫化后膠輥輥筒與包膠會緊密粘合。6） 膠輥打磨。按設計要求的尺寸和形狀進行打磨處理。

3 人字形橡膠齒的加工工藝

考慮到經濟因素并結合人字齒橡膠輥與人字形齒輪的異同點，采用展成法加工原理制定適合加工人字齒橡膠輥的滾切加工工藝。

3.1 加工路線

先將一側斜齒加工后，通過劃線將齒頂螺旋線引至另一側齒坯外圓，盡可能的減少人字中心平面位置的偏轉誤差，可按如下加工路線進行加工：切一側斜齒→鉗工劃線→滾切另一側斜齒。

3.2 設備和工具的選擇

3.5 滾刀的安裝及工件的夾裝校正

先選擇加工人字齒橡膠輥的左旋部分，根據滾刀旋向、螺旋升角及人字齒螺旋角可確定滾刀的安裝示意圖（如圖4所示）。滾刀傾角為β+γ= 25°50' 31"+4°40'= 30°30' 31"。工件采用夾頭進行夾裝，如圖5所示。工件使用千分表進行校正，精度應控制在0.05 mm以內。夾裝校正的要點為：1） 定位基準要精確可靠；2） 齒坯軸心線與工作臺的旋轉軸線重合；3） 支承端面應與工作臺的旋轉軸線垂直；4） 齒坯的支承表面與切削力著力點之間的距離盡可能小；5） 要有足夠的剛性和夾緊力，保證在裝夾工作時不致變形和在加工過程中不產生振動。

3.6 走刀次數及進給量的選擇

人字齒橡膠輥滾切部分為橡膠材料，因而不需要考慮滾刀的強度，采用二次走刀來進行加工。第一次走刀的吃刀量為5 mm，第二次為3 mm，第三次2 mm。通常情況下，為提高壓扁輥人字齒的加工精度，保證齒形的尺寸，第三次進刀時應測量一次公法線長度，由公法線長度來確定第三次的進刀量，但根據人字齒橡膠輥的嚙合條件和農藝要求，加工所產生的誤差滿足要求。

根據進給量表選取工作臺每轉滾刀垂直方向進給量為0.38 mm，此時進給齒輪掛輪為×，手柄位置為B，檔位為Ⅰ檔。

3.7 鉗工劃線

加工完左旋人字齒后，將工件卸下交予劃線工。根據圖樣和技術要求將左旋斜齒齒頂螺旋線引至另一側右旋斜齒齒坯外圓，在齒坯上用劃線工具畫出加工界線。在此應當注意，與其他工件劃線要求不同，橡膠輥的人字中心平面基本上由劃線確定，因此對劃線的基本要求是線條清晰勻稱，定型、定位尺寸準確。由于劃線的線條有一定寬度，所以要求劃線精度達到0.1～0.5 mm。

3.8 重新調整滾刀安裝角度及裝夾工件

此次加工的斜齒為人字齒的右旋部分，因此需要對滾刀安裝角度進行調整，調整后的角度應為β-γ=25°50' 31"-4°40'= 21°10' 31"，如圖6所示。工件夾裝校正則與步驟5要求一致，然后校正滾刀，使滾刀吃刀位置盡量與右旋斜齒齒坯外圓所畫的加工界線一致。

3.9 二次走刀的選擇

第一次走刀時應先試走刀，等加工5～10 mm長度時退刀，測量吃刀位置與加工界線的位置誤差，然后根據誤差量調整滾刀的安裝位置再繼續進刀加工。此步驟可重復多次，直至人字中心平面位置誤差減小，控制在0.25 mm以內。滾刀安裝位置校正完畢之后，可按步驟6進行走刀完成人字齒的加工。

4 性能試驗及結果分析

通過割草壓扁機的田間試驗來測定人字齒橡膠橡膠輥的嚙合情況與壓扁效果。試驗取第一、二茬初花期紫花苜蓿為試驗對象，以苜蓿上被壓扁的長度與植株長度之比為試驗指標，以主要影響壓扁效果的橡膠輥凹凸面積比（A）、壓縮比（B）和喂入方式（C）為試驗因素。優選試驗因素與水平如表2所示。由于橡膠輥的結構參數已定，故忽略因素A。試驗結果如表3所示。

試驗結果表明：通過調節壓扁間隙、喂入厚度和喂入方式，該橡膠輥能夠獲得良好的壓扁效果，壓扁率最大可達到52.69%。由此可知，該加工方法加工出的人字齒橡膠輥嚙合、壓扁性能良好，達到農藝要求。

5 結論

實踐證明：展成加工方法可適用于大部分大模數人字齒橡膠輥的加工。對于其他人字齒橡膠輥的加工，可根據不同的結構和實際尺寸進行分析以采取合理的工藝路線和工藝保證措施。此外，采用該方法加工的人字齒橡膠輥，具有加工設備簡單、周期短、成本低及精度高等優點，適用于單件和小批量生產。

參考文獻

[1] 溫寶琴.前置割草壓扁機的研究與設計[D].蘭州：甘肅農業大學，2006.

[2] 宋緒丁.機械制造技術基礎[M].西安：西北工業大學出版社，2011.

[3] 曾紅兵.人字齒輪滾齒加工方法與技巧[J].鐵道機車車輛工人，2011（12）：29-32.

[4] 翁國文，張馨.橡膠材料的選用[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5] 魏迎軍.帶式輸送機滾筒包膠的種類及其特點[J].起重運輸機械，2010（9）：86-87.

[6] 彭林中，張宏.機械切削工人工作手冊[M].北京：化學工業出版社，2007.

[7] 馬國亮，曹秋霞.齒輪機差動掛輪計算方法[J].煤礦機電，2005（3）：66-70.

[8] 葛寧曄，張展.斜齒圓柱齒輪公法線長度的計算[J].金屬加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing

試驗結果表明：通過調節壓扁間隙、喂入厚度和喂入方式，該橡膠輥能夠獲得良好的壓扁效果，壓扁率最大可達到52.69%。由此可知，該加工方法加工出的人字齒橡膠輥嚙合、壓扁性能良好，達到農藝要求。

5 結論

實踐證明：展成加工方法可適用于大部分大模數人字齒橡膠輥的加工。對于其他人字齒橡膠輥的加工，可根據不同的結構和實際尺寸進行分析以采取合理的工藝路線和工藝保證措施。此外，采用該方法加工的人字齒橡膠輥，具有加工設備簡單、周期短、成本低及精度高等優點，適用于單件和小批量生產。

參考文獻

[1] 溫寶琴.前置割草壓扁機的研究與設計[D].蘭州：甘肅農業大學，2006.

[2] 宋緒丁.機械制造技術基礎[M].西安：西北工業大學出版社，2011.

[3] 曾紅兵.人字齒輪滾齒加工方法與技巧[J].鐵道機車車輛工人，2011（12）：29-32.

[4] 翁國文，張馨.橡膠材料的選用[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5] 魏迎軍.帶式輸送機滾筒包膠的種類及其特點[J].起重運輸機械，2010（9）：86-87.

[6] 彭林中，張宏.機械切削工人工作手冊[M].北京：化學工業出版社，2007.

[7] 馬國亮，曹秋霞.齒輪機差動掛輪計算方法[J].煤礦機電，2005（3）：66-70.

[8] 葛寧曄，張展.斜齒圓柱齒輪公法線長度的計算[J].金屬加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing

試驗結果表明：通過調節壓扁間隙、喂入厚度和喂入方式，該橡膠輥能夠獲得良好的壓扁效果，壓扁率最大可達到52.69%。由此可知，該加工方法加工出的人字齒橡膠輥嚙合、壓扁性能良好，達到農藝要求。

5 結論

實踐證明：展成加工方法可適用于大部分大模數人字齒橡膠輥的加工。對于其他人字齒橡膠輥的加工，可根據不同的結構和實際尺寸進行分析以采取合理的工藝路線和工藝保證措施。此外，采用該方法加工的人字齒橡膠輥，具有加工設備簡單、周期短、成本低及精度高等優點，適用于單件和小批量生產。

參考文獻

[1] 溫寶琴.前置割草壓扁機的研究與設計[D].蘭州：甘肅農業大學，2006.

[2] 宋緒丁.機械制造技術基礎[M].西安：西北工業大學出版社，2011.

[3] 曾紅兵.人字齒輪滾齒加工方法與技巧[J].鐵道機車車輛工人，2011（12）：29-32.

[4] 翁國文，張馨.橡膠材料的選用[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5] 魏迎軍.帶式輸送機滾筒包膠的種類及其特點[J].起重運輸機械，2010（9）：86-87.

[6] 彭林中，張宏.機械切削工人工作手冊[M].北京：化學工業出版社，2007.

[7] 馬國亮，曹秋霞.齒輪機差動掛輪計算方法[J].煤礦機電，2005（3）：66-70.

[8] 葛寧曄，張展.斜齒圓柱齒輪公法線長度的計算[J].金屬加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing