數控銑鏜床TK6516弧齒錐齒輪測量

■首都航天機械公司 （北京 100076） 支靈燕 臧振武 郭水春

數控銑鏜床TK6516弧齒錐齒輪測量

■首都航天機械公司 （北京 100076） 支靈燕 臧振武 郭水春

摘要：本文以數控刨臺式銑鏜床TK6516的一對弧齒錐齒輪為測繪對象，詳細闡述了如何測繪確定弧齒錐齒輪的幾何參數，為零備件的加工做充分準備工作。

數控刨臺式銑鏜床TK6516是適應點位和直線切削加工工藝要求的數控落地式機床，其性能優良、加工范圍廣泛、精度與生產效率高、可靠性強且操作方便，是重型機械、工程機械、電機、水輪機及軍工等工業部門主要的加工設備。隨著機床使用頻率和時間的增加，機床的零件磨損和損壞程度都會有所增加。以TK6516進給系統的一對弧齒錐齒輪為例（見圖1），當其零件損壞且急需更換時，生產廠家卻無現貨且供貨周期長，此時只有對損壞零件進行測繪出圖，自行生產加工，才可使機床快速修復。

機床備件測繪是機床維修中的一個重要環節，幾何參數的確定直接關系到零備件加工與使用的精準度。本文以數控刨臺式銑鏜床TK6516的一對弧齒圓錐齒輪為測繪對象，詳細介紹其幾何參數的確定方法。

圖1　弧齒圓錐齒輪

1. 螺旋角βm及齒制的確定

弧齒圓錐齒輪主要有格里森、埃尼姆斯和洛—卡氏3種。兩軸線相交，其交角通常以90°計算，而螺旋角βm的測量是比較復雜的一項工作，對于變位齒輪來說則更為復雜。螺旋角與變位系數可以相互補償，因此當兩個嚙合齒輪同時更換時，就給測繪帶來了便利，可以通過先確定螺旋角而確定變位系數。螺旋角的測量方法很多，有滾印法、萬能銑床法、正弦棒原理法及鋼珠測量法等。因測量工具有限，本文使用的是滾印法。經測量螺旋角βm約35°。根據齒制參數，可確定該齒輪為等頂隙格里森制弧齒錐齒輪，其齒制參數為βm=35°、α=20°、ha*=0.85mm和c*= 0.188mm。

2. 分度圓da及模數m確定

實測小齒輪z1=20，左旋、齒頂圓da1實=85.6mm。

實測大齒輪z2=25，右旋、齒頂圓da2實=104.2mm。

齒數比u=z2/z1=25/20=1.25

估算m=da1實/（z1+2）=85.6/（20+2）=3.89（mm）

m=da2實/（z2+2）=104.2 / （25+2）=3.85（mm）

適當圓整后，取模數m = 4mm。

分度圓直徑d1= m·z1=20×4 =80（mm）

d2= m·z2=25×4=100 （mm）

3. 變位系數的確定

（1）高變位系數。

計算法：格里森等頂隙收縮齒

x1= 0 . 3 9（1 - 1 / u2）= 0.39×[1-1/（1.252）]=0.14 （mm）

x2=-x1=-0.14mm

查表法：可按表1選取。

（2）切向變位系數。可查圖2，選取xτ1=0.017mm，xτ2=-xτ1=-0.017mm。

4. 分錐角δ和錐距R的確定

（1）計算法。

tanδ1= z1/z2=1/u=1/1.25=

0.8

得到 δ1=38°40′

δ2= 90°-δ1= 90°-38°40′=51°20′

（2）查表法。

可查表2，查得R=16.000 8 ×4=64.003（mm）

δ1=38°40δ2=51°20′

表1　弧齒圓錐齒輪高變位系數（格里森齒制）

圖2　弧齒圓錐齒輪切向變位系數xτ（格里森齒制）

表2　圓錐齒輪正交傳動的分錐角δ和錐距R（Σ＝90°，m＝1）

5. 齒頂高ha、齒高h及齒根高hf的確定

ha 1=（ha*+ x1）m = （0.85+0.14）×4=3.96（mm）

ha2=（ha*+x2）m=（0.85-0.14）×4=2.84（mm）

h =（2 ha*+ c*）m = （2×0.85+0.188）×4=7.55 （mm）

hf1=h-ha1=7.55-3.96= 3.59（mm）

hf2=h-ha2=7.55-2.84= 4.71（mm）

6. 齒頂圓da的確定

da 1= d1+ 2 ha 1c o s δ1= 80+2×3.96×cos38°40′=86.18 （mm）

da 2= d2+ 2 ha 2c o s δ2= 100+2×2.84×cos51°20′= 103.55（mm）

7. 齒根角θf及齒頂角θa的確定

tanθf1= hf1/R=3.59/64.03= 0.056得到θf1=θa2=3°13′

tanθf2= hf2/R=4.71/64.03= 0.074得到θf2=θa1=4°12′

8. 頂錐角δa和根錐角δf的確定

δa1=δ1+θa1=38°40′+ 4°12′=42°52′

δa2=δ2+θa2=51°20′+ 3°13′=54°33′

δf1=δ1-θf1=38°40′-3°13′=35°27′

δf2=δ2-θf2=51°20′-4°12′=47°08′

9. 外錐高AK的 確定

Ak1= Rcosδ1-ha1sinδ1

=64.03×c o s38°40′-3.96×sin38°40′=47.52 （mm）

Ak2= Rcosδ2-ha2sinδ2

=64.03×c o s51°20′-2.84×sin51°20′=37.79 （mm）

10. 繪制零件工作簡圖

根據以上得到的幾何參數，繪制出零件工作簡圖（詳見圖3、圖4及表3、表4）。

圖3

圖4

表3　弧齒圓錐小齒輪工作參數表

表4　弧齒圓錐大齒輪工作參數表

11. 結語

在測繪齒輪過程中，對于那些能夠測量的參數，必須認真測量、力求準確，這樣才能為正確推算原設計參數創造條件。而對于弧齒錐齒輪而言，要準確地測繪單個齒輪是非常困難的，尤其是變位齒輪，因此最好是成對更換，以避免因舊件磨損及新件誤差帶來的傳動嚙合不準、噪聲等問題。

參考文獻：

[1] 《機械設計手冊》聯合編寫組.機械設計手冊（修訂）：中冊[M]. 2版. 北京：化學工業出版社，1982.

收稿日期：（20141202）