1、 2015.072015.07主讲内容主讲内容奥利康制锥齿轮几何及加工原理奥利康制锥齿轮几何及加工原理奥利康制锥齿轮加工调整奥利康制锥齿轮加工调整奥利康制锥齿轮齿面修正奥利康制锥齿轮齿面修正一一三三四四奥利康制锥齿轮几何设计奥利康制锥齿轮几何设计二二奥利康制锥齿轮几何及加工原理奥利康制锥齿轮几何及加工原理概述概述 1 1、螺旋锥齿轮分类、螺旋锥齿轮分类 1 1）按齿长曲线）按齿长曲线 圆弧齿锥齿轮圆弧齿锥齿轮：齿线为圆弧的一部分。：齿线为圆弧的一部分。 延伸外摆线锥齿轮延伸外摆线锥齿轮：齿线为延伸外摆线的一部分。：齿线为延伸外摆线的一部分。 圆弧齿锥齿轮 延伸外摆线锥齿轮螺旋锥齿轮概述螺旋锥齿
2、轮概述概述概述一、一、概述概述 2 2）按齿高形式）按齿高形式 渐缩齿渐缩齿：齿高沿齿长方向由大端向小端收缩。：齿高沿齿长方向由大端向小端收缩。 等高齿等高齿：齿高沿齿长方向相等。：齿高沿齿长方向相等。 渐缩齿 等高齿 一、一、概述概述 3 3）按两轴空间形式）按两轴空间形式 普通锥齿轮普通锥齿轮：齿轮副两轴线位置空间交叉。：齿轮副两轴线位置空间交叉。 准双曲面齿轮准双曲面齿轮：齿轮副两轴线位置空间交错。按照偏置形式分为上偏置和下偏置。：齿轮副两轴线位置空间交错。按照偏置形式分为上偏置和下偏置。 普通锥齿轮 准双曲面齿轮 下偏置 上偏置一、一、概述概述 4 4）按加工方法）按加工方法 端面铣削
3、法端面铣削法：采用间歇分度，用来加工弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮。：采用间歇分度，用来加工弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮。 端面滚切法端面滚切法：采用连续分度，用来加工摆线齿锥齿轮及准双曲面齿轮。：采用连续分度，用来加工摆线齿锥齿轮及准双曲面齿轮。 端面铣削法 端面滚切法 一、一、概述概述 五刀法五刀法：主要应用于格里森制锥齿轮，常见固定安装法，需要五道工序。：主要应用于格里森制锥齿轮，常见固定安装法，需要五道工序。 大轮双面粗切、双面精切；大轮双面粗切、双面精切； 小轮双面粗切，凹面精切，凸面精切小轮双面粗切，凹面精切，凸面精切； 优点：刀具和机床对于凸面和凹面是分开的，易于单独控制和优化设计；优点：
4、刀具和机床对于凸面和凹面是分开的，易于单独控制和优化设计； 刀具磨削简便；刀具磨削简便； 缺点：效率低、劳动强度大。缺点：效率低、劳动强度大。 两刀法两刀法：凸凹面同时加工、粗精切一次完成，主要见于奥利康：凸凹面同时加工、粗精切一次完成，主要见于奥利康 制锥齿轮的两刀法和格里森制的全工序法。制锥齿轮的两刀法和格里森制的全工序法。 大轮双面粗精切；大轮双面粗精切； 小轮双面粗精切；小轮双面粗精切； 优点：生产效率高，劳动强度低，加工机床数量少，占地面积小；优点：生产效率高，劳动强度低，加工机床数量少，占地面积小； 缺点：难以设计，两面不能单独控制，优化难度大。缺点：难以设计，两面不能单独控制，优
5、化难度大。一、一、概述概述 5 5）按齿制）按齿制 格里森制格里森制：简称：简称“格格”制，主要为圆弧收缩齿，源自美国格里森公司。制，主要为圆弧收缩齿，源自美国格里森公司。 奥利康制奥利康制：简称：简称“奥奥”制，主要为摆法线等高齿，源自瑞士奥利康公司。制，主要为摆法线等高齿，源自瑞士奥利康公司。 克林根贝格制克林根贝格制：简称：简称“克克”制，主要为摆线等高齿，源自克林根贝格公司。制，主要为摆线等高齿，源自克林根贝格公司。 刀盘：克林贝格刀盘为双层刀盘，内外刀不同心，可调。刀盘：克林贝格刀盘为双层刀盘，内外刀不同心，可调。 奥利康刀盘为整体刀盘，内外刀同心，不可调。奥利康刀盘为整体刀盘，内外
6、刀同心，不可调。 加工方法：奥利康制采用普通展成法、刀倾全展成法和刀倾半展成法。加工方法：奥利康制采用普通展成法、刀倾全展成法和刀倾半展成法。 克林贝格制只能采用全展成法。克林贝格制只能采用全展成法。 双层刀盘 整体刀盘一、一、 2 2、产形轮概念、产形轮概念 螺旋锥齿轮加工过程中，摇台与工件的展成运动相当于两个齿轮在做啮合运动，机床上螺旋锥齿轮加工过程中，摇台与工件的展成运动相当于两个齿轮在做啮合运动，机床上的摇台机构模拟一个假想的齿轮，安装在摇台上的刀具切削面形成假想齿轮的的摇台机构模拟一个假想的齿轮，安装在摇台上的刀具切削面形成假想齿轮的一个轮齿。这一个轮齿。这个假想的齿轮称为产形轮，也
7、可称为冠轮。个假想的齿轮称为产形轮，也可称为冠轮。 螺旋锥齿轮加工原理 螺旋锥齿轮概述螺旋锥齿轮概述概述概述一、一、概述概述 按加工原理产形轮分为按加工原理产形轮分为 平面产形轮平面产形轮：节锥角为：节锥角为9090，常用来加工等高齿。，常用来加工等高齿。 平顶产形轮平顶产形轮：面锥角为：面锥角为9090，常用来加工收缩齿。，常用来加工收缩齿。 平面产形轮 平顶产形轮 一、一、概述概述 平面产形轮加工等高齿原理平面产形轮加工等高齿原理： 由于等高齿节锥、面锥和根锥都相互平行，所以加工大小轮的刀盘轴线可以相互平由于等高齿节锥、面锥和根锥都相互平行，所以加工大小轮的刀盘轴线可以相互平 行，当加工大
8、轮和小轮的两个产形轮互为对偶时可以加工出具有线共轭的齿轮副，当行，当加工大轮和小轮的两个产形轮互为对偶时可以加工出具有线共轭的齿轮副，当 加工大小轮的两个产形轮只有一条相切的公共母线时，可以加工出具有点共轭的齿轮副。加工大小轮的两个产形轮只有一条相切的公共母线时，可以加工出具有点共轭的齿轮副。 线共轭与点共轭一、一、概述概述 3 3、奥利康制锥齿轮加工特点及优点、奥利康制锥齿轮加工特点及优点 1 1）加工特点）加工特点 连续分度连续分度 粗精切一次完成粗精切一次完成 双面法加工双面法加工 刀齿分组刀齿分组 刀盘主轴与工件轴联动刀盘主轴与工件轴联动 刀齿半径控制齿厚刀齿半径控制齿厚 刀倾修正接触
9、区刀倾修正接触区 连续分度原理 一、一、概述概述 2 2）加工优点）加工优点 节锥与根锥平行，不需刀号修正，刀片规格简化。节锥与根锥平行，不需刀号修正，刀片规格简化。 加工原理准确，大小轮可用同一产形轮加工，理论上能加工出完全共轭的齿轮副。加工原理准确，大小轮可用同一产形轮加工，理论上能加工出完全共轭的齿轮副。 连续分度、双面法加工，生产效率高，分度精度好，易于干切削。连续分度、双面法加工，生产效率高，分度精度好，易于干切削。 粗精切一次完成，工序集中，工件定位精度好。粗精切一次完成，工序集中，工件定位精度好。 加工一个齿轮，摇台往复一次，减少了摇台往复运动冲击。加工一个齿轮，摇台往复一次，减
10、少了摇台往复运动冲击。 两台机床、两把刀具可加工两台机床、两把刀具可加工 一对齿轮，占地面积小，劳动强度低。一对齿轮，占地面积小，劳动强度低。 在噪声、强度方面也具有一定优势，见表在噪声、强度方面也具有一定优势，见表1 1。 一、一、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 1 1、齿形、齿形 二、二、沿节锥方向齿高等高齿线为延伸外摆线齿顶收缩奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 2 2、概述、概述 1 1）旧）旧“奥奥”制制 N N型：型：常用锥齿轮，常用锥齿轮， G G型：型：特型齿轮，用于小型传动、传动比小于特型齿轮，用于小型传动、传动比小于3 3、用标准到超出图表范
11、围，、用标准到超出图表范围， HNHN型：型：与与N N型对应的双曲线齿轮。型对应的双曲线齿轮。 HGHG型：型：与与G G型对应的双曲线齿轮。型对应的双曲线齿轮。 常采用常采用TCTC刀盘、刀盘、ENEN刀盘、刀盘、EHEH刀盘加工，刀组数刀盘加工，刀组数3737，刀盘切向半径作为标准值。，刀盘切向半径作为标准值。 奥利康公司在机床附带说明书中给出了这些型号齿轮对应的设计计算公式，并附带计算卡。奥利康公司在机床附带说明书中给出了这些型号齿轮对应的设计计算公式，并附带计算卡。 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 2 2）新）新“奥奥”制制 不再对齿轮分型，不再对齿轮分型，
12、以刀盘名义半径为标准以刀盘名义半径为标准值，常采用值，常采用FSFS系列刀盘系列刀盘加工，刀盘结构复杂。加工，刀盘结构复杂。 采用了刀倾铣齿调采用了刀倾铣齿调整算法，轮坯设计、刀整算法，轮坯设计、刀具计算、铣齿调整计算具计算、铣齿调整计算较为复杂，需要用软件较为复杂，需要用软件来实现。来实现。 奥利康公司针对新奥利康公司针对新“奥奥”制推出了早期的制推出了早期的CDSCDS软件和目前的软件和目前的KIMOSKIMOS软件。软件。 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 3 3、基本参数初值确定、基本参数初值确定 大轮分度圆直径：大轮分度圆直径：参照同型号产品，或者采用经验公式
13、参照同型号产品，或者采用经验公式 齿数：齿数：小轮齿数应大于小轮齿数应大于5 5，小轮和大轮齿数尽量避免有公因数，且之和不应小于，小轮和大轮齿数尽量避免有公因数，且之和不应小于4040。 模数：模数：以中点模数作为标准值。以中点模数作为标准值。 或由大端模数转换或由大端模数转换 对锥齿轮，初值选取为对锥齿轮，初值选取为 （或参考此表）（或参考此表） 对硬齿面齿轮对硬齿面齿轮 对软齿面齿轮对软齿面齿轮 对准双曲面齿轮，初值选取为对准双曲面齿轮，初值选取为 大轮节锥角：大轮节锥角： 对锥齿轮对锥齿轮 对准双曲面齿轮对准双曲面齿轮 偏置角偏置角 u u0 0为齿数比，为齿数比，E E为偏置距。为偏置
14、距。 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 大轮大端节锥距：大轮大端节锥距： 对锥齿轮，初值选取为对锥齿轮，初值选取为 对准双曲面齿轮，初值选取为对准双曲面齿轮，初值选取为 大轮齿宽：大轮齿宽： 对轻载、中载对轻载、中载 对重载传动对重载传动 小轮偏置距：小轮偏置距： 对于轿车对于轿车 对于重载汽车对于重载汽车 下偏置降低重心，增加舒适性下偏置降低重心，增加舒适性 上偏置提高中心，增加越野性上偏置提高中心，增加越野性 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 螺旋角及旋向：螺旋角及旋向： 对于锥齿轮对于锥齿轮 一般螺旋角为一般螺旋角为3535左右，采用左右，
15、采用3535较普遍。较普遍。 对于准双曲面齿轮对于准双曲面齿轮 一般小轮螺旋角取一般小轮螺旋角取5050左右，大轮螺旋角在左右，大轮螺旋角在3030左右。左右。 旋向应根据主动轮的转向确定，应保证在运转过程中两齿轮有互相推开的趋势，使侧隙旋向应根据主动轮的转向确定，应保证在运转过程中两齿轮有互相推开的趋势，使侧隙增大。增大。二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 压力角：压力角： 压力角过大可增加齿轮的强度，但容易使齿顶变尖，并使轮齿重合度下降。压力角过小，压力角过大可增加齿轮的强度，但容易使齿顶变尖，并使轮齿重合度下降。压力角过小，造成齿轮强度降低，一般采用标准压力角为造成
16、齿轮强度降低，一般采用标准压力角为2020。对于准双曲面齿轮，为保证啮合对称，引。对于准双曲面齿轮，为保证啮合对称，引入了极限压力角概念，一般工作面（小轮凹面，大轮凸面）压力角小于非工作面（小轮凸面，入了极限压力角概念，一般工作面（小轮凹面，大轮凸面）压力角小于非工作面（小轮凸面，大轮凹面）压力角。大轮凹面）压力角。 顶隙系数：顶隙系数： 齿顶高为齿顶高为 ha = ha = 1.00 x mn ，顶隙，顶隙 c = 0.25 c = 0.25 x mn 。二、二、啮合界限点 M极限法向 n0极限压力角 0 （一般为负值）工作面非工作面奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 刀盘参数
17、的选择：刀盘参数的选择： 一般根据齿轮中点法向模数选择刀盘半径一般根据齿轮中点法向模数选择刀盘半径r rw w；刀组数；刀组数z zw w主要影响铣齿效率。主要影响铣齿效率。 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 4 4、奥利康锥齿轮几何设计、奥利康锥齿轮几何设计 1 1）锥齿轮几何设计）锥齿轮几何设计 奥利康制锥齿轮几何设计较为简单，待基本参数确定后，依据齿轮的几何关系即可求出。奥利康制锥齿轮几何设计较为简单，待基本参数确定后，依据齿轮的几何关系即可求出。 奥利康锥齿轮几何尺寸二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 2 2）准双曲面齿轮几何设计）准双曲面
18、齿轮几何设计 奥利康准双曲面齿轮几何设计较为复杂，需要循环迭代计算出分锥面上参数，再依据齿奥利康准双曲面齿轮几何设计较为复杂，需要循环迭代计算出分锥面上参数，再依据齿 轮的几何关系求出轮坯几何参数。轮的几何关系求出轮坯几何参数。 分锥面上主要分锥面上主要6 6个参数：个参数： 大轮节锥角大轮节锥角 小轮节锥角小轮节锥角 大轮参考点节圆半大轮参考点节圆半径径 小轮参考点节圆半小轮参考点节圆半径径 大轮参考点螺旋角大轮参考点螺旋角 小轮参考点螺旋角小轮参考点螺旋角 迭代准则：迭代准则： a. a.保证两齿面在参考点共轭；保证两齿面在参考点共轭； b. b. 保证节平面上刀盘中心与保证节平面上刀盘中
19、心与两轮分锥顶处在一条直线上两轮分锥顶处在一条直线上CDS软件计算依据（或为保证啮合对（或为保证啮合对称称KIMOS软件计算依据软件计算依据）； 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 奥利康准双曲面齿轮几何尺寸二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 5 5、奥利康锥齿轮几何设计中需要考虑的问题、奥利康锥齿轮几何设计中需要考虑的问题 1 1）高变位系数选择）高变位系数选择 一般大轮负变位，小轮正变位，变位系数之和为一般大轮负变位，小轮正变位，变位系数之和为0 0。变位系数可根据经验值选取，也可给出初值迭
20、代求解。变位系数可根据经验值选取，也可给出初值迭代求解。负变位：齿顶高减小，齿根高变大，齿根变细；负变位：齿顶高减小，齿根高变大，齿根变细；正变位：齿顶高增大，齿根高减小，齿根变粗；正变位：齿顶高增大，齿根高减小，齿根变粗；迭代准则：迭代准则：使法面当量齿轮的小轮齿顶与大轮齿根滑动系数绝对值之和等于大轮齿顶与小轮齿根滑动使法面当量齿轮的小轮齿顶与大轮齿根滑动系数绝对值之和等于大轮齿顶与小轮齿根滑动系数绝对值之和，以保证两齿面磨损系数绝对值之和，以保证两齿面磨损均匀均匀。避免根切。避免根切。 2 2）齿面刮伤和齿底留梗检查）齿面刮伤和齿底留梗检查 根据相应的要求，可以对计算的参数进行检验（主要是
21、刀齿参数：根据相应的要求，可以对计算的参数进行检验（主要是刀齿参数：刀顶宽、非切削刃齿形刀顶宽、非切削刃齿形角角等），以验证齿面是否会被刀刃刮伤，也可检验出齿槽底部会不会留有刀埂。等），以验证齿面是否会被刀刃刮伤，也可检验出齿槽底部会不会留有刀埂。 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 计算检验计算检验 齿底留埂一般是由于齿底留埂一般是由于刀顶宽过窄刀顶宽过窄造成，一般为增加刀齿强度，需造成，一般为增加刀齿强度，需要增大刀顶宽度，但注意避免齿要增大刀顶宽度，但注意避免齿面刮伤！面刮伤！ KIMOSKIMOS仿真检查仿真检查 干涉由于干涉由于刀顶过宽刀顶过宽或者或者 非切削刃
22、齿形角偏大非切削刃齿形角偏大造成，造成， 应予以避免！应予以避免！ 二、二、奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 3 3）小轮分锥角修正）小轮分锥角修正 采用跨装支撑时，为了防止根锥角过大而切坏小轮小端支撑轴颈部分，需要修正分锥角。采用跨装支撑时，为了防止根锥角过大而切坏小轮小端支撑轴颈部分，需要修正分锥角。 如果小轮小端无轴颈时，两齿轮分锥角与节锥角相等，不需要对其修正。如果小轮小端无轴颈时，两齿轮分锥角与节锥角相等，不需要对其修正。 小轮分锥角修正 4 4）切向变位系数的选择）切向变位系数的选择 如果给定切向变位系数初值，可以按照工作面（小轮凹面，大轮凸面）齿形系数相等的准则进
23、如果给定切向变位系数初值，可以按照工作面（小轮凹面，大轮凸面）齿形系数相等的准则进行迭代求解出终值，以保证两齿轮寿命接近（均衡两齿轮的强度）行迭代求解出终值，以保证两齿轮寿命接近（均衡两齿轮的强度），也可按经验值给出。，也可按经验值给出。二、二、齿厚修正奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 5 5）小轮齿顶变尖检查）小轮齿顶变尖检查 当小轮小端齿顶厚小于当小轮小端齿顶厚小于0.3m0.3mn n时（时（m mn n为参考点法向模数），齿顶会变尖，影响齿轮的强度，为参考点法向模数），齿顶会变尖，影响齿轮的强度，此时需要对齿顶倒坡，切去薄的部分。此时需要对齿顶倒坡，切去薄的部分。 小轮
24、小端齿顶倒坡 6 6）刀盘干涉检查）刀盘干涉检查 对于大面锥角齿轮，当选用刀盘半径较小时，容易产生刀盘干涉，又称对于大面锥角齿轮，当选用刀盘半径较小时，容易产生刀盘干涉，又称“二次切削二次切削”。 即刀盘一组刀齿切齿槽时，其它组刀齿切削了齿坯顶锥面，破坏了加工好的轮齿。即刀盘一组刀齿切齿槽时，其它组刀齿切削了齿坯顶锥面，破坏了加工好的轮齿。 为避免二次切削，在轮坯几何设计计算时应进行检查。若有干涉可能，应通过加大刀盘半为避免二次切削，在轮坯几何设计计算时应进行检查。若有干涉可能，应通过加大刀盘半 径，径，或者采用刀倾重新进行几何计算。或者采用刀倾重新进行几何计算。二、二、奥利康制锥齿轮的几何设
25、计奥利康制锥齿轮的几何设计 二、二、6. 6.强度校核强度校核 齿轮主要失效形式：齿轮主要失效形式： 轮齿断裂轮齿断裂 齿面点蚀齿面点蚀 齿面胶合齿面胶合 产生原因：载荷过大产生原因：载荷过大 齿面上一些点的疲劳破坏齿面上一些点的疲劳破坏 油温过高油温过高 疲劳破坏疲劳破坏 重载低速重载低速载荷超过了临界面的强度载荷超过了临界面的强度 接触应力超过了齿面的强度极限接触应力超过了齿面的强度极限 润滑膜破坏，齿润滑膜破坏，齿 面粘连面粘连奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 二、二、强度计算标准：强度计算标准：我国我国GB10062-1988GB10062-1988锥齿轮承载能力计算和
26、锥齿轮承载能力计算和GB1136-1989GB1136-1989锥齿轮胶合承载能力计算；锥齿轮胶合承载能力计算；国际标准化组织国际标准化组织ISO/FDIS 10300-2000ISO/FDIS 10300-2000锥齿轮承载能力计算；锥齿轮承载能力计算；（国内具备）（国内具备）美国美国ANSI/AGMA2003-B97ANSI/AGMA2003-B97曲线齿锥齿轮接触强度和抗弯强度计算标准；曲线齿锥齿轮接触强度和抗弯强度计算标准；德国克林贝格公司德国克林贝格公司KN3030KN3030摆线齿锥齿轮和准双曲面齿轮强度计算标准；摆线齿锥齿轮和准双曲面齿轮强度计算标准； KIMOSKIMOS优先优
27、先 采用采用 FVA411FVA411奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 二、二、强度计算输入参数：（可参阅董学朱教授专著或者强度计算输入参数：（可参阅董学朱教授专著或者KIMOSKIMOS软件）软件） 奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 二、二、强度计算输出结果：强度计算输出结果：一般要求弯曲强度安全系数一般要求弯曲强度安全系数SF F和接触强度系数和接触强度系数SH都都1 奥利康制锥齿轮的几何设计奥利康制锥齿轮的几何设计 二、二、强度校核不通过，需要改善几何参数：强度校核不通过，需要改善几何参数： 为增加齿根强度，需要：为增加齿根强度，需要：增大模数，减少齿数，
28、减少螺旋角；增大模数，减少齿数，减少螺旋角； 增大齿高变位系数，减少根切；增大齿高变位系数，减少根切； 增大齿厚变位系数；增大齿厚变位系数； 增大法向压力角；增大法向压力角； 选用小刀盘设计（减小刀盘半径）。选用小刀盘设计（减小刀盘半径）。为提高齿面抗点蚀能力，需要：为提高齿面抗点蚀能力，需要：增大端面重合度；增大端面重合度； 增大法向压力角；增大法向压力角； 增大齿数之和；增大齿数之和； 选用大刀盘设计（增大刀盘半径）。选用大刀盘设计（增大刀盘半径）。为提高齿面抗胶合能力，需要：为提高齿面抗胶合能力，需要：减小螺旋角；减小螺旋角； 减小偏置距（对于准双曲面齿轮）。减小偏置距（对于准双曲面齿轮
29、）。 （1）奥利康制锥齿轮的加工原理）奥利康制锥齿轮的加工原理1 1、加工原理、加工原理 奥利康制锥齿轮按照假想平面齿轮原理，采用连续分度双面切削法加工。切齿时有三个连续奥利康制锥齿轮按照假想平面齿轮原理，采用连续分度双面切削法加工。切齿时有三个连续旋转运动，即刀盘、工件和摇台三个旋转运动同时进行，加工一个工件摇台往复一次。铣刀盘旋转运动，即刀盘、工件和摇台三个旋转运动同时进行，加工一个工件摇台往复一次。铣刀盘和工件的连续旋转使工件获得一定齿数的连续分度，并形成延伸外摆线齿线。摇台的旋转和工和工件的连续旋转使工件获得一定齿数的连续分度，并形成延伸外摆线齿线。摇台的旋转和工件的附加运动结合起来，
30、产生展成运动，使工件得到渐开线齿形。这三个旋转运动结合起来，件的附加运动结合起来，产生展成运动，使工件得到渐开线齿形。这三个旋转运动结合起来，相当于两个锥齿轮在做啮合运动，其中一个为假想平面齿轮，另一个是被切齿轮，平面齿轮的相当于两个锥齿轮在做啮合运动，其中一个为假想平面齿轮，另一个是被切齿轮，平面齿轮的轮齿为铣刀盘的刀片切削刃的运动轨迹所代替。轮齿为铣刀盘的刀片切削刃的运动轨迹所代替。 分度运动：刀盘和工件连续旋转实现；分度运动：刀盘和工件连续旋转实现； 高速运动高速运动 展成运动：摇台转动和工件的附件转动实现；展成运动：摇台转动和工件的附件转动实现； 低速运动低速运动 加工循环：摇台摆动一
31、次，加工完一个工件；加工循环：摇台摆动一次，加工完一个工件； 三、三、（1）奥利康制锥齿轮的加工原理）奥利康制锥齿轮的加工原理三、三、齿面形成流程 2 2、加工方法、加工方法 普通全展成法普通全展成法 在旧在旧“奥奥”制制SKM2SKM2铣齿机上，用铣齿机上，用ENEN刀盘（或刀盘（或TCTC刀盘）加工锥齿轮采用普通全展成法，即刀盘）加工锥齿轮采用普通全展成法，即加工小轮和大轮，摇台都做展成运动。切齿时，刀座快速移动到切入位置，采用切入法先轴向加工小轮和大轮，摇台都做展成运动。切齿时，刀座快速移动到切入位置，采用切入法先轴向进给切至齿深，然后摇台摆动开始展成。进给切至齿深，然后摇台摆动开始展成
32、。 刀倾全展成法刀倾全展成法 对于新对于新“奥奥”制，采用制，采用FSFS型刀盘及型刀盘及SPIRONSPIRON刀盘加工锥齿轮需要刀倾修正齿面接触区，可采刀盘加工锥齿轮需要刀倾修正齿面接触区，可采用刀倾全展成法加工。大轮和小轮加工过程中，摇台转动，都有展成运动，齿面由产形面族包用刀倾全展成法加工。大轮和小轮加工过程中，摇台转动，都有展成运动，齿面由产形面族包络而成。奥利康制铣齿机刀轴可以倾斜，通过刀倾修正齿面接触区。可以同时修正大小轮齿面，络而成。奥利康制铣齿机刀轴可以倾斜，通过刀倾修正齿面接触区。可以同时修正大小轮齿面，也可以只修正小轮齿面。铣齿时，先进刀至齿深，然后展成铣齿；也可以先切入
33、铣齿至齿深，也可以只修正小轮齿面。铣齿时，先进刀至齿深，然后展成铣齿；也可以先切入铣齿至齿深，然后开始展成铣齿。然后开始展成铣齿。 刀倾半展成法刀倾半展成法 当大齿轮的分度锥角大于当大齿轮的分度锥角大于6060或传动比大于或传动比大于3 3时，可以用刀倾半展成法加工。大轮用无展成连时，可以用刀倾半展成法加工。大轮用无展成连续分度切入法加工，摇台只做切入运动，无转动。刀盘沿摇台轴向切入轮坯至全齿深，大轮齿续分度切入法加工，摇台只做切入运动，无转动。刀盘沿摇台轴向切入轮坯至全齿深，大轮齿面是刀刃相对于轮坯运动的轨迹曲面，其参考点法面齿廓为直线。用一个与大齿轮近似的圆锥面是刀刃相对于轮坯运动的轨迹曲
34、面，其参考点法面齿廓为直线。用一个与大齿轮近似的圆锥形产形轮以对偶法展成小齿轮，小轮齿廓为曲线。形产形轮以对偶法展成小齿轮，小轮齿廓为曲线。 （1）奥利康制锥齿轮的加工原理）奥利康制锥齿轮的加工原理三、三、（1）奥利康制锥齿轮的加工原理）奥利康制锥齿轮的加工原理三、三、 刀倾全展成法 刀倾半展成法（1）奥利康制锥齿轮的加工原理）奥利康制锥齿轮的加工原理三、三、 普通展成法齿面修正原理利用改变内外刀盘半径控制齿长方向曲率利用改变内外刀盘半径控制齿长方向曲率率，从而使齿长方向上形成局部共轭。率，从而使齿长方向上形成局部共轭。刀倾法齿面修正原理刀倾后，在齿槽两端切削深度加深，轮齿刀倾后，在齿槽两端切
35、削深度加深，轮齿两端多切，从而在齿长方向形成鼓形量。两端多切，从而在齿长方向形成鼓形量。（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具 常常用用刀刀具具三、三、 EN 刀盘 FH刀盘 FN刀盘 SPIRON 刀盘（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具1 1、刀具特点、刀具特点 奥利康刀盘为整体刀盘，内外刀回转中心重合，不可调。奥利康刀盘为整体刀盘，内外刀回转中心重合，不可调。刀齿分组、安装在刀盘体的斜槽中刀齿分组、安装在刀盘体的斜槽中 。每组分粗刀、外刀、内刀，刀具耐用度提高。每组分粗刀、外刀、内刀，刀具耐用度提高。取消粗刀，刀组数增多，生产效率高，刀具重磨次数增多。取消粗
36、刀，刀组数增多，生产效率高，刀具重磨次数增多。刀盘分左旋和右旋，刀片排列顺序不同。刀盘分左旋和右旋，刀片排列顺序不同。 左旋刀盘：顺时针旋转，加工左旋轮。左旋刀盘：顺时针旋转，加工左旋轮。 右旋刀盘：逆时针旋转，加工右旋轮。右旋刀盘：逆时针旋转，加工右旋轮。 优点：切削方向从小端到大端，有利于工件的夹紧和毛刺的清除。优点：切削方向从小端到大端，有利于工件的夹紧和毛刺的清除。 左旋刀盘 右旋刀盘 三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具2 2、刀具设计原理、刀具设计原理 奥利康刀具刀齿切削刃在刀盘端面上的投影不过刀盘中心，而是与一偏置圆相切。当刀齿半奥利康刀具刀齿切削刃在刀盘
37、端面上的投影不过刀盘中心，而是与一偏置圆相切。当刀齿半径没有修正时，内外刀刃半径等于名义半径。内外刀齿之间有一定夹角，这个角度与刀齿半径径没有修正时，内外刀刃半径等于名义半径。内外刀齿之间有一定夹角，这个角度与刀齿半径协调配合控制被加工齿轮齿厚。协调配合控制被加工齿轮齿厚。 奥利康刀具刀齿投影偏置三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具奥利康铣刀盘主要基本参数：奥利康铣刀盘主要基本参数：刀组数刀组数z z0 0刀盘名义半径刀盘名义半径r r0 0内外刀夹角内外刀夹角wiwi内刀齿切向半径内刀齿切向半径r rbi bi外刀齿切向半径外刀齿切向半径r rba ba 内刀齿方向角
38、内刀齿方向角0i外刀齿方向角外刀齿方向角0a 1 1）刀组数）刀组数z z0 0的确定的确定 刀组数主要取决于铣刀盘刀座的强度，刀组数越多，则生产效率越高，在选刀盘时，应避刀组数主要取决于铣刀盘刀座的强度，刀组数越多，则生产效率越高，在选刀盘时，应避免免 刀组数与被加工工件齿数有公约数。刀组数与被加工工件齿数有公约数。 2 2）刀盘名义半径）刀盘名义半径r r0 0的确定的确定 对对 旧旧“奥奥”制，刀盘名义半径的选取取决于刀盘半径计算值，然后选择与计算值接近的标制，刀盘名义半径的选取取决于刀盘半径计算值，然后选择与计算值接近的标准刀盘。准刀盘。 对新对新“奥奥”制，刀盘名义半径的选取取决于齿
39、轮参考点的法向模数，参考图表进行选取。制，刀盘名义半径的选取取决于齿轮参考点的法向模数，参考图表进行选取。三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具 3 3）内外刀夹角）内外刀夹角 wiwi的确定的确定 理论内外刀夹角理论内外刀夹角: : w0=180/z0 按照理论内外刀夹角安装刀齿，内外刀齿名义半径为按照理论内外刀夹角安装刀齿，内外刀齿名义半径为r0，被加工的齿轮在参考点法向，被加工的齿轮在参考点法向截截 面内齿槽与齿厚宽度相等，并且两齿面曲率半径相等，齿面完全共轭。面内齿槽与齿厚宽度相等，并且两齿面曲率半径相等，齿面完全共轭。 为了保证被加工齿轮要求的齿厚，并使一对齿轮
40、副局部共轭，实际刀盘内外刀夹角往往与为了保证被加工齿轮要求的齿厚，并使一对齿轮副局部共轭，实际刀盘内外刀夹角往往与理论值不等。奥利康刀盘内外刀夹角由刀盘鼓形量理论值不等。奥利康刀盘内外刀夹角由刀盘鼓形量F F值决定。值决定。 对对ENEN刀盘，刀盘有三种刀盘，刀盘有三种F F值，值，内外刀齿实际夹角为内外刀齿实际夹角为: w0=(180w0=(180-F)/z-F)/z0 0 对对FSFS刀盘，刀盘常数刀盘，刀盘常数F=50F=50，小轮刀盘内外刀齿实际夹角为小轮刀盘内外刀齿实际夹角为: : w0=(180w0=(180- -F)/zF)/z0 0 大轮刀盘内外刀齿实际夹角为大轮刀盘内外刀齿实
41、际夹角为: : w0=(180 w0=(180+F)/z+F)/z0 0 三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具 4 4）内外刀齿切向半径的确定）内外刀齿切向半径的确定 由于内外刀盘实际夹角与理论值不等，角度之差由于内外刀盘实际夹角与理论值不等，角度之差引起冠轮齿厚角增量为引起冠轮齿厚角增量为p, , 冠轮法向齿厚增量为冠轮法向齿厚增量为Snp, ,刀齿切向半径修正量为刀齿切向半径修正量为rbrb。 Snp=mnz0/360 =F/z0 rb=rb=mnF/720 大轮凸面：大轮凸面：r rbi2bi2=r=rb b- r- rb b-0.5-0.5S S-0.25jn
42、大轮凹面：大轮凹面：r rbi2bi2=r=rb b+ r+ rb b+0.5S+0.25+0.5S+0.25jn n 小轮凸面：小轮凸面：r rbi1bi1=r=rb b- r- rb b+0.5S-0.25+0.5S-0.25jn n 小轮凹面：小轮凹面：r rba1ba1=r=rb b+ r+ rb b-0.5S+0.25-0.5S+0.25jn n5 5）内外刀齿方向角的确定）内外刀齿方向角的确定 内外刀齿在刀盘端面投影相切的内外刀齿在刀盘端面投影相切的偏置圆半径为偏置圆半径为 E Eb b=0.5m=0.5mn nz z0 0。 内刀刀齿方向角：内刀刀齿方向角：0i=arctan（E
43、b/rbi） 外刀刀齿方向角：外刀刀齿方向角： 0a a= =arctan（Eb b/rbaba）三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具3 3、ENEN型刀盘结构型刀盘结构 1 1）ENEN刀盘特点刀盘特点 ENEN型刀盘刀组数为型刀盘刀组数为3737，每组刀有粗刀、外刀和内刀三把刀片。，每组刀有粗刀、外刀和内刀三把刀片。 刀片排列顺序是：粗切刀片在最前面，外精切刀片在中间，内精切刀片在最后。刀片排列顺序是：粗切刀片在最前面，外精切刀片在中间，内精切刀片在最后。 粗切刀位于最小半径上，粗切刀扭矩小，为提高生产效率可用较高速度，改善齿面光洁度。粗切刀位于最小半径上，粗切刀扭
44、矩小，为提高生产效率可用较高速度，改善齿面光洁度。 切削方向从小端到大端，便于去毛刺。切削方向从小端到大端，便于去毛刺。 刀齿采用铲背式结构，重磨次数少。刀齿采用铲背式结构，重磨次数少。 EN EN型刀盘适用于组合切削法（刀具先轴向进给切至齿深，然后摇台摆动做展成运动）加工锥型刀盘适用于组合切削法（刀具先轴向进给切至齿深，然后摇台摆动做展成运动）加工锥 齿轮。齿轮。2 2）ENEN刀盘结构刀盘结构 EN刀盘实物图三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具 1-1-刀座刀座 2-2-平垫片平垫片 3-3-紧刀螺钉紧刀螺钉 4-4-斜垫片斜垫片 5-5-内六方螺钉内六方螺钉 6-
45、6-调整螺钉调整螺钉 7-7-刀盘体刀盘体 8-8-刀盘安装螺钉刀盘安装螺钉 9-9-外刀压紧垫片外刀压紧垫片 1010外精切刀片外精切刀片 11-11-内刀压紧垫片内刀压紧垫片 12-12-内精切刀片内精切刀片 13-13-粗切刀片粗切刀片 14-14-粗刀压紧垫片粗刀压紧垫片 EN刀盘结构图三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具3 3）刀齿形状）刀齿形状 h”h”-刀节点至刀顶距离刀节点至刀顶距离 hp-hp-突角高度突角高度 t tbaba-精切刀节点处刀宽精切刀节点处刀宽 t tbvbv-粗切刀节点处刀宽粗切刀节点处刀宽 s sbvbv-粗切刀刀顶宽粗切刀刀顶宽
46、hv-hv-粗切刀片压低量粗切刀片压低量 hw-hw-精切刀顶至刀盘安装基面的距离精切刀顶至刀盘安装基面的距离 EN刀齿形状及安装三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具4 4）刀盘标记）刀盘标记 EN5-88L F48 V98 B21 E19.5EN5-88L F48 V98 B21 E19.5 EN5EN5-刀齿组数为刀齿组数为5 5的的ENEN型刀盘。型刀盘。 88L88L-刀盘名义切向半径为刀盘名义切向半径为88mm88mm，左旋刀盘，加工左旋齿轮。，左旋刀盘，加工左旋齿轮。 F48F48-鼓形值鼓形值F F为为4848，用来确定内外刀实际夹角。，用来确定内外刀实际
47、夹角。 V98V98-确定粗刀片确定粗刀片V V与外精切刀片与外精切刀片A A之间的夹角，之间的夹角，wvwv=(V+0.5F)/z=(V+0.5F)/z0 0 B21B21-刀盘槽宽为刀盘槽宽为21mm21mm。 E19.5E19.5-刀盘槽中央到刀盘旋转中心的距离为刀盘槽中央到刀盘旋转中心的距离为19.5mm19.5mm。5 5）刀齿的刃磨）刀齿的刃磨在专用磨刀机或者专用夹具在专用磨刀机或者专用夹具SKNSKN上上 重磨前刀面，重磨后，刀齿要调整（重磨前刀面，重磨后，刀齿要调整（SKKSKK）。）。 EN（TC）刀齿的刃磨）刀齿的刃磨三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工
48、刀具4 4、FSFS型刀盘结构型刀盘结构 1 1）FSFS刀盘特点刀盘特点 FSFS型刀盘刀齿采用尖齿刀条，每组刀有粗刀、外刀和内刀三把刀片。型刀盘刀齿采用尖齿刀条，每组刀有粗刀、外刀和内刀三把刀片。 左旋小轮刀盘顺时针旋转，刀片按粗刀、外刀、内刀逆时针排列。左旋小轮刀盘顺时针旋转，刀片按粗刀、外刀、内刀逆时针排列。 右旋小轮刀盘逆时针旋转，右旋小轮刀盘逆时针旋转，刀片按粗刀、外刀、内刀顺时针排列。刀片按粗刀、外刀、内刀顺时针排列。 左旋大轮刀盘顺时针旋转，刀片按外刀、粗刀、内刀逆时针排列。左旋大轮刀盘顺时针旋转，刀片按外刀、粗刀、内刀逆时针排列。 右旋大轮刀盘逆时针旋转，刀片按外刀、粗刀、内
49、刀顺时针排列。右旋大轮刀盘逆时针旋转，刀片按外刀、粗刀、内刀顺时针排列。 刀组数比刀组数比ENEN刀盘多，生产效率高。刀盘多，生产效率高。 圆周方向刀槽倾斜。圆周方向刀槽倾斜。 刀盘为装配体。刀盘为装配体。 小轮内外刀夹角为（小轮内外刀夹角为（180-F180-F）/z0/z0； 粗刀与外刀夹角为粗刀与外刀夹角为98/z098/z0； 大轮内外刀夹角为（大轮内外刀夹角为（180+F180+F）/z0/z0； 粗刀与外刀夹角为粗刀与外刀夹角为132/z0132/z0； FS刀盘转向及刀齿排列三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具 2 2）FSFS刀盘结构刀盘结构 FS FS
50、刀盘标记：刀盘标记：FS13-88 L1 1.5-4.5FS13-88 L1 1.5-4.5，FS13-88 R2 1.5-4.5FS13-88 R2 1.5-4.5。 FS刀盘实物图 FS刀盘结构简图三、三、（2）奥利康制锥齿轮加工刀具）奥利康制锥齿轮加工刀具 3 3）FSFS刀盘刀齿的安装刀盘刀齿的安装 hw0-hw0-刀齿节点高度刀齿节点高度 H HMM-刀盘厚度刀盘厚度 r r0 0-刀盘名义半径刀盘名义半径 d-刀槽偏置角度刀槽偏置角度 g gA A-外刀刀槽基距外刀刀槽基距 g gI I-内刀刀槽基距内刀刀槽基距 H HB-B-刀条厚度和宽度刀条厚度和宽度 FS刀盘刀齿安装三、三、
