[发明专利]一种剖分式直齿锥齿轮的切齿加工轮坯参数确定方法

说明书

一种剖分式直齿锥齿轮的切齿加工轮坯参数确定方法，根据加工完成每个齿槽时的等效轮坯参数，分别计算加工完成每个齿槽时剖分轮坯的等效刚度，利用力矩面积法计算加工每个齿槽的过程中的变形量；将变形量叠加，求得整个加工过程中的总变形量；如求得的总变形量超过允许的总变形量，调整剖分轮坯设计参数，缩短剖分轮坯设计长度，使得每个剖分轮坯包含的齿槽数减少，或者减小齿轮模数，或增加剖分轮坯设计厚度，重复操作直到满足要求后，将对应的设计参数作为制造剖分轮坯的设计参数。能够快速、准确的预测切齿加工后轮坯的弯曲变形量，并确定能满足弯曲变形量加工要求的轮坯设计参数，解决剖分式直齿锥齿轮加工变形大、剖分轮坯设计不合理的问题。

技术领域

本发明涉及一种直齿锥齿轮轮坯的合理设计方法，具体地说是一种剖分式直齿锥齿轮的切齿加工轮坯参数确定方法。

背景技术

特大型直齿锥齿轮是大型重工业装备中是最重要的零部件之一，在矿山、发电等多个重要的领域应用广泛，在工业和经济发展中占据了重要的地位。特大型锥齿轮(直径3000mm以上)在加工时对成形方法和加工设备的要求较高，加工后的检测手段也较为复杂，因此其制造成本较高、制造花费时间较长且加工的难度很大。

目前，大型工业装备中的特大型锥齿轮的齿形大多为直齿。整体式特大型直齿锥齿轮的结构刚度较小，在加工和装配时容易产生变形，且加工整体式特大型齿轮时往往因设备的规格而受到很大限制，加工好的齿轮在交通运输过程中也极其困难，因此现有特大型直齿锥齿轮在加工和运输时多选用剖分式结构。

现有研究表明，剖分轮坯的结构变形主要为弯曲变形，变形取决于两方面，一是由于材料去除所导致的刚度、内应力变化引起的变形，这部分变形占总变形的92.2％，另外是加工应力所导致的结构变形，占比为7.8％。针对特大型轮坯先剖分、再切齿、变形大的工艺特点，工程师们如何进行合理的轮坯设计、如何合理的剖分轮坯，缺乏有效的理论支撑，现有的工程实际中，存在很大的盲目性和随意性。解决轮坯变形问题大多依靠施加外力限制轮坯变形或者预留加工余量再进行精加工等方法。这导致现有的剖分式直齿锥齿轮制造精度低、周期长、装配难度大、制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种剖分式直齿锥齿轮切齿加工轮坯参数确定方法，能够准确的确定满足加工后弯曲变形量要求的轮坯设计参数，从根本上解决轮坯加工变形量大的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种剖分式直齿锥齿轮的切齿加工轮坯参数确定方法，包括如下步骤：

(1)、设定剖分轮坯的初始设计参数，定义与剖分轮坯具有等效等截面的矩形轮坯为等效轮坯，等效轮坯的刚度为剖分轮坯的等效刚度；

(2)、根据剖分轮坯加工完成每个齿槽时其等效轮坯的参数，分别计算依次加工完成每个齿槽时剖分轮坯的等效刚度，使用等效刚度并利用力矩面积法分别计算加工每个齿槽的过程中轮坯产生的变形量；

(3)、将加工每个齿槽过程中产生的变形量叠加，求得整个加工过程中剖分轮坯产生的总变形量；

(4)、将求得的总变形量与允许的总变形量对比，如果求得的总变形量超过允许的总变形量，进行步骤(5)，否则进行步骤(7)；

(5)、对剖分轮坯的设计参数进行调整，缩短剖分轮坯的设计长度，使得每个剖分轮坯所包含的齿槽数减少，或者减小齿轮的模数，或者增加剖分轮坯的设计厚度；

(6)、利用调整后的剖分轮坯设计参数，重复进行步骤(2)至步骤(5)；

(7)、将本次求得剖分轮坯总变形量时所对应的剖分轮坯设计参数作为制造剖分轮坯的设计参数。

所述步骤(2)中，齿槽的加工顺序为，先加工剖分轮坯中间位置的齿槽，然后依次加工中间位置齿槽一侧的齿槽，最后依次加工另一侧的齿槽。