编者按
以收缩机端面齿为例，要点说明其参数计划及创造法子。离别在三轴龙门铣床和五轴联动机床赶上行试切，得出了最优加工计划。1绪论
端面齿又称赫斯齿（Hirth-tooth）。端面齿连接（见图1）是一种形态彼此拟合、可频频拆卸的连接方法，具备高精度自宽解，轴向和径向圆跳动反复性好，同时也不影响已告竣零件均衡的性格。它归类于死板聚散器中的正三角齿啮合传动，罕用于机床刀塔、反转办事台和死板人关节等停止定位，离心收缩机转子与叶轮、燃气轮机轮盘和航空涡轮鼓动机等高转速大转矩安设的静态连接中。图1 端面齿连接提示跟着产业体制的进展，加工设立越来越先进，对工场创造出来的产物及零部件精度请求也越来越高，象征着工场需求投入大批的资本，对寻常企业来讲是不小的压力，尤为是加工端面齿的设立，用的基础都是德国产的格里森（Gleason）成形磨齿机，价钱昂贵。2创造工艺
端面齿寻常有两种罕见的创造工艺，即铣削（见图2）和磨削（见图3）。来往精度取决于创造工艺，铣削来往精度常常在65%～75%，而磨削来往精度可达80%以上。图2 铣削图3 磨削3端面齿的袭用
今朝，在国内离心式齿轮收缩机周围，譬喻图4所示的高速转子中，小齿轮轴与叶轮的连接常常采纳锥三角、法兰式、轴向销、端面销、红套（又称热套，是告竣零件之间过盈合做的一种工艺）或弧面＋单个销等定位方法，再经过拉紧螺栓弹性变形来告竣转子和叶轮的集体连接，以到达静态聚集的方针。这几种连接方法各有各的长处，也有各自的瑕玷，存在定位不许、加工窘迫、返修、备件加工琐碎以及周期长等题目。端面齿连接方法很好地处理了这一系列题目，但对加工设立精度请求较高。端面齿连接构造如图5所示。图4 高速转子图5 端面齿连接构造提示1―叶轮 2―小齿轮轴 3―拉紧螺栓 4―锁紧螺母4端面齿的参数计划
端面齿参数如图6所示，计划参数和公式见表1。端面齿的计划招思索下列几方面。图6 端面齿参数表1 端面齿聚集部计划参数及公式1）产物的构造巨细（指表里径尺寸）。在尺寸肯定的环境下再来筛选齿数的几许，寻常来讲，保举取12的倍数，即：12、24、36、48、96和。2）端面齿的筛选还要思索传播转矩的巨细。齿数越多，齿形越小，强度也越低；反之，当齿数越少时，齿形越大，加工工艺性也会响应变差。在离心式齿轮收缩机中，叶轮与齿轮轴连接处的直径寻常不会＞mm，也不会＜30mm。因而，齿数常常在24、36和48之间筛选。3）在肯定了齿外径和齿数Z后，还要思索齿形特性，即型面角γ。因本文选的是正三角齿，是以型面角γ=60°。此角度加工便利，高速运行中脱开的推力适中。4）对于端面齿的聚集，在轴向力的效用下，齿的双侧面是不休隙绝对贴合的。在志愿环境下，任何一个圆周的截面上，对应的齿槽和齿厚绝对相等。为了使齿槽的受力平均，加工便利，务必思索齿顶的空隙C，而C跟齿槽圆角r巨细相关。不管是磨削或铣削，槽底总会有圆角或退刀槽，因而为了防止干与和来往不慎密，常常C＞r。聚集我公司齿轮收缩机实践环境，给出了轴头的结讲和详细尺寸，如图7所示。a）轴头构造b）尺寸图7 轴头构造及尺寸将已知参数（见图8）输入程序后，得出响应的计较结局（见图9）。图8 已知参数图9 将已知参数输入后的计较结局5端面齿的试制
为保证终究加工出来的端面齿合乎产物计划请求，离别在三轴三联动龙门铣床和五轴五联动机床赶上行了试切。5.1在三轴机床上试制端面齿铣齿前车削尺寸如图10所示。详细的加工环节下列。图10 端面齿铣齿前车削尺寸1）离别将轴和叶轮置于定梁龙门铣床上加工，校订叶轮轴向圆跳动至0～0.01mm，外圆径向圆跳动0.01mm；校订齿轴高低轴承挡，径向圆跳动0.mm；再校订侧母线，上轴承挡0mm，下轴承挡0.02mm。2）采用55°立铣刀粗铣和60°特制立铣刀精铣，袭用三轴三联动的方法铣制端齿。3）端齿铣好后，复检各零件基准面的轴向和径向圆跳动环境，若无改变后拆下。4）依据在机床上零件装夹方位（轴0°对叶轮0°方位）连接叶轮与齿轮轴，将液压拉伸器压强加至35MPa，拉紧螺栓并锁紧螺母。5）上车床反省叶轮轴向圆跳动和外圆径向圆跳动，校订齿轮轴轴承挡跳动离别在0.mm左右，反省φmm处轴向圆跳动0.13～0.14mm，φmm外圆径向圆跳动0.06mm。仅转动叶轮°后，再次连接后反省，轴向圆跳动0.03～0.04mm，外圆径向圆跳动0.07～0.08mm。与图样请求对照后，本次实验结局未能知足产物计划请求的外圆和轴向圆跳动在0.03mm之内。经深入反省，觉察定梁龙门铣床Y轴存在反向空隙0.mm，反复定位精度较差；X轴、Z轴反复定位精度相对较好。用一样的加工方法将轴和叶轮置于入口龙门铣床上，再用一样的法子试切，觉察机床的X轴反复定位精度不睬想，实验失利。经商议，以为这类行使线性轴联动的加工方法不行行。联动轴越多，轴彼此影响越严峻，每个齿的场所精度越差。我公司再有从德国入口的五轴五联动机床，即三线性轴（X、Y和Z轴）+二反转轴（A、C轴）。行使此前提，决计采纳“二反转＋一线性”轴的方法再次实验。思索先将试件歪斜角（6.5°）摆正（A轴），再锁定，尔后C轴分度，再锁定，仅Y轴水准切削，缩小各轴之间的彼此影响，也即是说，在实践切削时，只疏通Y轴。5.2 在五轴机床上试制当计划肯定后，由于临盆出处，叶轮和轴不能在统一机床上告竣，因而离别将叶轮置于哈默C40U、轴置于哈默C50五轴机床上加工。铣削法子：采纳55°立铣刀粗铣和60°铣刀精铣，切削方位为从外圆向内孔单向走刀，各加工时段环境下列。1）叶轮在C40U机床上校订，加工前轴向圆跳动与径向圆跳动校订均在0.～0.01mm，齿加工后复校无大的改变。2）齿轮侧端面齿在C50机床上加工修削，外圆径向圆跳动校订部位为齿侧轴承挡，跳动量0.mm，高低间隔mm，离别探测3条侧母线，直线度离别为0mm、0.mm和0mm；轴向圆跳动0.mm，齿加工后复校，无大的改变。3）按零件加工方位（轴0°对叶轮0°方位）连接叶轮与齿轮轴，将叶轮安设在齿轮轴上，手工拧紧螺母，测叶轮跳动，φmm处径向圆跳动0.mm左右，φmm处轴向圆跳动0.03mm左右。4）拆开后，检察来往面，觉察齿根处来往黑点不够，或者是由于叶轮侧端面齿齿顶太尖，与齿槽毛刺等彼此干与等形成的。决计车去部份齿顶（增大齿顶空隙C），上车床再复校。5）齿顶空隙C强调到1mm，将齿轮轴、叶轮去毛刺，连接两者后，上车床复校各跳动。手动拧紧螺母，觉察叶轮轴向圆跳动在0.2mm左右；再用液压工装压紧叶轮，压夺取值30～32MPa，轴向圆跳动0.02mm，径向圆跳动0.mm，已知足计划请求。拆开叶轮，反省来往面，来往黑点对照志愿，基础在70%以上。6）当各项前提知足计划请求后，为了平安思索，将压强提升到35MPa，再做低速动均衡。实践不平掂量：叶轮侧mg·mm，无叶轮侧89mg·mm。7）转入高速动均衡机实行高速运行，转速到达r/min，振荡速率1.6mm/s。8）经高速运行后的转子再上车床复检跳动环境。校订双轴承挡径向圆跳动0.mm左右。反省叶轮轴向圆跳动0.mm，外圆径向圆跳动0.03mm。拆开叶轮后，今朝场所稳定，再次压紧，各跳动无改变。拆开后，恣意转动角度齿对中，压强稳定（35MPa），叶轮轴向圆跳动在0.～0.mm，径向圆跳动0.03mm。来往黑点70%以上，无显然改变。试切出的叶轮如图11所示，工艺轴如图12所示，实验转子如图13所示。图11 试切出的叶轮图12 工艺轴图13 实验转子试制胜利后，行使此加工方法成形的端面齿，袭用到安徽新宁公司配套的向心汽轮机项目上，实践行使成效卓越。6收场语
实验表明，行使五轴五联动的“二反转＋一线性”轴的计划确实可行。在实践临盆中，五轴机床的路途有限，加工成本也高，因而也许在通例的三轴机床上，配高精度反转台，再经过为端面齿歪斜角制做特定角度工装来告竣。本文宣布于《金属加工（冷加工）》年第4期第32~36页，做家：杭州杭氧透平死板有限公司 何洪均，原题目：《齿轮收缩机端面齿的参数计划及创造法子》。金属加工视频号明白啦
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