齿轮范成加工教具(2)

时间:2014-09-04 14:42 来源:www.fabiaoba.com 作者:陈涛等点击: 次

　　滚刀的径向进给运动是指滚刀向齿轮坯中心的移动，以保证切出全部齿高。通过改变滚刀径向进给的位置，还可加工出正、负变位齿轮。径向进给运动采用丝杆螺母传动，通过手轮单独驱动丝杆。滚刀的径向进给运动到达所要加工齿坯的既定位置时，进给运动便停止，而范成运动和轴向进给运动仍然在进行，直到加工完整个齿坯。采用单独驱动滚刀的径向进给不会影响齿轮坯的加工，却能大大简化机构。

　　3 齿轮范成加工教具结构设计

　　3.1 齿轮范成加工教具材料的选用

　　齿轮范成加工教具采用手动加工方式，切削速度随机可调，便于教师讲授范成原理，也利于学生仔细观察齿轮的范成加工过程。所以，待加工齿坯选择蜡制材料更易于加工。为满足教具使用的灵巧与便捷，教具不宜过大过重，应选择轻质的材料。对于传动件，可采用铝合金材料，既轻质又便于加工；对于支撑件，采用工程塑料不仅可以满足设计要求，而且价格低廉。

　　3.2 主传动结构设计

　　如图2传动链所示，主传动由蜗杆作为动力输入，该蜗杆还将带动两个蜗轮进行传动。将蜗杆与蜗轮封闭放置于箱体内，而将滚刀与齿轮坯置于箱体上方，以便隔绝加工时产生的蜡屑，保证蜗杆蜗轮的顺畅运行。

　　齿轮坯与蜗轮1同轴相连，实现同步转动。蜗杆与链轮1同轴相连，链轮2与滚刀轴同轴相连，蜗杆通过滚子链将动力传递到滚刀轴，并通过图3所示张紧机构使滚刀在进给运动中滚子链一直处于张紧状态，有效传递动力。

　　图3 张紧机构图

　　3.3 进给运动结构设计

　　滚刀的轴向进给运动通过丝杆螺母机构实现。丝杆固定安装在蜗轮2内孔中，螺母与滚刀托板固联，当蜗轮2带动丝杆旋转，滚刀托板则随着螺母沿丝杆运动，从而带动滚刀架实现轴向进给运动（如图4所示）。滚刀托板侧面开槽，以立柱为导轨进行轴向进给运动。

　　图4 进给运动三维建模图

　　滚刀架下端开有燕尾槽与滚刀托板燕尾导轨相连，以克服因滚刀架前端过重而产生的颠覆力矩，并通过小螺杆旋转推动滚刀架前后移动，实现滚刀的径向进给运动。小螺杆的旋转运动通过手轮手动实现（如图4所示）。为避免滚刀架在移动过程中与丝杆发生干涉，滚刀架在丝杆接触部位采用中空腰形槽。图5为齿轮范成加工教具实物图。

　　图5 齿轮范成加工教具实物图

　　4 主要技术参数

　　外形尺寸：500 mm×400 mm×320 mm

　　总重量：18 kg

　　滚刀参数：单头，m=2.5 mm，α=20°，h*a=1，c*=0.25，γ=2.5°

　　待加工齿轮参数：m=2.5 mm，α=20°，Z=38～58，da=100～150 mm，毛坯为蜡制

　　切削速度：手动可调

　　5 结束语

　　该齿轮范成加工教具结构简单，小巧便捷，极具实用性和趣味性。齿坯使用蜡质材料，能够进行齿轮的现场加工，可用于范成法加工齿轮的演示教学和学生实验。该教具采用手动加工，实验者可以根据需要，放慢滚齿速度，以便清晰地观察范成法加工渐开线齿廓的成形过程，改善了以往主要通过教师口头讲解和图片展示的教学方式，取得了理想的教学效果。

　　参考文献

　　[1] 杨昂岳，毛笠泓，夏宏玉.实用机械原理与机械设计实验技术[M].长沙：国防科技大学出版社，2009.

　　[2] 穆立茂，黄海英，王克印.基于CAXA电子图板的齿轮范成虚拟实验[J].实验技术与管理，2011，28（1）：77-79.

　　[3] 李允旺，代素梅.齿轮刀具加工齿轮的虚拟范成实验研究[J].实验室研究与探索，2005，24（8）：12-16.

　　[4] 孙桓，陈作模.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1996.

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