齿轮的齿根与滚刀刀尖的关系

wuaimin

一般齿轮的加工成型多使用滚齿刀，不知大家在开发、设计一个全新齿轮时，考虑过定制滚刀刀尖与齿轮齿根的关系没有？在后期的热处理中，齿轮的齿根对热处理能产生多大的影响？

woodee

参阅“齿条型刀具加工圆柱齿轮的齿根过渡曲线方程”：
1 Z" _; }+ z6 z& u% D  ]) Ghttp://www.gearbbs.cn/viewthread.php?tid=8291

wuaimin

国标中滚刀的刀尖制造有园齿根和平齿根两种，如果给出的齿全高及各参数，迫使制造出的滚刀刀尖为尖角，加工出的齿轮在热处理渗碳、淬火中没有影响吗？

0836449

須看齒輪用途而決定採用圓底或平底

woodee

是否想在保证过渡曲线不干涉的前提下，尽量增大齿根圆弧减小齿根应力？

wuaimin

是的。
如果设计参数是：法向模数Mn3，齿数Z7，齿形角αn28°，螺旋角β40°，全齿高h6.5。
* H- V7 v" T0 i7 F设计出的刀具刀尖是尖的，加工出的齿轮与热处理淬火及齿轮的使用寿命有多大关系？

woodee

回复 6# wuaimin 的帖子

差异还是很大的。具体可看附件。
2 p& i3 @- c+ E0 r 过渡曲线比较.rar (81.32 KB, 下载次数: 11)

2009-3-24 10:32 上传

点击文件名下载附件

wuaimin

有差异是肯定的，想讨论的是齿根是否影响热处理淬火，齿轮在使用过程中，齿根与寿命有多大关系

logxing

滚刀刀尖圆角越大，齿轮根部越偏向圆底，齿轮强度越高，但负面影响是滚刀的直线部分变短，导致渐开线范围变短。
; v! Q, {) [2 a- c
齿轮的强度与滚刀刀尖是否尖角没有直接的联系，只是与单圆弧（或接近单圆弧的程度）有关。
; q0 ?; v* k+ }( R" X
3 r3 F, |3 \% ]: K不过滚刀刀尖要真是尖角，一般都没什么选择余地只能做成单圆弧，而且这个圆弧数值还很小。此时虽然齿轮的过渡曲线是圆底，强度没有问题，但刀具圆角部分负荷太大，会影响刀具寿命。此时可以对刀具实行变压力角设计，仍取单圆弧，不仅可以增大刀具的圆角，同时还可以降低tif，增加渐开线的范围。而齿轮过渡曲线仍为圆底，形状几乎不变。

logxing

对于楼主主楼的问题，考虑这个问题的用户也有一些。不过一般不会定制刀具圆角，这个风险太大，用户毕竟不是专业设计刀具的。用户一般是通过指定齿轮根部过渡曲线的近似圆弧半径来向刀具设计者传达齿轮根部强度需求的信息。

wuaimin

谢谢参与讨论，按我们设计的齿轮参数做出的滚刀刀尖是尖的，无倒角（刀具厂家也未向我们反馈信息），刀具到厂后才知道；滚刀加工出的齿轮齿根也是尖的，担心在使用过程中出现问题。

logxing

原帖由 wuaimin 于 2009-3-25 21:01 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
& ~3 Q. V5 Z( v% q& h5 _谢谢参与讨论，按我们设计的齿轮参数做出的滚刀刀尖是尖的，无倒角（刀具厂家也未向我们反馈信息），刀具到厂后才知道；滚刀加工出的齿轮齿根也是尖的，担心在使用过程中出现问题。

% B, Y0 A: I% }) G" \! T9 Z$ `我上面说的刀具过尖会与刀具寿命有关是理论上的情形，实际跟齿轮材料有关，基本不会影响寿命的情况也很多。如果能实现沟通的话，下次可以建议刀具设计者考虑变压力角。另外刀具齿顶尖跟齿轮齿根尖应该没有联系，如果齿轮齿根尖应该是齿轮参数本身所致，即使采用变压力角设计根部过渡曲线变化不大，这是在两者都采用单圆弧的情况。但是这个跟齿轮具体参数也有关系，如果你给出那个齿根是尖的齿轮的数据的话我可以看看。
3 s5 O  |5 N( l5 i; n
下面这个是Mn=3 PA=28 Z=7 B=40 X=0 DK=33.4135 DR=19.91355（标准齿高）全圆弧一般设计与变压力角设计的齿条齿形和齿轮齿形对比。可以看到，齿条差距较大，变压力角更为协调，而齿轮过渡曲线类似，而且变压力角的TIF整整小了0.2，是变压力角设计十分成功的应用，你可以参考一下。

例图

woodee

楼主给出具体啮合的两个齿轮参数，就可以给出尽可能减小应力的齿根过渡曲线，从而确定刀具齿顶圆弧的大小。
4 ?2 t, R. H2 u
[ 本帖最后由 woodee 于 2009-3-26 11:05 编辑 ]

woodee

logxing你好！
  m, U9 Q" e4 g$ C$ t我按照你的参数顺手造了一下型，看到28滚刀的单圆弧齿根，好像比你图示的大一点儿。
你给的滚刀齿顶高系数是多少？

logxing

DK=33.4135 DR=19.91355是标准齿高，因此滚刀齿顶高系数1.25。
放缩比例不同看图是很难看出有没有差异来的，不如比比Tif，我的是22.806268。如果过渡曲线不一致，tif也不可能一致。

woodee

原帖由 logxing 于 2009-3-26 11:54 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
4 G. [/ U1 _+ R) i' v! ^DK=33.4135 DR=19.91355是标准齿高，因此滚刀齿顶高系数1.25。
* F; {  h" p4 H2 M放缩比例不同看图是很难看出有没有差异来的，不如比比Tif，我的是22.806268。如果过渡曲线不一致，tif也不可能一致。

一致的：

logxing

你UG熟啊，有时间我也学学。

woodee

UG只能直观点儿，关键还在计算。见笑见笑！

woodee

原帖由 logxing 于 2009-3-25 21:48 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
: L2 X7 w$ q% x% z$ M( @# @
- n9 [1 K3 [. L- j我上面说的刀具过尖会与刀具寿命有关是理论上的情形，实际跟齿轮材料有关，基本不会影响寿命的情况也很多。如果能实现沟通的话，下次可以建议刀具设计者考虑变压力角。...

8 W4 o+ x8 ]( c( ~9 l2 ?4 @( A5 k( S
变压力角滚刀为20°时，Tif如下图示：


8 ~: d- k: T* R2 r9 C. O4 D9 |28°滚刀与20°滚刀，加工出的齿根过渡曲线对比如下图，最大差距为0.0476mm：

logxing

原帖由 woodee 于 2009-3-30 14:19 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
变压力角滚刀为20°时，Tif如下图示：
" `! b% a% f. z0 O# j5 [4 Z% E1234796
7 c' z! E, @: j, b/ D/ B7 @0 x28°滚刀与20°滚刀，加工出的齿根过渡曲线对比如下图，最大差距为0.0476mm：
1234797

( i9 t2 B/ v/ ^8 b这个变模数的变换中你的精度没有损失吧？
我的结果是22.61033304726，和你相差0.00082504726，不算小了。
我算的变模数参数
PA=20
! W: `; W, t3 c% @: vMn=2.8188396077447444
. b# Y3 C6 z+ `6 {B0=37.15488420136743
Xn=0.56793473365297764
你可以验算一下我的变模数参数是否正确，如果正确你用这组参数直接算看看是多少。

woodee

没有精度损失。
' Q8 Z* S5 W* f/ L可能变换方法不太一样。
9 n1 K2 L8 N" f) _我是在渐开线齿廓不变的前提下，只改变齿条齿形角，所得到的。

logxing

变换方法不一样应该不会导致结果差这么多。
你的计算是否依赖UG内部数据的精度，据我所知CAD程序内部都是用样条曲线来表示曲线或曲面边界的，这样会造成比一般double运算大的误差。你说的“渐开线齿廓不变的前提下，只改变齿条齿形角”我的理解是一种基于cad的操作，不知道是不是。

wuaimin

学习了，谢谢各位大侠了，受益匪浅。

woodee

原帖由 logxing 于 2009-3-30 20:28 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
变换方法不一样应该不会导致结果差这么多。
: w: ]- l5 ?. E7 r% ?! y3 R你的计算是否依赖UG内部数据的精度，据我所知CAD程序内部都是用样条曲线来表示曲线或曲面边界的，这样会造成比一般double运算大的误差。你说的“渐开线齿廓不变的前提下， ...

! b. [  ]0 R! b, J
UG的精度与Excel相同。
看来还真得逐个数据对比了：
, c1 A  L1 K0 ?! {3 X2 S齿条
7 A, p: P8 |2 [! d! J8 ePa=20
Mn=2.81883960774474
! a  W+ X% |" s/ V5 W; H( Y! G1 lB0=37.1548842013674
+ f1 b4 v( o) ~! O7 D) cXn我没有换算
但保证齿轮齿根圆半径不变=9.95677653798892

woodee

原帖由 logxing 于 2009-3-30 18:40 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

0 E, y, X# ^2 x/ V# i这个变模数的变换中你的精度没有损失吧？
我的结果是22.61033304726，和你相差0.00082504726，不算小了。
我算的变模数参数
& O; T* P- v& ]" `8 J3 kPA=20
Mn=2.8188396077447444
# s( L$ D$ w" k& G+ w) B5 NB0=37.15488420136743
% d; |: ?2 d+ t) s; |2 KXn=0.56793473365297764
你可 ...

哈，查出来了，我的问题：为了显示齿根圆柱部分，我在一个步骤中设定了最大刀尖圆角值为“计算值-0.00001”，以迁就UG某些作图的精度要求。
把减小值调整到1E-13，Tif为22.6103330474056。与logxing相差为1.456E-10。可以接受了。

4 [1 u5 t9 ]$ I6 j0 U

[ 本帖最后由 woodee 于 2009-3-31 14:13 编辑 ]