ストレートベベルギヤフライス加工技術の応用に関する研究

ストレートベベルギヤフライス加工技術の応用に関する研究

 
スパイラルベベルギアと比較して、ストレートベベルギアは、高い製造成熟度、比較的低コスト、より簡単な処理の利点を持ち、航空宇宙製品に広く使用されています。本稿では、航空ハイリフトシステムの角速度減速機に使用されているストレートベベルギヤを研究対象とし、ディスクフライスカッターの上下カッター位置のフライス加工方法を採用した。グリーソンフェニックスII CNCベベルギアフライス盤.ストレートベベルギヤの加工が完了し、加工、計測、ソフトウェアアプリケーションなどの側面から詳細な解析が行われ、ストレートベベルギヤの加工品質や加工効率を向上させる上で重要な参考になります。

交差するシャフトトランスミッションでは、ベベルギアが広く使用され、スパーベベルギアまだギアプレーナーによって支配されています。設備や熱処理の影響を受けて、加工精度は基本的にGB7レベルであり、加工効率の向上にも一定の限界があります。

近年、グリーソンが開発したフェニックスII CNCベベルギアフライス盤は、ストレートベベルギアとスパイラルベベルギアを処理する機能を備えています。歯の技術は、超硬ブレードツールの適用により、ストレートベベルギアの加工効率と加工精度が大幅に向上しました。
 

1. ストレートベベルギアの加工方法の開発


急速に発展しているスパイラルベベルギア加工技術と比較して、ストレートベベルギアの加工技術は比較的ゆっくりと発展してきました。スパーベベルギアの一般的に使用される加工方法には、円盤状のモジュラスフライスカッターフライス加工、円形ブローチ加工、ペアプレーナーカッター、ダブルカッターヘッドフライス加工などがあります。中でも、歯のプレーニングプロセスが広く用いられている。歯のプレーニングプロセスは、歯のホブ加工方法.2つのストレートプレーニングナイフが拍車を処理するためのツールとして使用されますベベルギア.相対的に言えば、加工効率は高くなく、スパーベベルギヤドラムの歯が表面処理要件であることを保証することは困難である。ダブルディスク生成フライス加工法は、2つのペアのディスクミリングカッターを使用して、1つのプロセスでトゥースブランクの特定のトゥーススロットの両側の歯面を同時に切断し、ストレートベベルギアの処理を完了します。PHOENIX II. CNCギアフライス盤は、ストレートベベルギアの加工サイクルタイムを大幅に短縮できる単一のディスクフライスカッターでストレートベベルギアをフライス加工する新しいプロセス方法を採用しています。機械工作機械と比較して、効率は高いです。

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ギアプレーナー、ダブルディスクギアフライス盤、PHOENIXII.ギアフライス盤

3つの加工方法を比較すると、歯牙プレーニング加工装置とダブルディスクフライスカッターは、ストレートベベルギアの加工に限定されたギアフライス盤で使用される機械的伝達チェーンを生成します。PHOENIXII. CNCギアフライス盤の利点はさらに大きいです。

(1)設備コストの優位性:スパイラルベベルギヤフライス加工装置にストレートベベルギヤ加工機能を追加し、1台の機械を多目的に使用。機器の技術的変革コスト。

(2)精度の利点:ディスクフライスカッターの主刃先は、ベベルギアの拍車歯面の加工を容易に実現できる特定の負の傾斜角を有する。接触領域の形状は、ストレートベベルギアの接触精度を向上させ、ギアのエッジ接触によって引き起こされる害を効果的に回避することができる。バッチ処理検証後、GB6レベルの処理精度に安定して到達できます。

(3)生産効率の利点:ストレートベベルギアの効率は、CNCフライス加工による機械工作機械の効率と比較して明らかに向上します。
 

2. ストレートベベルギアフライス工具



フライス工具形状:

グリーソンフェニックスII CNCギアフライス盤は、粉末冶金コニフレックスソリッドカッターヘッドとペンタック® カーバイドインサート付きコニフレックス® ®プラスカッターを使用したストレートベベルギア用です。
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フライスカッターの構造的特徴:

ツールの主なパラメータは次のとおりです。

(1) 工具圧力角度

工具の皿角度に関連して、PHOENIXII. CNCギアフライス盤275HCのスピンドル角度は23°の固定値です。工具圧力角度と皿角度の合計に等しくなります。皿角度は、ディスクフライスカッターの主刃先の凹角度であり、ディスクミリングカッターが歯面を発達させるときに加工される歯面の膨らみ量に影響する。クラウニングの量は、ベベルギアの接触領域のサイズに影響します。通常、接触面積の理論シミュレーションにはストレートベベルギヤの計算ソフトウェアが用いられ、ディスクフライスカッターの圧力角度の大きさが予め決定される。ミリングカッターの圧力角度の大きさは任意に選択されるのではなく、圧力角度系列に応じて選択される。

(2)コーナーフィレット

これは通常、ベベルギアの主なパラメータに従って計算され、生成されます。フライス加工の動きにより、機械加工された部品によって形成される根の切り身が工具の鼻の切り身よりわずかに大きくなります。工具ノーズフィレットの公称設計値が工具の公称設計値と同等かそれよりわずかに大きいことが確認できる。図面で指定された最小フィレット半径では、ストレートベベルギアの最初の部分が処理され、WANGONGディスプレイ投影検出を使用してデバッグされ、加工中のオーバーカットなどの問題を防ぎます。
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(3) 工具オフセット距離

図4に示す工具の幅は、加工される歯車の大端の幅Laと小端の幅Liとで決まる。工具オフセット距離は、La の半分より大きく、Li より小さいという条件を同時に満たす必要があります。幅は、ベベルギアのパラメータに従って、ストレートベベルギア計算ソフトウェアによって設計および生成されます。工具のミスアライメント距離が適切でない場合、小さな端がオーバーカットされるか、大きな端が残ります。ナイフオフセットが広すぎると歯根刈りの弓根がオーバーカットされ、小さな端の狭い歯スロットがオーバーカットを引き起こす可能性が高くなります。ナイフのオフセットが小さすぎると、歯根が残り、大きな端の歯スロット幅が残りやすくなります。ナイフの誤差距離が正しいかどうかを確認するための計算と試し切断によって解決できます。
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最大工具オフセット距離の計算は、次のようになります。
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式では、Tonはマッチングギアのラージエンドアーク歯の厚さです。ボーはビッグエンドの歯根の高さです。圧力角度はφです。FWは歯の表面幅です。Ao は外側のテーパー距離です。

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式: WT では、max は工具オフセットの最大距離です。在庫許容量は加工許容量です。

ギヤフライス工具材料:

ASP2023、ASP2030などのストレートベベルギア用の一体型ディスクフライスカッターに一般的に使用される材料は、TiN、TiAlNなどがコーティングされています。スパーベベルギヤの材質は18Cr2Ni4WAで、高強度の中合金浸炭鋼です。また、窒化および焼戻しすることもできる。ASP2030 TiAlNコーティング工具の切削性能は、ASP2023 TiNコーティングの切削性能よりわずかに優れています。.

航空材料は、高硬度、高強度および高靭性の特性を有する。また、生産および加工における加工性能の低さ、高い加工難易度、低い加工効率、高い工具コストの問題にも直面しており、加工工具に対する要求が高まっています。超硬合金切削工具の促進と使用は、加工計画を最適化し、加工硬化および加工変形の問題を解決するだけでなく、切削工具の耐用年数を改善し、大規模な加工結果の一貫性を保証する。スパーベベルギアの加工では、ペンタック® カーバイドインサートを搭載したConiflex® Plusツールが粉末冶金コニフレックス®ソリッドカッターヘッドを徐々に置き換えており、スパーベベルギアの加工も高速に押し上げています。

 

3. の機械加工技術ストレートベベルギア製粉



スパーベベルギアフライスは、プロのベベルギアソフトウェアによって設計されたスパーベベルギアに基づいて開発され、機械加工プログラムとテストプログラムはソフトウェアによって生成され、それぞれギアフライス盤とギア検出器にインポートされます。ストレートベベルギアフライス加工と調整のために、最初に単一の歯を切断し、1組のストレートベベルギアペアの単一の歯のプロファイル、歯の厚さ、および歯の深さが適格であることを確認するために別々に調整してから、完全な完全な歯を切断します。ギアプロファイル、歯の厚さ、歯の深さ、ピッチ偏差fpt、ピッチ偏差Fpt、振れFr、および大型ホイールと小型ホイールの他の特性がそれぞれ修飾されていることを確認し、これに基づいて、接触面積の転がり検査が実行されます。

ベベルギアのフライス加工を調整する場合、最初のペアのベベルギアを加工して圧延検査機でテストした後、得られた実際の接触面積は、シミュレートされた理想的な接触面積と完全に一致しないことがよくあります。治具など様々な要因を除いた上で、実際の状況に合わせて接触領域を調整を押します。

一般に、接触不良領域は主に歯の高さ方向に沿って分布し、歯の長さ方向に沿った分布は理想的ではない。歯の高さ方向の不満足な分布は、主に歯の形状誤差によって引き起こされます。圧力角度を変えることで調整できます。圧力角度が大きくなり、接触領域が移動します。歯の先端に向かって、圧力角度が減少し、接触領域が歯根に向かって移動する。歯の長さ方向の不満足な分布は、主に歯方向の誤差によって引き起こされます。らせん角度を変えることで調整されます。螺旋角が増加し、接触面積が小端に移動し、螺旋角が減少し、接触面積が大端に移動する。図6は、ベベルギア計算ソフトウェアを使用して、接触領域の位置を調整および修正しています。

ストレートベベルギアミリングの過程で、ディスクミリングカッターの主刃先は、フライスカッターの端面に対して一定の傾斜角度を有する、すなわちドラム形状が角度を形成する。このとき、刃先は内側テーパ角を有する円錐面に相当する。ディスクフライスカッターは、ストレートベベルギアの歯面を簡単に加工することができ、これもディスクフライスカッターのユニークな特徴です。歯のプレーニングなどの処理方法と比較して、スパーベベルギアドラムの歯、接触領域の形状は楕円形であり、接触状態は良好である。しかし、ディスクフライスカッターは歯の長さに沿って動かず、歯スロットの底はわずかに凹んでいます。この凹みの値は、ディスクフライスカッターの半径と歯幅に関係します。フライス溝の底部における凹状アークの最大深さは、式(3)に示されている:

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式において、ΔHは歯溝の底部における凹状の円弧の最大深さである。Fw は歯車の歯幅です。圧力角度はφです。Du はディスクフライスカッターの直径です。
 

4. ストレートベベルギアの閉ループ加工のためのソリューション



ストレートベベルギア加工ユニットは、ベベルギアCNCギアフライス盤、ベベルギアシャープニングマシン、ギアテストセンター、ベベルギアローリング検出機およびその他の機器で構成されています。ベベルギアの設計、加工、測定ソフトウェアの適用と組み合わせることで、閉ループベベルギアが形成されます。加工プロセスは、ベベルギアの加工と調整の難しさを軽減し、ストレートベベルギアの生産効率と加工精度を向上させます。

グリーソンベベルギアソフトウェアには、ケージスパイラルベベルギアモジュール、ストレートベベル[メカニカル]ストレートベベルギアソフトウェア、FEA有限要素解析、その他の機能モジュールなどの複数の機能モジュールが含まれています。スパーベベルギアの開発に使用されるソフトウェアモジュールを図7に示します。
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ストレートベベル[メカニカル]は、ストレートベベルギアの設計に使用され、ストレートベベルギアのパラメータを計算し、切削工具のパラメータを決定し、ストレートベベルギアの設計パラメータカードおよび工具設計パラメータを生成するために実行され、ナイフの生成および設計の準備に使用される。UNICALは、ストレートベベルギアの接触面積の解析と調整、歯の厚さとバックラッシュの調整、歯根オーバーカットの決定、タイミング解析、CMM検査プログラムの生成、および加工プログラムに使用されます。サマリーマネージャは、UNICALソフトウェア操作によって生成された加工プログラムを工作機械が認識する工作機械プログラムに変換し、工具長、治具高さなどによって引き起こされる工作機械のオーバートラベルシミュレーション検証を解析およびシミュレーションして、ストレートベベルギアのファーストピースデバッグのリスクを低減するために使用されます。GAGEはベベルギア測定に使用され、測定結果に応じてベベルギアアンチ調整パラメータを生成します。また、ベベルギア検査用の標準ギア検査プログラムを確立して、ストレートベベルギア加工の一貫性と互換性の向上を確保することもできます。
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CNCギアフライス盤は、ストレートベベルギアフライスカッターの研ぎ澄ましのためのシャープナーを装備したストレートベベルギアの加工に使用され、ギア検査センターはベベルギアの単一検査に使用され、ローリング検査機は接触領域に使用されますいくつかの独立した機能の包括的な検査は、ベベルギア加工ユニットを構成します。プロのベベルギアソフトウェアを使用して、ベベルギア部品の設計、工具パラメータの設計、および加工プログラムと検査プログラムの生成を完了します。加工プログラムは、ギアフライス盤に入力されます。歯車の切断が完了すると、歯車検査センターは入庫検査プログラムを使用してベベル歯車の測定を完了します。検査レポートが得られると同時に、ベベル歯車の加工調整のための逆調整データが生成され、この逆調整データがギヤフライス盤に入力され、すなわちベベルギヤに対するより良い精度要求を達成するために加工および調整され得る。プロセス全体が、設計、機械加工、測定、測定データのフィードバック、デバッグから閉ループ加工ソリューションを形成します。また、処理およびデバッグプロセスは、より効率的で、より自動的でインテリジェントであり、人間の経験に依存する操作を減らし、スパーベベルギアの生産効率と処理精度を大幅に向上させます。
 

5. 航空製品のストレートベベルギアフライス加工の検証



航空ハイリフトシステムにおけるストレートベベルギヤのグループを例にとると、従来の平歯車ベベルギヤプレーニング加工方法を粉末冶金高速度鋼一体型ディスクフライスカッターフライス加工方法に変更し、次いで工具を超硬合金カッターストリップ工具に変更してストレートベベルギヤを加工する。この改善により、このグループの平歯車ベベルギアの加工効率とギア精度が大幅に向上します。
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スパーベベルギヤの加工方法

比較のため、改良前に使用した粉末冶金ディスク工具、及び改良後の超硬合金工具の加工データを表1及び表2に示す。
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このスパーベベルギア群は、部品の加工方法を改善することで、二重圧延の2サイクル加工から二重圧延の1サイクル加工に変更されました。第二に、工具技術の適用により、切削パラメータはそれに対応して改善され、工具速度は80-100r /分から400r /分に増加し、ライン速度は55-80m /分から200m /分以上に増加し、切断時間は60-90分から400r /分に短縮されます。同時に、部品の歯のプロファイル精度が安定していることが保証され、工具寿命が延び、工具研ぎや加工調整などの補助時間が短縮され、ストレートベベルギアの加工サイクルが短縮され、加工効率が向上し、加工コストが低減され、航空製品のベベルギア部品が満たされる。短サイクルの生産要件を開発します。
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加工品質の向上について、ストレートベベルギヤを例にとり、図10に示す。
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改良の前に、粉末冶金高速度鋼の全体的な工具加工が使用されていました。歯の輪郭精度は工具の摩耗などの要因の影響を受け、歯の輪郭精度は不安定でした。一度に5〜10個の部品を研削した後、歯の輪郭が変化し、歯根の接触が起こるため、再研ぐ必要があります。ナイフ。工具は何度も研ぎ澄まされ、各研ぎ澄まされた後の部品のデバッグ時間が長く、除去率も高い。
ストレートベベルギヤフライス加工技術の応用に関する研究
改善後、歯のプロファイル精度が向上し、超硬ブレードツールが使用され、一度に処理された部品数が500を超え、部品数の加工および調整が減少し、加工およびデバッグ時間が短縮され、品質がより安定し、加工効率が高くなる。

バッチ加工検証後、改良されたストレートベベルギアはGB6レベルの加工精度に安定して到達することができ、同時に、修正されたドラム歯面を保証することができます。接触領域は楕円形で輪郭がはっきりしており、接触領域はより良い状態にあります。ドラム状の歯面は、歯車のエッジ接触によって引き起こされる害を効果的に回避し、噛み合い伝達の負荷変化および設置エラーに対するストレート歯車対の感度に対する平歯車対の影響を低減することができる。
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6. おわりに


本稿では、グリーソンCNCベベルギヤフライス加工技術に基づき、航空ハイリフトシステムの角可変減速機製品に使用されているストレートベベルギヤを研究対象とする。ストレートベベルギア部品の加工と検証、スパーベベルギアの加工データの連続蓄積、スパーベベルギアの生産効率と加工品質の向上に役立つスパーベベルギアシステム用の加工ソリューションの形成など、アプリケーション研究の測定およびその他の側面。特定の参照値。