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提到等高齿，就绕不开奥利康，那么，什么是奥利康等高齿？奥利康等高齿的设计、制造、检测有什么特点？奥利康等高齿的齿面接触区应该在什么位置？如何调整？通用的、常识性的知识就不再介绍了，这方面的资料汗牛充栋，下面只谈一下笔者本人的一些见解： 一、什么是奥利康等高齿？ 奥利康等高齿是由瑞士奥利康提出的一种齿制，其特点有：等高齿锥齿轮的大端、小端的齿高一样，同时面角、根角和节角均相等，刀齿的压力角等于工件的压力角。 齿面节线是长幅外摆线，与格里森制完全不同。那些使用老旧格里森机床加工的等高齿，并不是奥利康等高齿，其齿面节线为圆弧。还有一种国内有人研究的，叫对数螺旋线等高齿，其齿面节线是对数螺旋线，除了使用多轴数控机床加工外，尚无专业加工设备。这几种等高齿，齿面节线不同，它们是没有可比性的。 二、奥利康等高齿强度到底怎么样？ 国内对于奥利康与格里森两种齿制的强度比较，争论已久，众说纷纭。我们从直观上来看一下，对于大端面模数相同的两种锥齿轮，比如STR锥齿轮被动轮，大端面模数同样为10.3527，奥利康制加工时所使用SPIRON 13-105的刀盘，名义直径为210mm，而格里森渐缩齿所用刀盘为12英寸，即名义刀盘直径为304.8mm。 这也就说明，同样在齿宽中点处，奥利康制等高齿比普通格里森制渐缩齿的曲率要大，因此，可以判定，这种情况下，奥利康制锥齿轮副能够承受更大的应力。这就好比同样的河流，成弓形的水坝比直线的水坝寿命要长的原理。 从汽车驱动桥的台架试验也可以看出，这两种齿轮的区别，在同样制造和安装精度的条件下，安装奥利康等高齿锥齿轮的驱动桥其寿命可轻松达到100万次以上，而格里森制驱动桥锥齿轮其台架寿命远不如前者。 三、奥利康等高齿锥齿轮设计时要注意什么？ 许多人在设计奥利康等高齿锥齿轮时，一些参数沿用格里森制，这是不对的。与格里森制渐缩齿锥齿轮相比，应注意以下几点： 1.齿顶高系数和齿全高系数不同。同样是汽车驱动桥用，格里森制的齿顶高系数为1.7，齿全高系数为1.88；而奥利康等高齿齿顶高系数为1，齿全高系数为1.25。 2.奥利康锥等高齿锥齿轮设计时需要考虑被动轮二次切削和主动轮小端轴颈干涉问题，尤其是对于大速比带偏置距的齿轮副更是如此。此时，需要进行节锥修正或者小端倒坡，一般节锥修正量在4°以内，特殊情况下可以达到8°。 四、奥利康刀具有哪些特点？设计时该注意什么？ 1.奥利康铣齿机的刀齿装在整体刀盘上，内外回转中心重合，不可调。从上世纪五十年代以来的发展过程是：FN/EN系列、FSS/FS系列、SPIRON系列。FS刀盘上有若干组刀齿，每组刀齿有粗切中刀、精切外刀和精切内刀三个刀齿。根据所加工齿轮的旋向不同，各种刀齿的排列顺序不同。加工左旋齿轮时，用逆时针回转的左旋刀盘；加工右旋齿轮时，用顺时针回转的右旋刀盘。其中最后一种SPIRON刀盘只有外刀、内刀两种刀齿，采用条形刀条，三面刃磨。 2.刀具设计时的一个重要原则为切削加工时，非切削面不能与已加工的相对齿面发生干涉。发生干涉的主要原因为非切削刃齿形角过大或刀顶宽过宽。应避免切削刃与非切削刃刀尖圆角相互干涉，应使切削刃刀尖圆弧尽可能大，非切削刃刀尖圆弧尽可能小。同时应当避免非切削刃刀尖圆弧与另一组刀切削刃刀尖圆弧发生干涉。 五、奥利康等高齿锥齿轮齿面接触区该如何判断？如何调整？ 1.按照格里森公司的相关资料，弧齿锥齿轮的理想接触区应集中在齿轮中部偏小端处，呈椭圆形或矩形，接触区长度约占齿面全长的40%-60%，实际工作后由于负荷加大，齿面接触区将逐渐向四周扩展。 对于奥利康等高齿锥齿轮，由于其齿面节线为延伸外摆线，因此其理想接触区要求为被动轮凸面位于齿宽和齿高中部40%-60%，凹面位于齿宽中部偏大端40%-60%，齿高方向位于中部40%-60%。 为何凸面要求比凹面要偏中部一点？本人是这样理解的：在实际使用中，一般是大轮凸面为正车面（车辆前进），使用频率要高于大轮凹面（车辆后退），且车辆前进时速度较快于车辆后退速度，即主动轮输入扭矩要小一些（功率一定的情况下，扭矩与转速成反比），对噪音的要求要高。对于奥利康制等高齿锥齿轮，其齿厚从大端到小端是逐渐变窄的，因此，齿轮凸面接触区在中部时，车辆噪音较小，而齿轮凹面接触区设计在中部偏大端齿厚较厚的地方，可以防止大扭矩倒车时，齿面因较大的受力而断裂。 齿面接触区在受载后会如何扩展呢？按台架试验结果来看，对于格里森锥齿轮，是会很快扩展到全齿面接触，且向轮齿大端扩展较快于向小端扩展速度。而对于奥利康等高齿锥齿轮，虽然也会扩展，但向大端扩展的速度要小于向小端扩展的速度。为什么呢？这是与齿面节线曲率有关的，有兴趣的可以看看相关的空间几何描述。这也是为什么笔者把奥利康等高齿齿面接触区按上文描述的原因。 2.如何调整和修正？笔者的经验是，不要指望磨齿，因为奥利康等高齿的齿面节线是延伸外摆线，目前还没有哪种磨齿机床能够实现这种运动轨迹。 3.指望研齿可以吗？国内外大量试验证明，研齿工艺能一定程度上消除齿形误差，提高齿面粗糙度，降低齿轮副噪音。但是，对于热处理后变形较大的齿轮副，研齿工艺并无法改变接触区的位置。因此，研齿工艺具有一定的应用条件，在热处理变形较大的情况下无法采用。 由以上叙述可以看出，对于奥利康制等高齿锥齿轮，最好的方法即通过对热处理规律的探索，在热前对齿面接触区进行预修正，并在热后通过研齿工艺，对齿面的粗糙度和传动误差进行优化。
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发表于 2014-4-14 14:48
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