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1、一对锥齿轮在正常啮合运转条件下，齿面上实际接触的部分，习惯叫做“接触区”，又叫“接触斑点”。 因为齿面接触区的形状、大小和位置，对齿轮的平稳运转、使用寿命和噪音有直接影响。所以，齿面接触区是衡量锥齿轮啮合质量的重要标志之一。为此，锥齿轮的切齿和热处理后的配对工序，应严格控制齿面接触区。 常见的不正确接触区、不良接触区的出现，主要是由于切齿计算的近似性、机床精度状态、刀具以及装置等各方面误差的影响。初步切齿后的接触区，一般地总是与图纸及相应工艺要求的规定有偏差。因此，要改变机床的调整以修正接触区。 一般按切齿计算数据切出一对锥齿轮，在滚动检验机上检查接触区。其接触区的修正工作，通常都是在小轮上进
2、行，这是因为小轮齿数少，切齿时间少的关系。个别情况，也有修正大轮的。,接触区的调整原理,1,接触区调整工作，要有一个基本的顺序。下面的顺序可做为参考。 接触区修正的一般顺序： I、螺旋角的修正：使接触区位于齿长的中部附近(此点要根据技术要求及热处理变形情况而定)。 II、压力角的修正：控制接触区位于要求的齿高部位。 III、齿面节线曲率的修正：控制沿齿长方向的接触区长度。 IV、齿形曲率的修正：调整接触区的宽度。 V、对角接触的修正：消除沿对角线方向的接触，使之变为沿齿面节线方向的接触。 实际生产中，根据出现的不良接触区进行具体的修正，可能是单项的修正，也可能是两种或更多的误差交织在一起的综合
3、多项修正。调整中，往往是压力角与螺旋角误差同时出现，有时是对角接触与齿面节线曲率混在一起。,接触区的调整原理,2,其中刀位E=V2 + H2 V=Ru cos H=L- Ru sin 极角q，tgq=V/H,图7-3,接触区的调整原理,（1）螺旋角的修正-调整接触区在沿齿长方向上的位置。 接触区位于齿长方向的大端或小端，是由于螺旋角的误差造成的。一般用改变刀位的办法来改变齿轮的螺旋角，以达到此种接触区的修正。 刀盘中心和摇台中心的距离叫刀位。刀位是保证在给定的刀盘半径Ru和中点锥距L的条件下得到相应的螺旋角。刀位与螺旋角的关系如图7-3所示。,3,通过上面公式分析说明：在Ru 和L一定时，刀位
4、E增加，螺旋角变小、刀位减小、螺旋角变大。 而在机床调整中刀位的大小是由机床的偏心角控制的。既偏心角变大则刀位变大，偏心角减小则刀位减小。见图7-4,图7-4,接触区的调整原理,4,（2）压力角的修正调整接触区在齿高方向上的位置 接触区靠齿根或齿顶是由于压力角误差造成的。改变压力角的方法有下面几种： 改变切齿时的水平轮位修正压力角 此法为修正压力角误差最简便和最常用的方法之一。其修正压力角的根据为，使被切齿轮以一个新的节锥切齿，从而使原节锥处的压力角发生变化，此时，刀片的压力角并不改变。 如图7-5所示，被切齿轮的原始位置为coe，ocf为原工作节锥母线。当水平轮位减小Xp后(前进)，原轮齿的
5、中点c移到coe位置上。为保持齿的切深不变，要后退床位，即使齿轮沿摇台轴线方向退出一段距离。,图7-5,接触区的调整原理,5,由于滚比挂轮没有改变，摇台上对应于齿面中点c”处的速度比齿轮在c”点的速度减慢，即节锥面向齿轮的根锥方向移动了，也就是齿轮与产形齿轮具有相等圆周速度的锥面，向根锥移动了。由此，造成在原节锥上压力角的增大，使接触区移向齿根。 若增大切齿时的水平轮位，使原节锥上的压力角减小，接触区向齿顶方向移动。 水平轮位的改变也将影响到床位及螺旋角的变化（图7-6）。,（当刀盘中心位于2、3象限时，刀位变化方向与表中相反）,图7-6,接触区的调整原理,6,改变滚切传动比修正压力角 此法也
6、是常用的修正压力角方法之一。当它用于压力角修正值较大时，方显出其优越性。 用滚切法切齿，改变滚比就相当于改变了滚动节锥，也就改变了原工作节锥上的压力角，利用此原理，可以达到修正压力角的目的。 切齿中，滚比是实现被切齿轮和产形齿轮相对滚动的关键，又是实现两者间相对迥转速度的可调环节(如图7-7所示）。,图7-7,接触区的调整原理,7,改变滚比后，相应的齿轮压力角及螺旋角都有所改变，但压力角的变化最为明显。改变滚比相当于改变了铲形齿轮的齿数，也就是改变了摇台和被切齿轮间的速比。 图7-7中C为原工作节锥上的一点，滚比改变后，切齿时的节锥不通过C点而通过C点，CC为平行于摇台轴线的直线。此时C点与铲
7、形齿轮的压力角相等，而C点处的压力角改变了。两个节锥母线相交成一定角度，其间距离自小端至大端成比例的变化。 所以，改变滚比即改变了压力角。当滚比变大即使摇台的摆动速度相对于被切齿轮是减慢了，则使工件的压力角加大，如图7-8中的虚线所示，亦即使接触区移向齿根。反之则使工件的压力角变小，使接触区移向齿顶。,图7-8,接触区的调整原理,8,（3）齿面节线曲率的修正调整沿齿长方向接触区的长度 接触区长短主要决定于两共轭齿面节线曲率半径的差，一般都用改变铣刀盘直径实现曲率半径差。一般改变刀盘直径是用更换刀盘的平行垫片的办法，有时要更换刀盘体。 对于双面法加工的齿轮可以通过修正刀具的错刀量W的大小进行修正
8、。即错刀量增大则接触区变短，错刀量减小则接触区变长。,接触区的调整原理,9,（4）齿形曲率的修正调整接触区的宽度 接触区的宽窄主要决定于两啮合齿面的齿形曲率。增大齿形曲率会使接触宽度变窄，反之会变宽。 接触区宽度常会出现下面（图7-9）所示的情况。（a）图为接触区过窄；（b）图为接触区过宽；（c）图为呈工字形的接触区，一般是由于过宽所致。,图7-9,接触区的调整原理,10,修正接触区的宽度一般常用的方法为改变切齿时的垂直轮位，此法简便，介绍如下。改变垂直轮位，就是切齿时使齿轮的轴线对摇台轴线有个偏置量E，如图7-10所示。此时，被切齿轮的齿面宽中点c，在展成切削过程中与摇台中心OM的距离是个变
9、量，齿面上其他各点也是这样。轮位由垂直偏置E以前，被切齿轮的中点c的轨迹为ACB，到偏置E以后，c点的运动轨迹为AC B。,图7-10,接触区的调整原理,11,偏置E后，c点自A转至B的切削过程中，由距离摇台中心最近点A，渐渐变至最远点B，相当于连续改变水平轮位的切齿。相当于展成开始时前进了水平轮位，经中间位置后，水平轮位又逐渐加大。根据齿轮的螺旋方向和凹凸面的不同，对于凸面的齿形曲率增大时，对于凹面则为减小。因展成切削过程中齿的一侧先切根部，而另一侧则先切齿顶部位，相当于水平轮位由近变远时，先切齿顶的齿面曲率变大，即弯得大些，而另一侧齿面曲率变小。 曲率变大则接触区宽度变窄，反之变宽，对于具
10、体调整垂直位移的方向可见图7-11。,图7-11,接触区的调整原理,12,接触区的宽窄还可以通过变滚比的方式进行修正，因为通过滚比的改变可以修正齿高方向的曲率。 （5）对角接触的修正 在齿轮初次切齿后的滚动检验时，或在跑合阶段，往往出现沿齿面对角线方向的接触，简称“对角接触”(如图7-12所示) 实践经验说明：不太严重的内对角接触，对于齿轮的传动质量并无太大的影响，经过一个阶段载荷下的跑合，对角接触即自行消除。因此，当被切齿轮的精度要求不高时，可以不修正对角接触。但是，对于那些精度要求较高的齿轮，应当消除或减小对角接触，以便达到令人满意的质量要求。 对角接触产生的原因是由于切齿时采用了平顶齿轮
11、原理，刀盘轴线垂直于齿轮的根锥母线，以及齿长上各点的螺旋角不相等造成了各点压力角的不等，因而造成了对角接触。 铣刀盘的刀片压力角修正，一般只根据齿面宽中点处的压力角偏差进行，保证中点处的齿两侧压力角相等。齿长上其他各点压力角此时还不相等。,接触区的调整原理,13,齿面节线上各点的螺旋角是不相等的。一般在齿大端的螺旋角大于齿面宽中点的螺旋角，而小端的螺旋角则小于中点的螺旋角。 即在齿的凸面上，愈近于大端处的压力角比中点的压力角就愈减小。愈近于齿的小端处的压力角比中点的压力角就愈增大。 在齿的凹面上，愈近于齿的大端处的压力角比中点的压力角就愈增大。愈近于齿的小端处的压力角比中点的压力角就愈减小。
12、由于齿面节线上各点螺旋角的不同，造成各点的压力角不等。凸面和凹面上压力角增减方向相反。 刀片的刀号是按齿面宽中点的压力角偏差选取的，所以只保证中点处的压力角相等，接触区的位置通过中点。 齿轮的凹面上，小端的法向压力角小于中点的法向压力角，大端的法向压力角大于中点的法向压力角，因而形成了由小端齿顶经过中点而走向大端齿根方向的接触(图7-12)。 齿轮的凸面上，形成了由小端齿根经过中点而走向大端齿顶的接触(图7-12)。 由于刀号修正后所形成的对角接触，叫做“内对角接触”。这种接触是生产中经常出现的。,接触区的调整原理,14,被切齿轮螺旋角增大，会使对角接触更为显著。 内对角接触区，在齿的凸面上自
13、大端齿顶走向小端的齿根，而在齿的凹面上为自大端的齿根走向小端的齿顶。一般正常情况出现内对角接触。如图，外对角接触区，在齿的凸面上自大端的齿根走向小端的齿顶，而在齿的凹面上自大端的齿顶走向小端的齿根。如图7-12,图7-12,接触区的调整原理,15,用改变“滚比一水平轮位”法消除对角接触 用改变切齿机的滚比和水平轮位来修正对角接触的方法，也简称为“滚比一水平轮位”法，此法比较常用。 修正方法是以改变被加工齿轮的滚动节锥为出发点(改变滚比)，配合以水平轮位的改变，使接触区位于齿高方向的要求部位，相应的改变床位以保证齿深。然后再把刀位给以改变，使接触区位于齿长方向上的要求部位。如图7-13,图7-1
14、3,接触区的调整原理,16,（6）集中在一端或跛足式接触区的修正 （a）集中在轮齿小端或大端的接触区修正(图7-14) 这种接触区同时集中在齿的小端，或者全部集中在凹凸面的大端，有时叫单头式接触。这种情况常发生于用双面刀盘同时切出齿槽两侧齿面的加工工序中。主要是由于沿齿长方向上齿厚不符合收缩比造成的。 改变单头接触的方法主要靠改变切齿时的轮坯安装角。为保持螺旋角不变，应相应的改变刀位。 增大轮坯安装角后，增加了齿的收缩程度，大端相对的增厚，接触区向大端移动。减小轮坯安装角时，则接触区向小端移动。但是，此时对两侧压力角也有影响。因此，修正量不太大时采用此法。 修正量很大时应重新进行调整计算，通过
15、改变齿面宽的方式修正中点锥距，也就是改变计算点的位置在齿长方向上。,图7-14,接触区的调整原理,17,（b）跛足式接触区的修正(图7-15) 跛足式接触为在一侧齿面接触区靠齿顶，在另一侧齿面靠齿根(图7-15)。这种接触区产生的原因为压力角的误差所造成。此种接触一般可以从刀具的刀号正确与否，以及内外刀刃的直线性方面检查改正。从机床调整方面可用改变轮坯安装角的办法。 增大安装角时，凸面接触区移向齿根，凹面接触区移向齿顶，齿长方向都向大端移动。 减小轮坯安装角时，凸面接触区移向齿顶，凹面接触区移向齿根，齿长方向则移向小端。一般改变量不大于15分，注意相应改变床位。,图7-15,接触区的调整原理,18,（7）变性机构的使用：二阶变性系数2c对接触区的宽窄和方向都有影响，而且与齿轮的旋向有关。2c的符号对齿面接触区的影响如图7-16。,6cx是三阶变性系数6cx的修正量，可以用来修正鱼尾形接触。当我们要修正内端短而宽、外端长而窄的鱼尾形接触时，6cx对小轮凹面去负值，对小轮凸面取正值。当我们要修正内端长而窄、外端短而宽的鱼尾形接触时，6cx的取值刚好与上述的相反。第一次计算时可取6cx=0，然后根据需要 每次改变0.1。,图7-16,接触区的调整原理,19,