人字齿橡胶辊的展成加工方法

卞鲁平+赵春花

摘要：介绍人字齿橡胶辊的用途、加工要点及包胶工艺，结合人字齿轮的加工方法制定橡胶辊人字齿的展成加工方法。试验结果表明：该加工方法适用于橡胶辊的加工，所加工的橡胶辊在割草压扁机上试验结果满意。

关键词：人字齿；橡胶辊；包胶；展成法；滚齿

中图分类号：S226.7+9 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）04-0021-04

割草压扁机是专门用于收获优质饲草的一种机具，可一次完成对牧草的收割、压扁和铺条作业。其中人字齿橡胶辊具有将饲草茎杆压扁、促进饲草快速干燥、有效保存饲草养分等作用，它的加工工艺方法对橡胶辊的压扁性能和割草压扁机的制造成本具有重大影响。

人字齿橡胶辊和人字齿轮结构类似，是一种在无缝钢管外圆面上包胶而成的圆柱形橡胶齿轮，在某一部分齿宽上为右旋齿，而在另一部分齿宽上为左旋齿。人字齿橡胶辊的两侧齿面不允许断开，故采用展成法加工人字齿。

1 人字齿橡胶辊加工要点分析

人字齿橡胶辊左、右旋向螺旋线的交点可构成许多个平面，通常情况下将对称于齿轮端面的平面称为人字中心平面。受压扁装置性能要求（压扁间隙1.0～1.5 mm）的限制及为满足上、下人字齿橡胶辊（如图1所示）正常啮合传动的条件，橡胶辊在装配时必须摆好位置，人字中心平面的位置误差必须控制在装配调整量所允许的0.2 mm范围之内。由人字齿橡胶辊的加工要点可知，加工人字齿轮的最大难度在于控制人字中心平面的位置。橡胶辊人字齿加工图如图2所示。

人字齿橡胶辊的啮合特性参数如表1所示。

2 橡胶辊的包胶工艺

滚齿前，将橡胶辊筒采用铸胶法包胶（如图3所示），橡胶辊的材料选用具有耐磨性、富弹性、抗耐性和抗裂性等特点且价格低廉的聚氨酯橡胶。为保证橡胶辊辊筒胶面与辊筒之间接触面积大、无间隙、包胶层牢固可靠，橡胶辊筒的铸胶需经历以下6个工艺：1） 清洗橡胶辊辊筒。如果是新包胶辊筒，需要把辊筒外圆包胶面的油污等用清洗剂洗净；如果是旧包胶辊辊筒，需要把旧胶辊外层的包胶去除，同时用清洗剂把辊筒表面剩余的胶清洗干净。2） 橡胶辊辊筒表面粗糙处理。把辊筒表面进行粗糙处理，以加大辊筒外圆表面与包胶的粘合面积。3） 喷砂处理。将粗糙处理过的辊筒进行喷砂处理，以确保辊筒表面更粗糙，包胶后胶与辊筒更好地粘合。4） 包胶。对经过上述处理后的辊筒按设计要求进行包胶。5） 胶辊硫化。包胶后的胶辊一般需要10～15 h的硫化时间，经硫化后胶辊辊筒与包胶会紧密粘合。6） 胶辊打磨。按设计要求的尺寸和形状进行打磨处理。

3 人字形橡胶齿的加工工艺

考虑到经济因素并结合人字齿橡胶辊与人字形齿轮的异同点，采用展成法加工原理制定适合加工人字齿橡胶辊的滚切加工工艺。

3.1 加工路线

先将一侧斜齿加工后，通过划线将齿顶螺旋线引至另一侧齿坯外圆，尽可能的减少人字中心平面位置的偏转误差，可按如下加工路线进行加工：切一侧斜齿→钳工划线→滚切另一侧斜齿。

3.2 设备和工具的选择

3.5 滚刀的安装及工件的夹装校正

先选择加工人字齿橡胶辊的左旋部分，根据滚刀旋向、螺旋升角及人字齿螺旋角可确定滚刀的安装示意图（如图4所示）。滚刀倾角为β+γ= 25°50' 31"+4°40'= 30°30' 31"。工件采用夹头进行夹装，如图5所示。工件使用千分表进行校正，精度应控制在0.05 mm以内。夹装校正的要点为：1） 定位基准要精确可靠；2） 齿坯轴心线与工作台的旋转轴线重合；3） 支承端面应与工作台的旋转轴线垂直；4） 齿坯的支承表面与切削力着力点之间的距离尽可能小；5） 要有足够的刚性和夹紧力，保证在装夹工作时不致变形和在加工过程中不产生振动。

3.6 走刀次数及进给量的选择

人字齿橡胶辊滚切部分为橡胶材料，因而不需要考虑滚刀的强度，采用二次走刀来进行加工。第一次走刀的吃刀量为5 mm，第二次为3 mm，第三次2 mm。通常情况下，为提高压扁辊人字齿的加工精度，保证齿形的尺寸，第三次进刀时应测量一次公法线长度，由公法线长度来确定第三次的进刀量，但根据人字齿橡胶辊的啮合条件和农艺要求，加工所产生的误差满足要求。

根据进给量表选取工作台每转滚刀垂直方向进给量为0.38 mm，此时进给齿轮挂轮为×，手柄位置为B，档位为Ⅰ档。

3.7 钳工划线

加工完左旋人字齿后，将工件卸下交予划线工。根据图样和技术要求将左旋斜齿齿顶螺旋线引至另一侧右旋斜齿齿坯外圆，在齿坯上用划线工具画出加工界线。在此应当注意，与其他工件划线要求不同，橡胶辊的人字中心平面基本上由划线确定，因此对划线的基本要求是线条清晰匀称，定型、定位尺寸准确。由于划线的线条有一定宽度，所以要求划线精度达到0.1～0.5 mm。

3.8 重新调整滚刀安装角度及装夹工件

此次加工的斜齿为人字齿的右旋部分，因此需要对滚刀安装角度进行调整，调整后的角度应为β-γ=25°50' 31"-4°40'= 21°10' 31"，如图6所示。工件夹装校正则与步骤5要求一致，然后校正滚刀，使滚刀吃刀位置尽量与右旋斜齿齿坯外圆所画的加工界线一致。

3.9 二次走刀的选择

第一次走刀时应先试走刀，等加工5～10 mm长度时退刀，测量吃刀位置与加工界线的位置误差，然后根据误差量调整滚刀的安装位置再继续进刀加工。此步骤可重复多次，直至人字中心平面位置误差减小，控制在0.25 mm以内。滚刀安装位置校正完毕之后，可按步骤6进行走刀完成人字齿的加工。

4 性能试验及结果分析

通过割草压扁机的田间试验来测定人字齿橡胶橡胶辊的啮合情况与压扁效果。试验取第一、二茬初花期紫花苜蓿为试验对象，以苜蓿上被压扁的长度与植株长度之比为试验指标，以主要影响压扁效果的橡胶辊凹凸面积比（A）、压缩比（B）和喂入方式（C）为试验因素。优选试验因素与水平如表2所示。由于橡胶辊的结构参数已定，故忽略因素A。试验结果如表3所示。

试验结果表明：通过调节压扁间隙、喂入厚度和喂入方式，该橡胶辊能够获得良好的压扁效果，压扁率最大可达到52.69%。由此可知，该加工方法加工出的人字齿橡胶辊啮合、压扁性能良好，达到农艺要求。

5 结论

实践证明：展成加工方法可适用于大部分大模数人字齿橡胶辊的加工。对于其他人字齿橡胶辊的加工，可根据不同的结构和实际尺寸进行分析以采取合理的工艺路线和工艺保证措施。此外，采用该方法加工的人字齿橡胶辊，具有加工设备简单、周期短、成本低及精度高等优点，适用于单件和小批量生产。

参考文献

[1] 温宝琴.前置割草压扁机的研究与设计[D].兰州：甘肃农业大学，2006.

[2] 宋绪丁.机械制造技术基础[M].西安：西北工业大学出版社，2011.

[3] 曾红兵.人字齿轮滚齿加工方法与技巧[J].铁道机车车辆工人，2011（12）：29-32.

[4] 翁国文，张馨.橡胶材料的选用[M].北京：化学工业出版社，2010.

[5] 魏迎军.带式输送机滚筒包胶的种类及其特点[J].起重运输机械，2010（9）：86-87.

[6] 彭林中，张宏.机械切削工人工作手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 马国亮，曹秋霞.齿轮机差动挂轮计算方法[J].煤矿机电，2005（3）：66-70.

[8] 葛宁晔，张展.斜齿圆柱齿轮公法线长度的计算[J].金属加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing

试验结果表明：通过调节压扁间隙、喂入厚度和喂入方式，该橡胶辊能够获得良好的压扁效果，压扁率最大可达到52.69%。由此可知，该加工方法加工出的人字齿橡胶辊啮合、压扁性能良好，达到农艺要求。

5 结论

实践证明：展成加工方法可适用于大部分大模数人字齿橡胶辊的加工。对于其他人字齿橡胶辊的加工，可根据不同的结构和实际尺寸进行分析以采取合理的工艺路线和工艺保证措施。此外，采用该方法加工的人字齿橡胶辊，具有加工设备简单、周期短、成本低及精度高等优点，适用于单件和小批量生产。

参考文献

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[6] 彭林中，张宏.机械切削工人工作手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 马国亮，曹秋霞.齿轮机差动挂轮计算方法[J].煤矿机电，2005（3）：66-70.

[8] 葛宁晔，张展.斜齿圆柱齿轮公法线长度的计算[J].金属加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing

试验结果表明：通过调节压扁间隙、喂入厚度和喂入方式，该橡胶辊能够获得良好的压扁效果，压扁率最大可达到52.69%。由此可知，该加工方法加工出的人字齿橡胶辊啮合、压扁性能良好，达到农艺要求。

5 结论

实践证明：展成加工方法可适用于大部分大模数人字齿橡胶辊的加工。对于其他人字齿橡胶辊的加工，可根据不同的结构和实际尺寸进行分析以采取合理的工艺路线和工艺保证措施。此外，采用该方法加工的人字齿橡胶辊，具有加工设备简单、周期短、成本低及精度高等优点，适用于单件和小批量生产。

参考文献

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[6] 彭林中，张宏.机械切削工人工作手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 马国亮，曹秋霞.齿轮机差动挂轮计算方法[J].煤矿机电，2005（3）：66-70.

[8] 葛宁晔，张展.斜齿圆柱齿轮公法线长度的计算[J].金属加工，2010（17）：60-77.

Abstract： This paper explains the purpose， processing points and encapsulation technology of herringbone gear rubber roller， and eaxmines the rubber roller herringbone gear machining method combined with the processing method of herringbone gear making. The test results show that the processing method is suitable for rubber roller processing， the processed rubber roller was tested in haybine， and the result is satisfactory.

Key words： herringbone gear； rubber roller； rubber coating； generating method； gear hobbing