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轮齿加工的原理和方法

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,渐开线齿廓加工的方法有很多,如铸造、热轧、冷轧、模锻、切削加工等,最常用的是切削加工方法。就其加工原理来看,可以分为仿形法和范成法两大类。将一对相啮合的齿轮中的齿轮(齿条)作为刀具,另一个为轮坯,使它们按一定传动比传动,根据共轭齿廓互为包络线的原理,将轮坯加工成具有与刀具齿廓共轭的齿轮齿廓的齿轮。范成法是目前广泛应用的齿轮加工方法。其插齿原理与用齿轮插刀加工齿轮的原理相同。

轮齿加工的原理和方法

目前,渐开线齿廓加工的方法有很多,如铸造、热轧、冷轧、模锻、切削加工等,最常用的是切削加工方法。就其加工原理来看,可以分为仿形法和范成法两大类。

1.仿形法

仿形法是指用渐开线齿槽的成形刀具直接切出齿形。常用的方法是用圆盘铣刀(图7-14(a))或指状铣刀(图7-14(b))在普通铣床上进行加工。加工时铣刀绕本身轴线回转,同时轮坯沿自身轴线移动。铣出一个齿槽后,将轮坯转过360°/z,再铣第二个齿槽,其余依此类推。

渐开线的形状与基圆有关,由模数压力角和齿数三个参数决定。因此,当压力角为20°时,同一模数的齿轮随着齿数不同,齿廓形状也不相同,要铣出准确的渐开线齿形,就要求不同的齿数各有一把刀具。为了减少标准刀具种类,同一模数的铣刀有8把,每把铣刀可铣一定齿数范围的齿轮。

用仿形法加工齿廓不需要专用机床。但加工不连续,生产效率低;齿形误差及分齿误差较大,使加工出来的齿轮的精度较低。

2.范成法(展成法)

范成法是利用齿轮啮合原理来切齿的。将一对相啮合的齿轮(或齿轮齿条)中的齿轮(齿条)作为刀具,另一个为轮坯,使它们按一定传动比传动,根据共轭齿廓互为包络线的原理,将轮坯加工成具有与刀具齿廓共轭的齿轮齿廓的齿轮。范成法是目前广泛应用的齿轮加工方法。常用的方法有:插齿和滚齿。

图7-14 仿形法切齿

(1)齿轮插刀插齿 如图7-15(b)所示为齿轮插刀加工齿轮的状态。插刀的形状与齿轮相似,但有切削刃,其模数和压力角均与被加工齿轮相同,只是刀具顶部高出c*m,以便切出顶隙部分。加工时,插刀沿轮坯轴线方向做往复切削运动;同时机床的传动系统保证齿轮插刀与轮坯按定传动比img做范成运动;为了切出轮齿的高度,齿轮插刀向轮坯中心做径向进给运动;为防止刀向上退刀时损伤已切好的齿面,轮坯沿径向做微量运动即让刀运动。这样,在运动过程中,就能加工出具有与插刀相同模数、压力角的渐开线齿轮。

齿轮插刀除可加工外齿轮外,还可加工内齿轮和双联齿轮等。

图7-15 齿轮插刀切齿(www.xing528.com)

(2)齿条插刀插齿 当齿轮插刀的齿数增加到无穷多时,齿轮插刀变成了齿条插刀(图7-16),标准齿条插刀的形状与普通齿条相似,不同的是它的顶部比普通齿条高出c*m,目的是为了切出齿轮的顶隙部分。

图7-16 齿条插刀齿廓

如图7-17所示为齿条插刀加工齿轮的情况。在加工齿轮时,齿条插刀与轮坯的范成运动相当于齿轮齿条的啮合运动,轮坯以角速度ω转动,齿条插刀以速度v=rω移动,式中,r为被加工齿轮的分度圆半径。可见被加工齿轮的齿数取决于齿条插刀的速度与轮坯角速度的比值。其插齿原理与用齿轮插刀加工齿轮的原理相同。

图7-17 齿条插刀加齿

(3)滚齿 不论是齿轮插刀还是齿条插刀,它们在加工齿轮时,切削运动都是不连续的,故生产效率低。目前,在生产中更广泛采用齿轮滚刀加工齿轮,如图7-18所示。

滚刀的外形似一螺旋,纵向开有斜槽以形成切削刃,其轴剖面与齿条相同(图7-19(a)),滚刀连续转动就相当于无限长齿条的移动。所以用滚刀切齿的原理与用齿条插刀切齿的原理相同,且能连续切削,生产率高。由于轮齿有一定被切的宽度,滚刀在转动的同时,还沿轮坯的轴向缓慢移动,以便切出整个齿宽。加工直齿轮时,为了使滚刀螺旋线方向与被切齿轮轮齿方向一致,安装滚刀时,应使其轴线与轮坯端面成一螺旋角λ(图7-19(b))。

用范成法加工齿轮时,只要被加工的齿轮与刀具的模数、压力角相同,都可用同一把刀具加工出不同齿数的齿轮来。

图7-18 齿轮滚刀刀齿

图7-19 齿轮滚刀及安装

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