渐开线齿廓的加工原理

2006-04-22 18:34:24

一、范成法(generating method)

根据动瞬心线法形成共轭齿廓的原理，当直线齿廓的齿条与动瞬心线(直线)S相固结并沿齿轮作纯滚动时，可以包络出渐开线齿廓来。这种方法还可以看成是利用齿轮与齿条相啮合或齿轮与齿轮相啮合时，其齿廓互为包络的原理来加工齿轮齿廓的，这种齿轮加工方法称为范成法。

下面研究加工刀具及切削过程中的运动。

1. 刀具及其齿形
   
   
   
   • 齿条插刀(又称梳刀)的齿形为基本齿廓齿条上加一段圆角，用以加工出齿轮的齿根过渡曲线。
     
   • 齿轮插刀(rack-form generating cutter)的形状与外齿轮相似，它不但能够加工外齿轮，还能加工内齿轮。
     
   
   
2. 切削过程中的运动
   
   
   1. 范成运动(generating motion)
      
      齿条插刀加工齿轮时，刀具的节线与被加工齿轮齿坯节圆的分度圆相切并作纯滚动运动，齿轮插刀加工齿轮时，刀具的节圆与齿坯节圆相切并作纯滚动运动，该运动称为范成运动。
      
   2. 切削运动(cutting motion)及其它运动
      
      
      • 切削运动: 刀具沿齿轮毛坯轴向的切齿运动。
        
      • 让刀运动：插齿刀具返回时,为避免擦伤已加工出的齿廓,工件后退的运动。
        
      • 进给运动：为了加工出全齿高，刀具沿齿轮毛坯径向的进给运动。
   
   
3. 滚齿加工法(hobbing)的特点：
   
   为了克服齿条插刀插齿的切削不连续和齿条刀齿数一定与被加工齿轮齿数为任意的矛盾，避免机床复杂化，提出滚齿加工。滚刀相当于轴截面为直线齿形的螺杆，滚刀旋转时，相当于直线齿廓的齿条沿其轴线方向连续不断移动，从而可以加工任意齿数的齿轮。
   
   滚直齿轮
   滚斜齿轮
   
   滚齿法既可以加工直齿轮，又能很方便地加工出斜齿轮，它是齿轮加工中普遍应用的方法。
   
4. 标准齿轮与变位齿轮加工
   
   为了清楚起见，现以齿条刀插齿为例进行讨论。

   
   
   1. 标准齿轮(standard gear)加工
      
      齿条插刀的分度线与被加工的齿轮的分度圆相切并作纯滚动，刀具移动速度
      V=wr= 1 wmz 2
      
      此时加工出来的齿轮，其分度圆齿厚s与齿槽宽e相等，即：
      s=e= 1 pm 2
      
      加工标准齿轮时，齿条刀的节线与分度线重合,刀具的分度线与齿轮分度圆相切。
      
   2. 变位齿轮(profile shift gear)加工
      
      刀具分度线与齿轮的分度圆拉开(或移近)一定距离xm，刀具上与分度线平行且与齿轮分度圆相切的直线称为节线。此时节线与齿轮的分度圆作纯滚动， 仍然应该保证：v=ωr
      
      正变位: xm < 0 分度线离开分度圆的距离 +xm
      
      负变位: xm > 0 分度线与分度圆相割距离为 -xm
      
      因为齿轮的分度圆与刀具的节线相切作纯滚动，故齿轮分度圆齿厚S应当等于刀具节线上的齿槽宽e'。
      s= 1 pm+2xm·tana 2
      
      正变位齿轮(long-addendum gear)，x < 0, 故其分度圆齿厚比标准齿轮增大，
      
      负变位齿轮(short-addendum gear)，x > 0, 故其分度圆齿厚比标准齿轮减小。

二、仿形法(forming method)

用盘形齿轮铣刀铣齿

1. 铣齿(gear milling)
   
   仿形法加工齿轮时，刀具的形状与齿轮的齿槽形状相同。用一般铣床即可以铣去齿槽的金属而形成齿轮的轮齿。请仔细观察其加工情况。
   
2. 拉刀拉齿(gear broaching)
   
   拉刀拉齿主要用来拉削内齿轮，拉刀的最终形状与齿轮的完整的齿槽空间相同，它是仿形法加工的一种，因拉刀的制造成本高，故它适用于批量生产的情况。
   
3. 冲压齿轮
   
   冲头的形状与完整的齿轮或完整的齿槽的形状相同，它可以冲压出外齿轮，也可以冲压出内齿轮。它适用于批量生产。