直齒錐齒輪Revacycle加工工藝方法

直齒錐齒輪廣泛應(yīng)用于汽車差速器的設(shè)計以及其他應(yīng)用中。在大批量生產(chǎn)中，回轉(zhuǎn)刀具被用來切削直齒錐齒輪，圖1中示顯出了錐齒輪的這種切削過程。



圖1

大多數(shù)齒輪圓拉法切削工藝是由一個連續(xù)旋轉(zhuǎn)的的刀具在一個均勻的速度情況下連續(xù)進行切削而形成的。從刀盤徑向外延伸的刀具葉片具有凹邊，在齒輪齒上產(chǎn)生凸輪廓。在切削過程中，工件保持不動，而刀具則通過凸輪沿齒輪表面直線移動，并基本上平行于其根線。這種運動使產(chǎn)生直齒底成為可能，而所需的齒形是由刀具的運動和刀刃形狀的綜合作用產(chǎn)生的。切削機床沒有深度進給，有效進給是通過使每一刀片比它之前的刀片長得更長來獲得的。



圖2

完整的刀具包括三種刀片：粗加工、半精加工和精加工。刀具的一次旋轉(zhuǎn)完成每一齒齒槽的加工，工作的分度在最后一刀和第一刀旋轉(zhuǎn)過程的時間間隙中完成。圖2顯示了在切削開始的位置上的圓拉刀具位置。當(dāng)?shù)毒吣鏁r針旋轉(zhuǎn)時，逐漸增加長度的刀頭與工作齒輪接觸，直到齒輪的齒根。

圖3a顯示的是輪齒空間放大到全深度的橫向視圖。每個切削的鐵屑都擴展了槽的全部寬度，除了待加工的余量。圖3b是同一齒的軸向視圖，顯示鐵屑延長到了整個齒長。在粗切削的第一部分，刀具以進給量Fe進給從Oc1到Oc2，然后從Oc2保持到全齒深度。

粗切的齒沒有適當(dāng)?shù)腻F度，它沿著圖3b中的對角線基本上是正確的。但是輪齒表面在這條線的右邊朝向輪齒的大端的部分仍然有相當(dāng)大的余量，必須在精切以前去除。這就需要半精切刀片進行加工，這個階段刀具中心從Oc2到Oc3。



圖3

精切階段是在刀具中心以統(tǒng)一的速度從Oc3到Oc4返回時完成的。精整葉片被賦予適當(dāng)?shù)凝X廓，以在齒輪的齒廓產(chǎn)生正確的齒形和正確的鼓形。在齒間隙兩端切削的刀片稍微寬一些，這是正確的錐度所必需的，這樣才能使輪齒的兩端產(chǎn)生一定鼓形，使齒面產(chǎn)生局部承載。所產(chǎn)生的成品齒面由一系列類似于圖3C中所示的傾斜切削路徑組成。一般來說，每種不同規(guī)格的齒輪都需要不同的刀具。圖4展示了利用圓拉法切削直齒錐齒輪的Gleason機床的特寫。



圖4

對于深度太深而無法在一次切削中完成的制造工藝，則采用單獨的粗加工和精加工工藝組合而成，對于不同的工藝采取不同的刀具和機床。刀具和切削周期與上述相似，但略有差別。該粗加工刀具沒有半精加工或精加工刀片，也沒有粗切刀具的平移。然而，精加工刀具是在成品的加工中，在第一次平移時進行半精加工葉片切削，而在第一次平移后進行精加工余量修正。



圖5

如前所述，完成整個加工的刀具包含三種刀片：粗加工、半精加工和精加工（圖5）。Revacure刀片在制造時已經(jīng)形成齒廓，因此使用后只磨削前刀面。重磨時必須嚴(yán)格控制刀刃間距、前刀面的平面角度和前刀面的表面光潔度。此外，為了達到所需要的產(chǎn)品一致性，當(dāng)新的零件裝配在刀盤上時，定位鍵位置的精確性，以及緊固螺栓的精確性都是非常必要的。

新概念

本文描述了直齒錐齒輪包絡(luò)切削的新概念。在切削直齒錐齒輪時，也可以采用包絡(luò)式圓刀盤進行切削（圖6）。在加工錐齒輪齒時，包絡(luò)圓刀盤是圍繞其轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)的。被加工工件繞一個軸Ofr轉(zhuǎn)動，這個軸與刀盤的旋轉(zhuǎn)軸Oc2成直角相交。刀盤繞其軸線的旋轉(zhuǎn)與刀具的進給速度之間隨時間而相互變化。工件齒輪旋轉(zhuǎn)進給率的要求值，以及旋轉(zhuǎn)中心的所需位置，可以用包絡(luò)滾子的設(shè)計參數(shù)以及正在加工的錐齒輪的刀具來表示。



圖6

在包絡(luò)圓刀盤的設(shè)計中，可識別出三部分切削齒，即：(a)夾角內(nèi)的粗切削齒；(b)半精加工切削齒。位于角度內(nèi)的切齒，和(c)在該角度內(nèi)的切齒的精切齒。

刀盤的粗切齒切削完成大部分工件的余量。在包絡(luò)齒輪刀具的粗齒段內(nèi)，切削齒的齒高從第一粗刃逐漸增加到最后一刀齒。粗齒切斷的切屑近似矩形截面，使切屑卷曲容易。相鄰的粗切齒之間無切屑干擾，這樣就可以提高粗切刀齒的刀具壽命。

粗齒的后面是包絡(luò)齒輪切削刀盤的半精齒。半精切齒從錐齒輪毛坯的齒隙中去除坯料的有限部分。半精加工齒的主要目的是將物料和均勻分布的余量部分留給精加工齒。精加工齒的主要作用是生成最終所需要的齒面，精加工的齒形精度直接決定了最終產(chǎn)品的齒形精度水平。

對于自動裝載和分度，包絡(luò)圓齒輪刀盤是利用精切最后一齒和粗切第一齒之間的旋轉(zhuǎn)所用時間來決定的。在粗加工部分和半精加工部分中，刀具的旋轉(zhuǎn)和齒輪毛坯的旋轉(zhuǎn)是同時的，使當(dāng)?shù)毒咄ㄟ^角度時，齒輪毛坯同時通過角度。這里和表示切削的粗切部分和半精切部分的角度，工件齒輪轉(zhuǎn)角與錐齒輪加工的粗加工和半精加工周期相對應(yīng)。在切削齒的精加工部分，旋轉(zhuǎn)角度和通過旋轉(zhuǎn)角度的時間方式類似于剛才討論的方式。當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)動一定角度時，工件也跟著旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。

在已知直齒錐齒輪齒面幾何形狀的前提下，以及在其運動學(xué)上，正如前面所討論的那樣，可以對包絡(luò)圓刀頭的整齒進行成形。齒輪加工過程中，使用包絡(luò)面理論中的元素是決定性的。粗加工和半粗加工的切削刃所述包絡(luò)齒輪刀具的切削齒，向內(nèi)移動，生成所述齒輪刀具。

包絡(luò)齒輪切削刀具的精加工齒的橫向切削刃位于生成表面T內(nèi)。刀具的生成表面T與錐齒輪齒面G在切削齒輪的每一刻相切。在此確定之后，生成面T被用于分析描述所述包絡(luò)齒輪切削刀具的終齒表面精整切削刃以及間隙。

包絡(luò)齒輪切削刀盤的生成面對于粗加工和半精加工刀片的成形也具有重要意義。粗切刀齒的切削刃相對于展成面T向里減小距離tsr。這個距離tsr與半精切刀具的切削厚度相等。因此，粗加工刀片的切削刃在相對于包絡(luò)齒輪切削的生成面T的距離上偏移的表面內(nèi)。類似地，半粗加工葉片的切削刃在相對于精切包絡(luò)齒輪切削的生成面Tf的距離上偏移的表面內(nèi)。在這里，tf表示通過對刀具的刀片進行修整而去除的部分。
通過以上的簡要討論，揭示了曲面T對包絡(luò)齒輪切削刀具成形的重要性。在所考慮的情況下，可以通過以下方式確定刀具的生成面T?？紤]用包絡(luò)法加工錐齒輪的齒面。錐齒輪齒側(cè)點的位置矢量[1]：



（1）

公式1中，和-錐齒輪齒面G的曲線(高斯)坐標(biāo)
–錐齒輪底錐角的一半；

在加工錐齒輪時，包絡(luò)齒輪切削刀具沿齒輪的縱向旋轉(zhuǎn)運動。刀具繞其旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以及以進給量為單位的刀具的進給動作是互相關(guān)聯(lián)的。在粗加工時間段內(nèi)，旋轉(zhuǎn)和偏移的時間與之對應(yīng)，以便切削工具穿過它在一定距離上移動的角度。這里表示刀具粗加工截面上的角度，并表示兩個后續(xù)位置之間的距離，以及包絡(luò)齒輪切削刀具的旋轉(zhuǎn)軸。

與剛才討論過的相同，在刀具的精切部分，旋轉(zhuǎn)和平移以類似的方式進行。當(dāng)?shù)毒呓?jīng)過一定角度且它在一定距離上運動時，這里表示的是在刀具的精整部分上的角度，并表示兩個后續(xù)位置之間的距離以及包絡(luò)齒輪切削刀具的旋轉(zhuǎn)軸線。錐齒輪齒側(cè)面加工的解析表示及包絡(luò)齒輪切削的運動學(xué)關(guān)系，通過加工，可以推導(dǎo)出齒輪刀具生成面的兩個部分的方程。

所述包絡(luò)齒輪刀具的刀片在制造時為繼續(xù)使用，只需在前刀面上磨削即可。在重磨過程中，刀刃間距、前刀面平面角度和前表面光潔度都必須嚴(yán)格控制。此外，當(dāng)新的刀條在刀盤裝配時，裝配的清潔度、定位鍵位置的精確性以及緊固螺栓張力的嚴(yán)格控制都是獲得良好切削齒面的基本條件。

包絡(luò)圓刀盤

包絡(luò)切削直齒錐齒輪的概念可以推廣到直齒圓柱齒輪和斜齒輪的生產(chǎn)領(lǐng)域。為此，可以使用包絡(luò)齒輪切削刀盤（圖7）。切削加工時齒輪毛坯保持不懂。該錐平圓齒輪切削刀具圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，如圖7所示。齒輪刀具的所有切削齒被細分為幾個部分。包絡(luò)齒輪刀具的粗齒將大部分材料從毛坯的齒齒槽中移除，從粗加工刀片第一片到刀具齒的粗切削部分內(nèi)的最后一刀刃切削齒的齒高是遞增的。粗齒切斷的切屑近似矩形截面，使切屑卷曲容易。相鄰的粗切齒之間無切屑干擾，這樣就可以提高粗切刀齒的刀具壽命。



圖7

粗齒之后是半精加工齒，它從齒輪毛坯的間隙寬度中移除有限的部分。半精加工齒的主要用途是使精加工齒的余量分布均勻。成品齒輪的齒側(cè)由精加工齒產(chǎn)生，精切削齒的精度直接影響到被齒輪的精度。對于自動裝載和分度，包絡(luò)圓齒輪刀盤是利用精切最后一齒和粗切第一齒之間的旋轉(zhuǎn)所用時間來決定的。包絡(luò)齒輪銑刀的精整齒與內(nèi)圓盤形銑刀的精整齒是一致的。包絡(luò)齒輪刀具的粗加工和半精加工切削齒的切削刃向內(nèi)移動，使齒輪刀具的生成體向內(nèi)移動。

將平面作為包絡(luò)圓齒輪切削刀具的前刀面，便于實現(xiàn)。前刀面可以是通過包絡(luò)齒輪刀盤的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)(在這種情況下，外角為零)，或者它可以在離軸一定距離處偏移(外前角是正的)。為了精確，刀具的齒側(cè)隙表面只磨削前刀面。