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齒輪在所有機(jī)械設(shè)備中具有舉足輕重的地位，數(shù)控銑床上的許多零件都是由各種不同形式的齒輪組成的，同時(shí)許多的運(yùn)動(dòng)方式也是由齒輪帶動(dòng)的。下面為大家分享一下齒輪精密加工的原理和方法。

 

數(shù)控銑床剃齒常用于未淬火圓柱齒輪的精加工，生產(chǎn)效率很高，是軟齒面精加工見的加工方法，可精加工淬火前的6~8級(jí)精度的直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。

1、剃齒原理。剃齒原理可用兩個(gè)軸線相交90°的斜齒條的嚙合來說明。若齒條A以υΑ的速度沿圖示方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則齒條B被迫以υB的速度沿著和齒條A成直角的方向運(yùn)動(dòng)。很顯然，要使運(yùn)動(dòng)從一個(gè)方向轉(zhuǎn)移到另一個(gè)方向，則齒條的齒側(cè)面必然產(chǎn)生滑移速度υ滑，如果齒條A的齒兩側(cè)面開出切削溝槽，并將兩構(gòu)件A與B之間施加壓力，則構(gòu)件A將以拉刀方式，從齒條B上切除微量金屬。

剃齒時(shí)，經(jīng)過預(yù)加工的工件裝夾在心軸上，頂在機(jī)床工作臺(tái)上的兩之間，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。剌齒刀安裝在機(jī)床的主軸上，在機(jī)床的帶動(dòng)下與工件作無側(cè)隙的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。

若將上述一對(duì)斜齒條轉(zhuǎn)化為一對(duì)相互嚙合的交錯(cuò)軸斜齒輪，則齒條兩側(cè)平面由于分布在圓柱體上，就變成漸開線螺旋面。在螺旋面兩側(cè)開一些溝槽作為切削刃，這就是剃齒刀。當(dāng)剃齒刀同滾齒或插齒加工后的齒輪以自由嚙合的方式相嚙合，組成剃齒的軸線即不平行也不相交的螺旋齒輪嚙合關(guān)系，并使剃齒刀和被剃齒輪緊密嚙合旋轉(zhuǎn)，被剃齒輪做縱向往復(fù)移動(dòng)，剃齒刀就會(huì)在齒輪側(cè)面切除像細(xì)發(fā)狀的微細(xì)切屑。剃齒的運(yùn)動(dòng)有：

1） 主運(yùn)動(dòng)υ刀——剃齒刀高速正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)υ工。

2） 工件沿軸向往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)s縱——剃出全齒寬。

3） 工件每一往復(fù)行程后的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)s徑——剃出全齒深。

2、剃齒刀。由于剃齒在原理上屬于一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合傳動(dòng)過程，所以剃齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高精度的交錯(cuò)軸斜齒輪，沿齒面齒高方向上開有很多容屑槽形成切削刃，利用剃齒刀沿齒向開出的鋸齒刀槽沿工件齒向切去一層很薄的金屬，在工件的齒面方向因剃齒刀無刃槽，雖有相對(duì)滑動(dòng)，但不起切削作用。

數(shù)控銑床根據(jù)嚙合原理，剃齒刀和被加工齒輪在齒長法向的速度分量相等。在齒長方向上，剃齒刀的速度是υ1t，被加工齒輪的速度分量是υ2t，二者的速度差為△υt。這一速度差使剃齒刀與被加工齒輪沿齒長方向產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。在背向力的作用下，依靠刀齒和工件齒面之間的相對(duì)滑動(dòng)，從工件齒面上切除極薄的切屑（厚度可小至0.005~0.01mm）。進(jìn)行剃齒切削的必要條件是剃齒刀與齒輪的齒面之間有相對(duì)滑移。相對(duì)滑移的速度就是剃齒的切削速度。

剃齒刀通常用高速鋼制造，可剃制齒面硬度低于35HRC的齒輪。剃齒加工在汽車、拖拉機(jī)及金屬切削機(jī)床等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

 

數(shù)控銑床冷擠齒輪是一種無切屑光整加工新工藝，擠齒和剃齒一樣，適用于淬火前的齒形精加工。

（1）冷擠原理。將留有擠齒余量的齒輪置于兩個(gè)高精度淬硬擠輪之間，擠輪和工件在一定壓力下作無間隙對(duì)滾，擠輪作連續(xù)徑向進(jìn)給，齒廓表面層的金屬產(chǎn)生塑性變形。擠齒就是通過表層變形來修正擠前齒輪的誤差。由于擠輪寬度大于齒輪寬度，擠齒時(shí)不必要軸向進(jìn)給。

擠齒時(shí)齒輪與擠輪軸線平行，因而擠多聯(lián)齒輪不受限制。但對(duì)模數(shù)相同、螺旋角不等的斜齒輪，需要為螺旋角不同的齒輪配備相應(yīng)的擠輪。沒有剃齒時(shí)，一把刀具可滿足要求。

（2）擠齒的應(yīng)用。擠齒對(duì)余量有一定要求，冷擠余量主要用于*表面凹缺部分；擠齒對(duì)齒圈徑向圓跳動(dòng)有較好的校正能力；擠齒對(duì)齒輪運(yùn)動(dòng)精度提高能力很小，對(duì)提高平穩(wěn)性精度有利。冷擠過程中，主動(dòng)輪擠輪帶動(dòng)工件做逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)工件的左側(cè)為主動(dòng)側(cè)，右側(cè)為從動(dòng)側(cè)。由于嚙合過程中的相對(duì)滑動(dòng)，主動(dòng)側(cè)的金屬由齒頂和齒根處向節(jié)圓處流動(dòng)，造成節(jié)圓處金屬堆積；反之，從動(dòng)側(cè)則由于金屬向齒頂和齒根流動(dòng)，造成節(jié)圓處中凹。綜合影響就出現(xiàn)了冷擠時(shí)齒輪的畸變現(xiàn)象。采取嚴(yán)格控制擠量、對(duì)擠輪修正等措施可以改變畸變現(xiàn)象。

 

（1）珩齒原理。珩齒原理和剃齒原理是一樣的，所不同的是珩齒使用的是珩磨輪，而剃齒是使用的是剃齒刀。珩磨輪在珩齒的過程中，相當(dāng)于一個(gè)砂輪，珩齒的過程就是低速磨削、研磨與拋光的綜合過程。

作為數(shù)控銑床切削工具的珩磨輪是一個(gè)用磨料和環(huán)氧樹脂等材料作結(jié)合劑澆鑄或熱壓而成的、具有很高齒形精度的塑料齒輪，它不像剃齒刀有許多切削刃。在珩磨輪與工件嚙合的過程中，依靠珩磨輪齒面密布的磨粒，以一定的壓力和相對(duì)滑動(dòng)速度對(duì)工件表面進(jìn)行切削。

（2）珩齒特點(diǎn)。衍齒的特點(diǎn)在于，可以加工經(jīng)過熱處理后齒面淬硬了的齒輪；經(jīng)珩齒后齒面表面粗糙度可達(dá)Ra0.32?0.63μm，而且齒面上不會(huì)產(chǎn)生燒傷和裂痕；珩齒的生產(chǎn)率要比磨齒高出數(shù)倍；衍齒機(jī)具有較高的切削速度、較小的進(jìn)給量和較高的剛度，因此加工精度也比較高。衍齒余量—般不超過0.025mm，切削速度為1.5m/s左右，工件的軸向進(jìn)給量為0.3mm/r。

衍齒修正誤差的能力較差，珩前的齒槽預(yù)加工應(yīng)盡可能采用滾齒，因?yàn)闈L齒的運(yùn)動(dòng)精度高于插齒；珩齒生產(chǎn)率高，一般為磨齒和研齒的10?20倍，刀具壽命也很高，珩磨輪每修正一次，可加工齒輪60?80件；珩磨輪比剃齒刀形狀簡單；珩磨輪主要用來減小齒輪熱處理后齒面的表面粗糙度值，一般可從Ra1.6μm減小到Ra0.4μm以下。珩齒一般用于大批大量生產(chǎn)IT6?IT8級(jí)精度淬火齒輪的加工。

 

數(shù)控銑床磨齒加工適用于淬硬齒輪的精加工，是現(xiàn)有齒輪加工方法中加工精度的一種。其加工精度可達(dá)到IT4?IT6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra0.2?0.8μm。磨齒對(duì)磨前齒輪誤差或熱處理變形具有較強(qiáng)的修整能力；缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，加工成本較高。齒輪的磨削方法通常分為成形法和展成法兩大類。

1、成形法磨齒。成形法磨齒分為磨內(nèi)嚙合齒輪的加工情況和磨外嚙合齒輪的加工情況。在用成形法來磨齒輪時(shí)，砂輪磨成齒槽的形狀，砂輪高速旋轉(zhuǎn)并沿工件軸線方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。磨完一個(gè)齒槽后，分度—次再磨下一個(gè)齒梢。

2、展成法磨齒。展成法磨齒采取強(qiáng)制嚙合方式，不僅修正誤差的能力強(qiáng)，而且可以加工表面硬度很高的齒輪。但磨齒加工效率較低，機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難，加工成本高。展成法磨齒分為連續(xù)磨削和單齒分度磨削兩大類。

（1）連續(xù)磨削。磨齒機(jī)床是利用蝸桿形砂輪來磨削輪齒的，因此稱為蝸桿砂輪型磨齒機(jī)床。它的工作原理和加工過程與滾齒機(jī)類似，蝸桿砂輪相當(dāng)于滾刀，加工時(shí)砂輪與工件做展成運(yùn)動(dòng)，磨出漸開線。磨削直齒圓柱齒輪的軸向齒線一般由工件沿其軸向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)而形成。這種機(jī)床能連續(xù)磨削，在各類磨齒機(jī)床屮的生產(chǎn)高；其缺點(diǎn)是，砂輪修整成蝸桿較困難，且不易得到很高的精度。

（2）單齒分度磨削。這類磨齒機(jī)根據(jù)砂輪的形狀又可分為碟形砂輪型、大平面砂輪型和錐形砂輪型三種。它們的基本工作原理相同，都是利用齒條和齒輪的嚙合原理來磨削齒輪的。把砂輪代替齒條的一個(gè)齒、一個(gè)齒面或者兩個(gè)齒面，因此砂輪的磨削面是直線。加工時(shí)，被切齒輪在假想中的齒條上滾動(dòng)，每往復(fù)滾動(dòng)一次，完成一個(gè)或兩個(gè)齒面的磨削，因此需要經(jīng)過多次分度和加工，才能完成全部輪齒齒面的加工。