齿轮数控加工机床的优化方案

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：展成法齿轮加工的刀具多采用滚齿刀、插齿刀和剃齿刀等。圆柱齿轮加工机床包括滚齿机、插齿机、剃齿机、珩齿机和磨齿机等。其中，直齿锥齿轮加工机床包括刨齿机、铣齿机、拉齿机和磨齿机等，弧齿锥齿轮加工机床包括弧齿锥齿轮铣齿机、拉齿机和磨齿机等。

齿轮传动具有传动比准确、传递力矩大、效率高、结构紧凑和可靠耐用等优点，因而被广泛应用于各种机械传动中。常见的齿轮类型有用于两平行轴传动的圆柱齿轮、用于两相交轴传动的圆锥齿轮和用于垂直交叉轴传动的蜗轮蜗杆三种（见图1-49）。随着现代科学技术和工业水平的不断提高，用户对齿轮制造质量的要求越来越高，齿轮的需求量也日益增加，这就要求机床制造业制造高精度、高效率和高自动化的齿轮数控加工机床，以满足生产发展的需要。

图1-49 常见齿轮的类型

1.常见的齿形加工方法

从齿轮的加工原理分类，主要有成形法和展成法两种齿形加工方法。

（1）成形法是采用切削刃形状与被切齿轮齿槽截面形状相同的单齿廓或多齿廓成形刀具切出齿形的一种加工方法，如铣齿或成形法磨齿等。其中，铣齿的运动形式主要有铣刀旋转B₁和铣刀沿齿坯轴向移动A₂两种（见图1-50）。模数m＜8时，使用盘状铣刀；模数m≥8时，使用指形齿轮铣刀。

图1-50 不同模数的铣齿运动形式

（2）展成法（范成法）是利用齿轮啮合原理进行齿轮加工，将齿轮啮合副中的一件齿轮作为刀具、另一件作为工件，强制刀具和工件做严格的啮合运动，从而展成切出齿廓的一种加工方法。展成法齿轮加工的刀具多采用滚齿刀、插齿刀和剃齿刀等。

2.齿轮加工机床的类型及用途

根据被加工齿轮的种类，可将齿轮加工机床分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两类。

（1）圆柱齿轮加工机床包括滚齿机、插齿机、剃齿机、珩齿机和磨齿机等。

1）滚齿机（见图1-51）：利用齿轮啮合原理进行直齿、螺旋齿、圆柱外齿轮和蜗杆的加工，被加工齿轮的齿形面为滚刀齿面的运动轨迹包络线。滚齿加工涉及的传动链有主运动传动（即滚刀的旋转运动）、展成运动传动（即滚刀和工件间的啮合运动）、垂直进给传动（沿工件轴连续进给运动以切出齿宽）、附加运动传动、径向进给传动及切向进给传动。

图1-51 滚齿机

RS—径向滑座 AS—轴向滑座 TS—切向滑座 FK—滚刀架 WT—工作台 C—工作台旋转轴 X—径向滑座 Y—切向滑座 Z—轴向滑座

2）插齿机（见图1-52）：利用齿轮啮合原理进行直齿圆柱内、外齿轮和齿条的加工，尤其适于内齿轮和多联齿轮的加工，被加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。插齿类似于一对圆柱齿轮相啮合，其中一件齿轮为工件，另一件为特制刀具（即模数和压力角与被加工齿轮均相同的齿轮）。

3）剃齿机：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动（剃齿原理示意图见图1-53），对淬火前的直齿和斜齿圆柱齿轮的软齿面齿廓进行精加工。加工时，齿坯与剃齿刀直接啮合，不需要外加传动作用于齿坯上，如此可将原齿轮的加工精度提高一个精度等级。剃齿加工涉及的传动链有主运动传动（即剃齿刀的旋转运动）、展成运动传动（即剃齿刀和工件间的啮合运动）、径向进给传动（刀架Z轴的移动）和轴向进给传动（工作台X轴的移动）。