正齿轮的回切加工工艺

正齿轮的回切加工工艺

正齿轮锥齿轮广泛应用于汽车差速器的设计和其他应用。在大批量生产中,旋转工具用于切割正齿轮,锥齿轮的切割过程如图1所示。

大多数齿轮圆拉丝切割过程是由连续旋转的刀具以均匀的速度连续切割而成的。从刀头径向外延伸的刀具刀片具有凹边,在齿轮齿上形成凸起的轮廓。在切削过程中,工件保持静止,而刀具则由凸轮沿齿轮表面直线移动,基本上平行于其根线。这种运动可以创建直齿基,并且通过工具运动和刀片形状的组合作用来创建所需的齿形。切削机床没有深度进给,通过使每个刀片的长度长于之前的刀片来获得有效进给。

完整的刀具包括三个刀片:粗加工、半精加工和精加工。刀具的一次旋转完成每个齿槽的加工,并且工作分度在最后一次刀具和第一次刀具旋转之间的时间间隔内完成。图2显示了圆拉削刀具在切割开始时的位置。当刀具逆时针旋转时,刀头逐渐增加的长度与工作齿轮接触,直到齿轮的齿根。

图3a显示了将牙齿空间放大到全深的侧视图。每次切屑都会扩展槽的整个宽度,但要加工的余量除外。图3b是同一齿的轴向视图,显示了在整个齿长上延伸的铁屑。在粗切的第一部分中,刀具以进给速率Fe从Oc1进给到Oc2,然后从Oc2保持到全齿深度。

粗切齿没有适当的锥度,这在图3b中的对角线上基本上是正确的。但是,这条线右侧朝向牙齿大端的牙齿表面部分仍然有相当大的余量,必须在精加工之前将其移除。这需要半精加工刀片进行加工,而此阶段的刀具中心是从 Oc2 到 Oc3。

当刀具中心以均匀的速度从 Oc3 返回到 Oc4 时,精加工阶段就完成了。精加工刀片具有适当的齿形,以在齿轮的齿形上产生正确的齿形和正确的滚筒形状。齿隙两端的刀片切割稍宽,这是正确锥度所必需的,这样齿的末端可以鼓动,齿面可以部分加载。最终的齿面由一系列类似于图3C所示的倾斜切割路径组成。通常,每种不同规格的齿轮都需要不同的工具。图4显示了格里森机器的特写镜头,该机器使用圆形绘图方法进行切割正齿轮锥齿轮.

对于太深而无法在一次切割中完成的制造工艺,将单独的粗加工和精加工工艺组合在一起,使用不同的工具和机床进行不同的工艺。刀具和切削周期与上述相似,略有不同。此粗加工刀具没有半精加工或精加工刀片,也没有粗加工刀具的平移。但是,精加工刀具是在成品的加工中,在第一次平移期间进行半精加工刀片切割,在第一次平移后进行精加工余量校正。

如前所述,完成整个加工的刀具由三个刀片组成:粗加工、半精加工和精加工(图 5)。Revacure刀片在制造时是异形的,因此在使用后只有前刀面被研磨。在重磨过程中,必须严格控制刀片间距,前刀面的平面角和前刀面的表面光洁度。此外,为了达到所需的产品一致性,当在刀头上组装新零件时,定位关键位置的精度和拧紧螺栓的精度是非常必要的。

本文描述了一种包络正齿轮切割的新概念。切割正齿轮时,包络圆锥齿轮也可用于切割(图 6)。加工锥齿轮齿时,包络圆刀头绕其旋转轴旋转。要加工的工件围绕一个轴 Ofr 旋转,该轴与刀头的旋转轴 Oc2 成直角相交。刀头绕其轴线的旋转和刀具的进给速度随时间而变化。工件齿轮旋转进给率的所需值,以及旋转中心所需位置,可以用包络辊和被加工锥齿轮刀具的设计参数来表示。

刀头的粗齿切割完成了大部分工件余量。在包络齿轮刀具的粗齿段,切削齿的齿高从第一个粗糙边缘逐渐增加到最后一个齿。粗齿切割的切屑在横截面上近似矩形,这使得切屑容易卷曲。相邻的粗齿之间没有切屑干涉,这增加了粗齿的刀具寿命。

粗齿之后是包裹齿轮切割盘的半细齿。半精加工齿从锥齿轮毛坯的间隙中去除有限部分的毛坯。半精加工牙的主要目的是留下材料和均匀分布的精加工牙齿津贴。精加工齿的主要功能是生成最终所需的齿面,而精加工齿形的精度直接决定了最终产品的齿形精度水平。
对于自动加载和分度,包络圆齿轮刀头由在最后一个齿(用于精加工)和第一个齿(用于粗加工)之间旋转所需的时间决定。在粗加工和半精加工零件中,刀具的旋转和齿轮毛坯的旋转是同时进行的,这样当刀具通过角度时
表示切削粗加工和半精加工零件的角度,工件齿轮旋转角度对应于锥齿轮加工的粗加工和半精加工周期。在刀具的精加工部分,旋转角度和通过旋转角度的时间模式与刚才讨论的相似。当刀具旋转一定角度时,工件也会旋转相应的角度。

如前所述,鉴于正齿轮齿面的已知几何形状及其运动学,可以对包裹圆刀头的整个齿进行成形。在齿轮加工过程中,使用包络理论中的元素是决定性的。粗加工和半粗加工切削刃包裹着齿轮刀具的切削齿,向内移动,形成齿轮刀具。

包络齿轮切削刀具精加工齿的横向切削刃位于生成面 T 内。刀具生成的曲面 T 在切削齿轮的每一刻都与锥齿轮的齿面 G 相切。在此确定之后,生成面T用于分析描述包络齿轮切削刀具的最终齿面精加工切削刃和间隙。

包络齿轮切削刀头的生成表面对于粗加工和半精加工刀片的成型也很重要。粗加工齿的切削刃相对于显影平面 T 向内减小一定距离 tsr。此距离 tsr 等于半精加工刀具的切削厚度。因此,粗加工刀片的切削刃位于与包络齿轮切削的生成曲面 T 的距离偏移的曲面内。同样,半粗加工刀片的切削刃位于一个曲面内,该曲面与精加工包络齿轮切削的生成面 Tf 相距一定距离。此处,tf 表示通过修整工具刀片而移除的部分。

通过以上简短的讨论,揭示了曲面T对包络齿轮刀具成型的重要性。在所考虑的情况下,可以通过以下方式确定工具的生成曲面 T。考虑使用包络法加工锥齿轮的后部。侧翼点的位置矢量 [1]锥齿轮:

加工锥齿轮时,包络齿轮切削刀具沿齿轮的纵向旋转。刀具围绕其旋转轴的旋转和刀具的进给作用(以进给单位表示)是相互关联的。在粗加工期间,旋转和偏移的时间对应于切削刀具经过一定距离的角度。这表示刀具粗加工截面上的角度,并表示两个后续位置之间的距离,以及包络齿轮切削刀具的旋转轴。

如前所述,在刀具的精切削部分以类似的方式进行旋转和平移。当刀具通过一定角度并移动一定距离时,这里表示的是刀具成品部分的角度,以及两个后续位置与包络齿轮切削刀具的旋转轴之间的距离。锥齿轮齿面加工的解析表示和包套齿轮切削的运动学关系,通过加工,可以推导出齿轮刀具生成面两个零件的方程。

包络齿轮刀具的刀片只需在耙面上研磨即可在制造过程中继续使用。在重新锐化过程中,必须严格控制刀片间距,前角面平面角度和前表面光洁度。此外,当新刀片组装在刀头上时,装配的清洁度,定位关键位置的精度以及紧固螺栓张力的严格控制是获得良好切割齿面的基本条件。

包络切割斜齿伞齿轮的概念可以扩展到生产正齿轮和斜齿轮.为此,可以使用包络齿轮切割刀头(图7)。齿轮毛坯在切割过程中保持不清晰。锥齿轮刀具绕其旋转轴旋转,如图7所示。齿轮刀具的所有切削齿都细分为多个部分。包络齿轮刀具的粗齿从毛坯的沟槽中去除大部分材料,切削齿的齿高从粗加工刀片的第一件增加到刀具齿粗切削部分的最后一个切削刃。粗齿切割的切屑在横截面上近似矩形,这使得切屑容易卷曲。相邻的粗齿之间没有切屑干涉,这增加了粗齿的刀具寿命。

粗糙的齿之后是半成品齿,其去除齿轮毛坯间隙宽度的有限部分。半精加工牙的主要目的是使精加工齿的余量均匀分布。成品齿轮的侧面由精加工齿产生,精加工齿的精度直接影响齿轮的精度。对于自动加载和分度,包络圆齿轮刀头由在最后一个齿(用于精加工)和第一个齿(用于粗加工)之间旋转所需的时间决定。包络齿轮刀具的精加工齿与内盘刀具的精加工齿相同。包络齿轮刀具的粗加工和半精加工刀具的切削刃向内移动,导致齿轮刀具生成体向内移动。

使用平面作为包络圆齿轮切削刀具的前刀面很方便。前刀面可以通过包络齿轮刀具的旋转轴旋转(在这种情况下,外角为零),也可以在距轴一定距离处偏移(外前角为正)。为了提高精度,刀具的后刀面仅研磨前刀面。