科普中國-滾齒

滾齒加工是展成法原理來加工齒輪。用滾刀來加工對(duì)輪相當(dāng)于斜齒圓柱齒輪副嚙合。

原理

滾切齒輪屬于展成法，可將看作無嚙合間隙的齒輪與齒條傳動(dòng)。當(dāng)滾齒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，相當(dāng)于齒條在法向移動(dòng)一個(gè)刀齒，滾刀的連續(xù)傳動(dòng)，猶如一根無限長的齒條在連續(xù)移動(dòng)。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格按照齒輪于齒條的傳動(dòng)比強(qiáng)制嚙合傳動(dòng)時(shí)，滾刀刀齒在一系列位置上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。隨著滾刀的垂直進(jìn)給，即可滾切出所需的漸開線齒廓。

運(yùn)動(dòng)

主運(yùn)動(dòng) 滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為主運(yùn)動(dòng)，用轉(zhuǎn)速n刀（r/min）表示。

分齒運(yùn)動(dòng) 強(qiáng)制齒輪坯與滾刀保持與齒條的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng)稱為分齒運(yùn)動(dòng)。

垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 為了在整個(gè)齒寬上切出齒形，滾刀須沿被切齒輪軸向向下移動(dòng)，即為垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

加工原理

滾齒加工是展成法原理來加工齒輪。用滾刀來加工對(duì)輪相當(dāng)于一對(duì)交錯(cuò)螺旋輪嚙合。這對(duì)嚙合齒輪傳動(dòng)副中，一個(gè)齒輪齒數(shù)很少，一個(gè)或幾個(gè)，螺旋角很大就演變成了一個(gè)蝸桿，再將蝸桿開槽并鏟背，就成為齒輪滾刀。齒輪滾刀螺旋線法向剖面各刀齒面也一根齒條，當(dāng)滾刀連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就相于一根無限長齒條沿刀具軸向連續(xù)移動(dòng)。齒輪滾刀按給定切削速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件則按齒輪齒條嚙合關(guān)系傳動(dòng)（即當(dāng)滾刀轉(zhuǎn)一圈，相當(dāng)于齒條移動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)齒距，齒輪壞也相應(yīng)轉(zhuǎn)過一個(gè)或幾個(gè)齒距），齒壞上切出齒槽，形成漸開線齒面，滾齒輪過程中，分布螺旋線滾刀各刀齒相繼切出齒槽中一薄層金屬，每個(gè)齒槽滾刀旋轉(zhuǎn)中由幾個(gè)刀齒依次切出，漸開線是展成法，成形運(yùn)動(dòng)是由滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工件旋輕快運(yùn)動(dòng)組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)（B11+B）這個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)稱為展成運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滾刀與工件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便工件整個(gè)圓周上依次切出所有齒槽。這一過程中，齒面形成與齒輪分度是同時(shí)進(jìn)行。展成運(yùn)動(dòng)也就是分度運(yùn)動(dòng)由上所述，到漸開線齒廓和齒數(shù)，滾齒時(shí)，滾刀和工件之間必須保持嚴(yán)格相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即當(dāng)滾刀轉(zhuǎn)過1時(shí)，工件相應(yīng)轉(zhuǎn)過K/Z（K為滾刀頭數(shù)，Z為工件齒數(shù)。）

提高生產(chǎn)率的途徑

（1）高速滾齒

我國已開始設(shè)計(jì)和制造高速滾齒機(jī)，同時(shí)生產(chǎn)出鋁高速鋼（MO5Al）滾刀。滾齒速度由一般v=30m/min提高到v=100m/min以上，軸向進(jìn)給量 f=1.38mm/r～2.6mm/r，使生產(chǎn)率提高25%。

國外用高速鋼滾刀滾齒速度已提高到100 m/min～150 m/min；硬質(zhì)合金滾刀已試驗(yàn)到400 m/min以上?？傊?，高速滾齒具有一定的發(fā)展前途。

（2）采用多頭滾刀可明顯提高生產(chǎn)率，但加工精度較低，齒面粗糙，因而多用于粗加工中。當(dāng)齒輪加工精度要求較高時(shí)，可采用大直徑滾刀，使參加展成運(yùn)動(dòng)的刀齒數(shù)增加，加工齒面粗糙度較細(xì)。

（3）改進(jìn)滾齒加工方法

a．多件加工 將幾個(gè)齒坯串裝在心軸上加工，可以減少滾刀對(duì)每個(gè)齒坯的切入切出時(shí)間及裝卸時(shí)間。 b.采用徑向切入 滾齒時(shí)滾刀切入齒坯的方法有兩種：徑向切入和軸向切入。徑向切入比軸向切入行程短，可節(jié)省切入時(shí)間，對(duì)大直徑滾刀滾齒時(shí)尤為突出。

c.采用軸向竄刀和對(duì)角滾齒 滾刀參與切削的刀齒負(fù)荷不等，磨損不均，當(dāng)負(fù)荷最重的刀齒磨損到一定程度時(shí)，應(yīng)將滾刀沿其軸向移動(dòng)一段距離（即軸向竄刀）后繼續(xù)切削，以提高刀具的使用壽命。對(duì)角滾齒是滾刀在沿齒坯軸向進(jìn)給的同時(shí)，還沿滾刀刀桿軸向連續(xù)移動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)的合成，使齒面形成對(duì)角線刀痕，不僅降低了齒面粗糙度，而且使刀齒磨損均勻，提高了刀具的使用壽命和耐用度。