齿轮加工与变位齿轮 渐开线齿轮的切齿原理 1.仿形 法 仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽 形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法,如图所示。铣完一个 齿槽后,分度头将齿坯转过3600/z,再铣下一个齿槽,直到 铣出所有的齿槽。 铣直齿 铣 新建文件夹\Fig6-20铣斜齿轮.AVI 仿形法特点: 加工方便易行,但精度难以保证。由于渐开线齿廓形 状取决于基圆的大小,而基圆半径rb=(mzcosα )/2,故齿廓形状 与m、z、α 有关。欲加工精确齿廓,对模数和压力角相同的、齿 数不同的齿轮,应采用不同的刀具,而这在实际中是不可能的。 生产中通常用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮,故齿形 通常是近似的。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。 圆盘铣刀加工齿数的范围 刀号 1 2 3 4 5 6 7 8 加工齿 数范围 12-13 14-16 17-20 21-25 26-34 35-54 55-134 135以上 加工不连续,生产效率低,不宜用于批量生产。 可在普通铣床上加工,不需专用机床。 这种方法适用于单件生产而且精度要求不高的齿轮加工。 渐开线齿轮的切齿原理(续) 2.范成 法 范成法是利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的 齿廓互为包络线的原理加工齿轮的。加工时刀具 与齿坯的运动就像一对互相啮合的齿轮,最后刀 具将齿坯切出渐开线齿廓。范成法切制齿轮常用 的刀具有三种: (1)齿轮插刀 是一个齿廓为刀刃的外齿轮; (2)齿条插刀 是一个齿廓为刀刃的齿条; (3)齿轮滚刀 像梯形螺纹的螺杆,轴向剖面齿 廓为精确的直线齿廓,滚刀转动时相当于齿条在 移动。可以实现连续加工,生产率高。 渐开线齿轮的切齿原理(续) 2.范成 法加工方法有:插齿和滚齿 插斜齿 插直 Fig623.avi 插齿演示 齿轮插刀加工内齿轮 渐开线齿轮的切齿原理(续) 2.范成 法 滚 Fig624c.avi 直齿 滚斜齿 渐开线齿轮的切齿原理(续) 2.范成 法 用范成法加工齿轮时,只要刀具与被切齿轮的 模数和压力角相同,不论被加工齿轮的齿数是多少, 都可以用同一把刀具来加工,这给生产带来了很大 的方便,因此范成法得到了广泛的应用。 思考题 现有4个标准齿轮:1)m1=4mm, z1=25; 2)m2=4mm, z2=50; 3)m3=3mm, z3=60; 4)m4=2.5mm, z4=40。 试问: 1)哪两个齿轮的渐开线形状相同? 2)哪两个齿轮能正确 啮合? 3)哪两个齿轮能用同一把滚刀制造? 这两个齿轮能 否改成用同一把铣刀加工? 渐开线齿轮的切齿原理(续) 3.根切现象 用范成法加工齿 轮时,若刀具的齿顶 线(或齿顶圆)超过 理论啮合线极限点N 时,被加工齿轮齿根 附近的渐开线齿廓将 被切去一部分,这种 现象称为根切(如图 所示)。 根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合 过程缩短、传动平稳性变差,因此应避免根切。 渐开线齿轮的切齿原理(续) 3.根切现象 如图所示为齿条 插刀加工标准外齿轮 的情况,齿条插刀的 分度线与齿轮的分度 圆相切。要使被切齿 轮不产生根切,刀具 的齿顶线不得超过极 限啮合点N。 渐开线齿轮的切齿原理 4.标准外齿轮的最少齿数 r b= rcosa=(mzcosa)/2 模数一定时,标准刀具的 齿顶高也一定,即刀具的 齿顶线位置一定,所以要 使刀具的齿顶线不得超过 极限啮合点N,就必须改变 N点的位置。如图,N点位 置与被切齿轮的基圆半径 有关。基圆半径越小, N 点越靠近节点C,产生根切 的可能性越大。又 被切齿轮的模数和压力角 与刀具的相同,所以是否 会产生根切取决于被切齿 轮齿数的多少。 渐开线齿轮的切齿原理(续) 4.标准外齿轮的最少齿数 实际应用中,为了 使齿轮传动结构紧 凑,允许又少量根 切,可取Z min=14 变位齿轮的概念 前面讨论的都是渐开线标准齿轮,它们设计 计算简单,互换性好。但标准齿轮传动仍存在着 一些局限性: (1)受根切限制,齿数不得少于Zmin,使传动结构不够紧 凑; (2)不适合于安装中心距a‘不等于标准中心距a的场合。 当a’a时,虽然可以安装,但会产 生过大的侧隙而引起冲击振动,影响传动的平稳性; (3)一对标准齿轮传动时,小齿轮的齿根厚度小而啮合 次数又较多,故小齿轮的强度较低,齿根部分磨损也较严 重,因此小齿轮容易损坏,同时也限制了大齿轮的承载能 力。 变位齿轮的概念 为了改善齿轮传动的性能,出 现了变位齿轮。如图所示,当齿条 插刀齿顶线超过极限啮合点N1,切 出来的齿轮发生根切。若将齿条插 刀远离轮心O1一段距离(xm),齿 顶线不再超过极限点N1,则切出来 的齿轮不会发生根切,但此时齿条 的分度线与齿轮的分度圆不再相切。 这种改变刀具与齿坯相对位置后切 制出来的齿轮称为变位齿轮,刀具 移动的距离xm称为变位量,x称为 变位系数。刀具远离轮心的变位称 为正变位,此时x>0;刀具移近轮心 的变位称为负变位,此时x<0。