圓弧齒齒輪是否可以采用等高齒
圓弧等高齒的大輪如果采用雙面法加工,其齒底槽寬就等于大輪刀盤(pán)的錯(cuò)刀距,它很容易造成齒槽的不正常收縮,圓弧等高齒為了使齒槽正常收縮,刀盤(pán)半徑 rC、節(jié)錐距 A、中點(diǎn)螺旋角 ψ 必須滿足公式 rC = Asin ψ,否則,必須用修正齒根角來(lái)予以補(bǔ)償。因?yàn)榈侗P(pán)直徑只有 3. 5″、6″、7. 5″、9″、12″、 16″、18″等幾種規(guī)格,所以大部分圓弧齒錐齒輪都要用齒根角來(lái)修正輪齒錐度。 最后我們來(lái)說(shuō)明擺線等高齒為什么會(huì)比圓弧收縮齒更適合干切,錐齒輪干切技術(shù)是 Klingelnberg - Oerlikon公司根據(jù)德國(guó)切削物理學(xué)家Carl. J. Salomon 所提出的所羅門(mén)原理而于 1997 年開(kāi)發(fā)的。所羅門(mén)原理認(rèn)為被加工材料都有一個(gè)臨界切削速度,在切削速度達(dá)到臨界速度之前,切削溫度和刀具磨損隨著切削速度增大而增大,當(dāng)切削速度超過(guò)臨界速度之后,切削刃口的溫度開(kāi)始隨切削速度增大而降低,刀具磨損隨切削速度增大而減小。我們知道,通常錐齒輪濕切時(shí)切削速度只有 50 ~ 60 m /min,而干切的切削速度至少要超過(guò) 200 m /min 以上。干切具有以下優(yōu)點(diǎn):
a. 加工效率比濕切要提高 6 ~ 8 倍。
b. 齒輪加工精度要提高 2 級(jí)以上。
c. 齒面粗糙度可以達(dá)到 0. 8μ。
d. 硬質(zhì)合金涂層刀具每刃磨一次可以加工幾百甚至上千個(gè)零件。
e. 環(huán)保,屬于綠色加工。
顯然,圓弧收縮齒的傳統(tǒng)五刀法加工的機(jī)床、刀 具、切削速度是不能干切的,只有新的切削系統(tǒng)和全工序法才能干切。全工序法干切圓弧收縮齒的情況,加工時(shí)所有刀齒都通過(guò)一個(gè)齒槽,加工完該齒槽后分度再加工第二個(gè)齒槽。因?yàn)楦汕械牡洱X很密,速度很快,容易造成容屑槽不夠,把切屑燜在里面出不來(lái)而引起齒輪發(fā)熱。擺線等高齒是用連續(xù)滾銑的方法切齒,任何時(shí)候每個(gè)齒槽里都只有一個(gè)內(nèi)刀和一個(gè)外刀,不管切削速度多高,都不會(huì)出現(xiàn)容屑槽不夠的情況。 擺線等高齒既然有這么多優(yōu)點(diǎn),Gleason 當(dāng)年為什么不采用呢,Oerlikon 公司 1949 年就開(kāi)始生產(chǎn)擺線等高齒機(jī)床,為什么在 20 世紀(jì)沒(méi)有成為車(chē)橋齒輪的首選呢,這個(gè)問(wèn)題必須歷史地看待,在沒(méi)有計(jì)算機(jī)的年代,擺線等高齒的計(jì)算要比圓弧收縮齒復(fù)雜得多,刀盤(pán)制造和刃磨的難度也大得多,而且其工件轉(zhuǎn)速與刀盤(pán)轉(zhuǎn)速是關(guān)聯(lián)的,其齒面粗糙度沒(méi)有圓弧收縮齒好控制,因此它在汽車(chē)行業(yè)的普及率一直都不如圓弧收縮齒。它今天的成功主要得益于 Oerlikon 公司兩次重大的創(chuàng)新,一次是 1968 年發(fā)明了條形刀具,另一次是 20 世紀(jì) 90 年代與德國(guó) Klingelnberg 公司重組之后于 1997 年發(fā)明了干切削。是干切削技術(shù)的實(shí)現(xiàn)把擺線等高齒的優(yōu)越性充分地展現(xiàn)出來(lái),使它超越圓弧收縮齒成了車(chē)橋齒輪的首選?,F(xiàn)在,在歐美先進(jìn)國(guó)家,除了需要磨齒的高檔車(chē)橋齒輪( 約 10% ~ 15% )采用圓弧收縮齒外,其余的車(chē)橋齒輪都以擺線等高齒為主。
在中國(guó)推廣擺線等高齒和干切削還存在很多困難,最主要的有三點(diǎn): 一個(gè)是干切對(duì)材料和熱處理的要求比濕切的高; 第二是刀具制造和刃磨比圓弧收縮齒 Hardac 刀盤(pán)困難; 第三是機(jī)床結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求比濕切機(jī)床要高得多。但擺線等高齒是汽車(chē)齒輪的發(fā)展方向,這個(gè)觀念已為國(guó)內(nèi)錐齒輪制造者所認(rèn)可,并都在積極地向這方向努力。在不久的將來(lái),擺線等高齒也會(huì)取代圓弧收縮齒成為汽車(chē)齒輪的首選。