傳統(tǒng)的齒輪加工主要以插齒和滾齒為主。結(jié)合實際加工生產(chǎn)和零件的加工要求，提出了車銑復(fù)合機床用硬質(zhì)合金立銑刀銑削齒輪的加工新工藝。銑齒工藝更適用于輪齒對零件位置有要求的大模數(shù)齒輪和零件，可有效減小夾具定位誤差，降低插齒刀制造成本。同時，該方法能很好地保證零件的加工質(zhì)量，也為齒輪加工提供了新的思路。

這種情況下模數(shù)大，齒輪要求零件基準的位置，生產(chǎn)周期緊，沒有專用插齒刀。采用通用機床車銑復(fù)合和通用硬質(zhì)合金端銑刀的銑齒工藝，并通過實際加工生產(chǎn)驗證了該銑齒工藝的可行性。

01

傳統(tǒng)齒輪加工模式的原理

傳統(tǒng)的齒輪加工原理有兩種，范成法和成形法。展成法是通過齒輪刀具與切齒坯的嚙合運動來切削齒廓的一種方法。最常用于齒輪成形和滾齒。這兩種機床都不需要事先準備好齒輪的齒形，只需要將零件齒輪的基本參數(shù)和插齒刀或滾刀的基本參數(shù)輸入機床，機床通過運算就可以完成一個固定傳動比的嚙合運動。另外，齒輪的切削深度是在機床中設(shè)定齒頂圓和齒根圓的直徑，在加工時通過檢查零件的齒厚(間接測量M值或保證公法線)來判斷零件是否加工到尺寸。滾齒機和插齒機在齒輪加工中應(yīng)用廣泛。

成形法主要用于成形砂輪磨齒機。加工原理是將齒輪加工刀具(或砂輪)做成齒槽的形狀，刀具的輪廓線具有特定加工零件參數(shù)形成的漸開線輪廓。這種加工方式，定制的砂輪都是一對一的專用砂輪，成本高。但近年來，修整砂輪磨床有效地解決了小批量成型砂輪的磨削問題。

02

銑齒齒輪模型的建立

本文介紹的基于車銑組合的銑齒方法是基于數(shù)控加工輪廓銑削，是一種不同于成形法和展成法的新方法。銑削方法主要需要建立正確的齒輪模型。用CATIA建立齒輪模型的步驟如下。

漸開線參數(shù)方程的建立

齒輪模型的關(guān)鍵在于齒輪漸開線的繪制方法，齒輪漸開線是一條復(fù)合函數(shù)曲線:

其中:rbt為基圓半徑，θ為滾動角度，單位為弧度。

將其轉(zhuǎn)換為CATIA標準形式，通過函數(shù)建立漸開線輪廓。首先要添加齒輪的基本參數(shù)，然后建立輪廓線與各參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。

03

工件加工

零件夾緊和工具準備

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和車銑復(fù)合機床的裝夾特點，制定了用反三爪支撐零件內(nèi)孔的裝夾方案，并在零件右端面建立了加工坐標系，避免了零度加工時刀具軸與卡盤發(fā)生碰撞干涉的可能。同時考慮到齒輪一端的形狀需要沿圓周銑削，會影響零件的圓周方向，所以機床夾緊力提高到25bar。

根據(jù)被加工齒輪的槽型，齒根圓弧的最小半徑為R1.52，所以齒輪的最大直徑只能是球頭銑刀d3，這樣才能保證齒根可以銑削。

編程方案和程序設(shè)計

外齒的齒槽為外開內(nèi)合型，可以先用“降輪廓粗銑”命令進行粗加工，再用“導向切削”命令進行精加工。根據(jù)齒輪齒廓的特點，齒輪齒在齒深方向上是漸開線，精度等級上要求齒輪齒廓，所以加工時特別要在齒廓上做仿形銑削。

左右齒面可以用一層輪廓驅(qū)動命令完成，然后通過編制宏程序在齒向分層加工。加工完一個齒槽后，按照C=360/Z(Z為齒數(shù))旋轉(zhuǎn)機床C軸加工下一個齒。這部分需要15個齒。CATIA只需要編譯中間齒槽的程序，然后編譯C軸旋轉(zhuǎn)的宏程序就可以加工左右七個齒槽。

檢測和測量

齒輪檢測是先檢測齒輪的齒厚(通過檢測M值或公法線W)。對于模數(shù)較大的零件，用公法線W控制齒厚，用公法線千分尺測量。如果該值未加工到尺寸，刀具長度可以調(diào)整以補償連續(xù)進給。直到公法線w的值合格。其次，檢查齒的齒形、齒向、齒距和跳齒參數(shù)。這些參數(shù)在齒輪檢測器上測量，并檢測測量報告以確定其是否在要求的范圍內(nèi)和達到的公差水平。

最后目測齒面光度，用萬能表測量齒根圓直徑。如果粗糙度差，可以通過在宏程序中調(diào)整齒廓間距來調(diào)整。

04

結(jié)論

根據(jù)測量結(jié)果，齒輪方向、節(jié)距和跳動的加工精度等級優(yōu)于插齒和滾齒。因此，當齒輪模數(shù)較大，一般銑刀容易進入齒根時，可以銑削加工齒輪。同時，如果齒輪的基準齒與其他基準面或孔有位置要求，車銑復(fù)合機床一次加工齒輪毛坯和齒輪時將獲得穩(wěn)定的質(zhì)量保證。