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的錯刀距,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,刀盤半徑 rC、節(jié)錐距 A、中點螺旋角 ψ 必須滿足公式 rC = Asin ψ,否則,必須用修正齒根角來予以補償。因為刀盤直徑只有 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修正輪齒錐度。 最后我們來說明擺線等高齒為什么會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)德國切削物理學(xué)家Carl. J. Salomon 所提出的所羅門原理而于 1997 年開發(fā)的。所羅門原理認為被加工材料都有一個臨界切削速度,在切削速度達到臨界速度之前,切削溫度和刀具磨損隨著切削速度增大而增大,當切削速度超過臨界速度之后,切削刃口的溫度開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,通常錐齒輪濕切時切削速度只有 50 ~ 60 m /min,而干切的切削速度至少要超過 200 m /min 以上。干切具有以下優(yōu)點:
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 級以上。
c. 齒面粗糙度可以達到 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,加工時所有刀齒都通過一個齒槽,加工完該齒槽后分度再加工第二個齒槽。因為干切的刀齒很密,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,任何時候每個齒槽里都只有一個內(nèi)刀和一個外刀,不管切削速度多高,都不會出現(xiàn)容屑槽不夠的情況。 擺線等高齒既然有這么多優(yōu)點,Gleason 當年為什么不采用呢,Oerlikon 公司 1949 年就開始生產(chǎn)擺線等高齒機床,為什么在 20 世紀沒有成為車橋齒輪的首選呢,這個問題必須歷史地看待,在沒有計算機的年代,擺線等高齒的計算要比圓弧收縮齒復(fù)雜得多,刀盤制造和刃磨的難度也大得多,而且其工件轉(zhuǎn)速與刀盤轉(zhuǎn)速是關(guān)聯(lián)的,其齒面粗糙度沒有圓弧收縮齒好控制,因此它在汽車行業(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 90 年代與德國 Klingelnberg 公司重組之后于 1997 年發(fā)明了干切削。是干切削技術(shù)的實現(xiàn)把擺線等高齒的優(yōu)越性充分地展現(xiàn)出來,使它超越圓弧收縮齒成了車橋齒輪的首選?,F(xiàn)在,在歐美先進國家,除了需要磨齒的高檔車橋齒輪( 約 10% ~ 15% )采用圓弧收縮齒外,其余的車橋齒輪都以擺線等高齒為主。
在中國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: 一個是干切對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 刀盤困難; 第三是機床結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求比濕切機床要高得多。但擺線等高齒是汽車齒輪的發(fā)展方向,這個觀念已為國內(nèi)錐齒輪制造者所認可,并都在積極地向這方向努力。在不久的將來,擺線等高齒也會取代圓弧收縮齒成為汽車齒輪的首選。