導(dǎo)讀：本文介紹了漸開(kāi)線齒輪的幾種常見(jiàn)加工方式。
- 1滾齒
- 2插齒
- 3齒條式刨削
- 4用盤(pán)銑刀切齒
- 5拉削
滾齒
漸開(kāi)線齒輪通常通過(guò)滾齒制造。滾刀的切削刃是直線，滾刀的刀齒沿螺旋線分布在圓柱面上（類(lèi)似于螺釘?shù)穆菁y）。滾刀的截面輪廓與齒條的橫截面輪廓相同！
圖：用滾刀進(jìn)行齒輪加工（滾齒）
隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，滾刀的齒也會(huì)隨之切入齒輪，直到達(dá)到最終深度。在滾刀旋轉(zhuǎn)一圈，齒輪向前移動(dòng)一個(gè)齒。因?yàn)?，刀具的?jié)距正好對(duì)應(yīng)于齒輪的齒距。齒輪和滾刀在它們的運(yùn)動(dòng)序列中形成一對(duì)“蝸輪蝸桿嚙合”。
動(dòng)畫(huà)：用滾刀進(jìn)行齒輪切削（滾齒）
所以，齒輪和滾刀之間的轉(zhuǎn)速必須相互匹配，這樣才能切出正確的齒形。齒輪上的齒數(shù)據(jù)定了傳動(dòng)比。因此，在制造 18 個(gè)齒的齒輪時(shí)，單頭滾刀的轉(zhuǎn)速必須是齒輪轉(zhuǎn)速的 18 倍。
動(dòng)畫(huà)：用滾刀進(jìn)行齒輪切削（滾齒）
齒條形刀具輪廓的幾何形狀取決于所需的齒輪的齒面輪廓。刀具側(cè)刃以標(biāo)準(zhǔn)壓力角α0相對(duì)于垂直方向傾斜。實(shí)際刀具輪廓是在考慮根圓角和間隙c后從所謂的標(biāo)準(zhǔn)齒條中創(chuàng)建的。輪廓的中心線對(duì)應(yīng)于節(jié)線。
圖：滾刀的標(biāo)準(zhǔn)參考輪廓
滾齒的切削效率非常高，因此可以在較短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出特別厚的齒輪。但是，該工藝不能用于生產(chǎn)內(nèi)齒輪。為此，可以使用插齒或者拉削，別急接著往后看。
齒輪與齒條的基本關(guān)系如下圖所示。如圖所示，具有相同模數(shù)的所有齒輪的漸開(kāi)線之間的垂直距離總是對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相鄰齒面之間的垂直距離。該距離稱為基本節(jié)距pb并且對(duì)應(yīng)于與其配對(duì)齒輪（或齒條）嚙合的兩個(gè)接觸齒面之間的距離。
圖：齒輪和齒條之間的連接
此外，從圖上可以看出，基本節(jié)距pb通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓力角α0與參考節(jié)圓上的周節(jié)p0直接相關(guān)。請(qǐng)注意，對(duì)于具有相同模數(shù)的所有齒輪，周節(jié) p0是相同的，否則它們將無(wú)法嚙合。所以，齒條的節(jié)距p0也等于齒輪的圓節(jié)。
一把滾刀可以用來(lái)生產(chǎn)具有任意齒數(shù)的齒輪，然后相互配對(duì)。從下面的動(dòng)畫(huà)可以看出，使用加工 18 齒的齒輪（綠色）或 9齒齒輪相同的滾刀同樣可以生產(chǎn) 6 個(gè)齒的齒輪（紅色）。這不僅適用于滾齒，也適用于插齒。
動(dòng)畫(huà)：滾齒過(guò)程中的制造根切（黃色和紅色齒輪）
這個(gè)動(dòng)畫(huà)之前在講齒輪的根切時(shí)用過(guò)，詳細(xì)地講解請(qǐng)返回觀看。
動(dòng)畫(huà)：嚙合時(shí)的功能底切（紅色齒輪）
注意：如上圖所示，如果齒數(shù)過(guò)少，齒在制造過(guò)程中會(huì)被“根切”，從而被削弱。此類(lèi)根切以及如何在齒數(shù)很少的情況下避免它 - 在齒輪變位的文章中進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。
插齒
齒輪不僅可以通過(guò)滾齒加工，還可以通過(guò)插齒加工。然而，與滾齒相比，插齒是通過(guò)刀具的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。
動(dòng)畫(huà)：通過(guò)整形進(jìn)行齒輪切削
在插齒時(shí)，切削刃像齒輪的齒一樣排列在刀具的圓周上。這些齒帶有后角。刀具在切削過(guò)程中沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在切削行程中，切削刃推入齒輪毛坯并去除材料。在回程（回程）期間，刀具略微后退，以防止與齒輪毛坯碰撞。工具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是刀具和工件疊加的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。刀具以切削方式在齒輪毛坯上滾動(dòng)。該刀具實(shí)際上可以被視為一個(gè)“帶有切削刃的齒輪”。
圖：插齒加工
與滾齒相比，插齒一般多用于因結(jié)構(gòu)限制的臺(tái)階軸和內(nèi)齒圈。插齒也可用于加工斜齒輪。
圖：通過(guò)插齒制造內(nèi)齒輪
用插齒可以生產(chǎn)內(nèi)齒輪！
動(dòng)畫(huà)：通過(guò)插齒制造內(nèi)齒輪
滾齒、插齒和刨削（在下一節(jié)中描述）最終基于相同的原理，可以使用插齒的示例來(lái)說(shuō)明：切削刀具在齒輪毛坯的節(jié)圓上垂直于切削運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)。然后切削刃的包絡(luò)線形成漸開(kāi)線齒形。
圖：插齒原理
動(dòng)畫(huà)：插齒原理（切削刃包絡(luò)線）
使用齒條式刀具進(jìn)行齒輪刨削
也可以使用齒條形工具來(lái)代替齒輪加工中的“小齒輪形”工具。在運(yùn)動(dòng)學(xué)上，刀具和工件形成一種“齒條和小齒輪”。使用齒條式（直刃切削刃）進(jìn)行刨削。
圖：齒條式刀具的齒輪加工（范成）
在切削沖程期間，切削刃從齒輪毛坯上去除材料，然后在返回沖程期間略微抬離工件以避免碰撞。與“齒條和小齒輪”一樣，齒輪毛坯和齒條式刀具在刨削過(guò)程中都會(huì)繼續(xù)移動(dòng)。由于齒條式刀具的切削刃通常少于要生產(chǎn)的齒輪齒數(shù)，因此刀具必須在一次走刀后復(fù)位。
動(dòng)畫(huà)：使用齒條式刀具進(jìn)行齒輪切削（范成）
齒條形刀具也可用于生產(chǎn)斜齒輪。為此，刀具只需安裝在與螺旋角相對(duì)應(yīng)的角度。與切削刃為漸開(kāi)線形狀的小齒輪式刀具的插齒相比，齒條式刀具具有直的后刀面切削刃。因此，齒條式刀具可以更容易地生產(chǎn)，從而更具成本效益。但是，不能生產(chǎn)內(nèi)齒輪。齒條式刨削主要用于非常大的齒輪。與滾齒相比，切削性能相對(duì)較低。之前發(fā)過(guò)實(shí)際加工的視頻，關(guān)注我可以在列表中找到該視頻。
用盤(pán)銑刀切削齒輪
使用成形切削，銑刀上的切削刃為齒輪齒槽的形狀。在齒輪毛坯轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距之前，銑刀單獨(dú)銑削每個(gè)齒距。齒輪的齒完全由工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。因此，在加工過(guò)程中，齒輪毛坯不會(huì)像滾齒、插齒或刨齒那樣發(fā)生疊加的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在后三種制造過(guò)程中，齒的形狀是由切削刃的包絡(luò)形成的；拉削（將在下一節(jié)中解釋?zhuān)┑牵X形是由刀具的切削刃的形狀直接創(chuàng)建的。
圖：用盤(pán)銑刀銑削齒輪（成形切削）
動(dòng)畫(huà)：用盤(pán)銑刀銑削齒輪（成形切削）
與滾齒、插齒或刨削相比，銑刀的切削運(yùn)動(dòng)不必與工件的運(yùn)動(dòng)相匹配。因此，在普通銑床上就可以進(jìn)行成型切削。但是，由于齒槽的幾何形狀因齒輪的尺寸而異，因此單一形狀的刀具只能用于生產(chǎn)特定的齒輪。對(duì)于不同模數(shù)（或徑節(jié)）和不同齒數(shù)的齒輪，都需要單獨(dú)的成型銑，由于是一對(duì)一的，會(huì)造成成本的增加。
齒輪的成型切削可以在普通銑床上進(jìn)行。不同模數(shù)（徑節(jié)）和不同齒數(shù)都需要定制專(zhuān)門(mén)的盤(pán)銑刀！
齒輪拉削
就運(yùn)動(dòng)而言，拉削類(lèi)似于成形或刨削。然而，一把拉刀具有多個(gè)依次排列的切削刃。每個(gè)切削刃都去除材料，從而依次形成最終形狀。如果拉刀已完全穿過(guò)工件，則通常已經(jīng)達(dá)到最終形狀。因此，拉削具有高切削效率，主要用于內(nèi)齒輪。
圖：通過(guò)拉削制造內(nèi)齒輪（成形）
與插齒或刨齒相比，齒輪的齒幾何形狀直接由拉刀切削刃的漸開(kāi)線形狀而不是由切削刃的包絡(luò)線產(chǎn)生。因此，一種拉刀只能生產(chǎn)一種特定的齒輪。不同模數(shù)齒數(shù)的齒輪也都需要非標(biāo)定制。因此，齒輪拉削僅用于大批量生產(chǎn)。
動(dòng)畫(huà)：通過(guò)拉削制造內(nèi)齒輪
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