基於車銑複合機床的銑齒加工工藝與測量研究

傳統（tǒng）的齒輪加工主要以插齒和滾（gǔn）齒為（wéi）主（zhǔ）。結合實際加工生產和（hé）零件（jiàn）的加工要求，提出了車銑複合機床用硬質合金立銑刀銑削（xuē）齒輪的加工（gōng）新工藝。銑齒工藝更適用於輪齒（chǐ）對零件位置有要求的大模數齒（chǐ）輪和零件，可有效減小夾具定（dìng）位誤差，降低插齒刀製造成本。同時，該方法能很好地保（bǎo）證零件的加（jiā）工質（zhì）量，也為齒輪加工提供（gòng）了新的思路。

這（zhè）種（zhǒng）情況下模數大，齒輪要（yào）求零件（jiàn）基準的位（wèi）置，生產周期緊，沒有專（zhuān）用插齒刀（dāo）。采用通用機床車銑複合和通用硬質合金端銑刀的銑齒工藝，並通過實際加工生產驗證了該銑齒工藝的可（kě）行性。

01

傳統齒（chǐ）輪加工模式的（de）原理

傳統的齒輪加工原理有兩種，範成法（fǎ）和（hé）成形法。展成法是通過齒輪刀（dāo）具與切齒（chǐ）坯的齧合運動來切削（xuē）齒廓的一種方法。最常用於齒輪成形和滾齒。這兩種機（jī）床都不需要事先準（zhǔn）備好齒輪的齒形，隻需要將零件齒輪的基本參數和插齒刀或滾刀的基（jī）本參數輸入（rù）機床（chuáng），機床通過運算就可以完成一個固定傳動比的齧合運動。另（lìng）外，齒輪的切削深度是在機床中設定齒頂圓和齒根圓的直徑（jìng），在加工時（shí）通過檢查零件的齒厚(間接測量M值或保證公法線)來判斷（duàn）零件是否加工到尺寸。滾齒機和插齒機在齒輪加（jiā）工中應用（yòng）廣泛。

成形法主要用於成形砂輪磨（mó）齒機。加工原（yuán）理是將齒輪加工刀具(或砂輪)做成齒槽的（de）形狀，刀具（jù）的輪（lún）廓線具有特定加工零件參數形（xíng）成的漸開線輪（lún）廓。這種加工方式，定製（zhì）的（de）砂輪都是一對一的專用砂輪，成本（běn）高。但近年來，修整砂輪（lún）磨床有效地解（jiě）決（jué）了小批量成型砂輪的磨（mó）削問題。

02

銑齒齒輪（lún）模型的建立

本（běn）文（wén）介紹的基於車銑組合的銑齒方法是基於數（shù）控加工輪（lún）廓銑削，是一種不同於成形法（fǎ）和展成法的新方法（fǎ）。銑削方法（fǎ）主要需要建（jiàn）立正確的齒（chǐ）輪模型。用CATIA建立齒（chǐ）輪模型的步驟如下。

漸開線參數方程的建立

齒輪模型的關鍵在於齒輪漸開線的繪（huì）製方法，齒輪漸開線是一條複合函數曲線:

其中:rbt為基圓半徑，θ為滾動角度，單位為弧度。

將（jiāng）其轉換（huàn）為（wéi）CATIA標準（zhǔn）形式，通過函數建立漸（jiàn）開線輪廓。首（shǒu）先要添加齒輪的基本參數，然（rán）後建立（lì）輪廓線與各參數的函數關係。

03

工件加工

零件夾緊和工具準備

根據零（líng）件的結構和車（chē）銑複合機床的裝夾特點，製定了用反三爪支撐零件（jiàn）內（nèi）孔的裝（zhuāng）夾方案，並在零件右端麵建立了加工坐標係，避免（miǎn）了零（líng）度加（jiā）工（gōng）時刀（dāo）具軸與（yǔ）卡盤發生碰撞幹（gàn）涉的可能。同時考慮到齒（chǐ）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（gāo）到25bar。

根據被加工齒輪的槽型，齒根圓（yuán）弧的最（zuì）小半徑為R1.52，所以齒輪的最大（dà）直徑隻能是（shì）球頭銑刀d3，這（zhè）樣才能保證齒根可以銑（xǐ）削。

編程方案和程序設計

外齒的齒槽為（wéi）外開內合（hé）型，可（kě）以（yǐ）先用“降輪廓粗銑（xǐ）”命令進行粗（cū）加工，再用“導向切削”命令進行精（jīng）加工。根（gēn）據齒輪（lún）齒廓的特點，齒輪齒在齒深方向（xiàng）上是漸開線，精度（dù）等級（jí）上要求齒輪齒廓，所以加（jiā）工時特別（bié）要在齒（chǐ）廓上（shàng）做仿（fǎng）形銑削。

左右齒麵可以（yǐ）用一層輪廓驅動命令完成，然（rán）後通過編（biān）製宏程序在（zài）齒向分層加工。加工完一個齒（chǐ）槽後（hòu），按（àn）照C=360/Z(Z為齒（chǐ）數)旋轉機床C軸加工下一個齒（chǐ）。這部分（fèn）需要（yào）15個齒。CATIA隻需要編譯（yì）中間齒槽的程序，然後編譯C軸旋轉的（de）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（chǐ）厚(通過檢測M值或公法線（xiàn）W)。對於模數較大的零件，用公法線W控製齒厚，用公法線千（qiān）分尺測量。如果該值未加工到尺寸，刀具長度可以調整以補償連續進給。直到公法線（xiàn）w的值合格。其次，檢查（chá）齒的齒形、齒向、齒距和跳齒參數。這些參數在齒輪檢測器上測量，並檢測測量報告以確定其是否在要求的範圍內和達到的公差水平。

最後目測齒麵光度，用萬能表測量（liàng）齒根（gēn）圓直徑。如果粗糙度差，可以通過在宏程序中（zhōng）調整齒廓間距來調整。

04

結論

根據測量結果，齒輪方向、節距和跳動的加工精度（dù）等級優（yōu）於插齒和滾齒。因此，當齒輪（lún）模數較大，一般銑刀容（róng）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麵或孔有位置（zhì）要求，車銑複合機（jī）床一次加工（gōng）齒輪毛坯和齒輪時（shí）將獲得穩定的質（zhì）量保證。