外文翻譯--齒輪的加工方法.doc

中文譯文齒輪的加工方法加工齒輪輪齒有兩種基本的方法：產(chǎn)生過(guò)程和形成過(guò)程。當(dāng)一個(gè)輪齒產(chǎn)生時(shí)，工件和切削或磨削工具，是不斷嚙合在一起的，輪齒的形式是由刀具決定的。換句話說(shuō)，工件和刀具是共軛的。滾齒機(jī)，成型切割機(jī)，剃齒機(jī)，磨床都使用這個(gè)原理。當(dāng)一個(gè)輪齒形成時(shí)，該刀具是呈正被加工出來(lái)的空間的形狀的。一些磨床使用此原理，與一個(gè)指示裝置配套在一起使輪齒一個(gè)挨一個(gè)形成。刀就是同時(shí)加工所有輪齒形成刀具的例子。成型成型本質(zhì)上是與平面圖類似的，但采用了圓形的切削刀具替代了齒條，由此產(chǎn)生的往復(fù)慣性的減少，允許更高的行程速度：現(xiàn)代的成型切割汽車齒輪可以以每分鐘2000切割行程運(yùn)行。切削刀具的形狀大致是與漸開(kāi)線齒輪相同的，但輪齒的頂端是圓形的。切削刀具和工件之間的發(fā)電驅(qū)動(dòng)器之間不涉及機(jī)架或連接螺釘，因?yàn)橹挥袌A周運(yùn)動(dòng)在涉及的范圍內(nèi)。切割機(jī)每走一個(gè)行程，工具和工件通常在切線方向移動(dòng)0.5毫米。在返回的行程中，刀具必須被縮進(jìn)約1毫米留有間隙，否則就會(huì)產(chǎn)生摩擦，馬上發(fā)生故障。這類型機(jī)床的速度被限制，保證大約50千克重的切割機(jī)和軸承可移動(dòng)1毫米的距離。加速度所涉及的扭矩可增加5000N的力，但必須保持高的精度。成型機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率相對(duì)較高，可能在齒頂上切出直角。不幸的是，對(duì)于斜齒輪，螺旋導(dǎo)向器需要在直線運(yùn)動(dòng)中施加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種螺旋導(dǎo)向器不容易生產(chǎn)，也不便宜。所以該方法只適合在斜齒輪上的長(zhǎng)距離，因?yàn)閷?duì)每個(gè)不同的螺旋角就要生產(chǎn)特殊的刀具和導(dǎo)向器。成型機(jī)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，是它可以生產(chǎn)環(huán)形齒輪，例如那些需要大型epicyclie周轉(zhuǎn)圓的驅(qū)動(dòng)器。非常高的精確度是十分重要的，而成型切割機(jī)的不準(zhǔn)確性也是相當(dāng)要緊的。因?yàn)樗鼈兛赡苻D(zhuǎn)移到削減齒輪。很明顯側(cè)面的錯(cuò)誤將轉(zhuǎn)移，但比起離心機(jī)或破碎機(jī)給予的特點(diǎn)，“掉落的輪齒”，是相當(dāng)不明顯的。對(duì)于掉齒有幾個(gè)原因，但它發(fā)生最頻繁的是，當(dāng)工件的直徑大約是刀具直徑的一半，1.5倍或2.5倍時(shí)。如果刀具開(kāi)始在高點(diǎn)，在最后完成漸開(kāi)線齒輪期間結(jié)束在低點(diǎn)，在刀具上峰與峰的偏心誤差發(fā)生在最后的漸開(kāi)線切割齒輪的第一個(gè)和最后一個(gè)齒輪之間。當(dāng)?shù)毒叩睦鄯e螺距誤差可能剛好超過(guò)25微米時(shí)，切割輪齒時(shí)就會(huì)有一個(gè)突然的這個(gè)數(shù)量的螺距誤差。在機(jī)床上切割的下一個(gè)齒輪可能在鄰近的節(jié)圓上是好的，如果在切割機(jī)上最后的切割碰巧發(fā)生在一個(gè)有利的位置。各種嘗試已經(jīng)作出，防止這種效應(yīng)，特別是通過(guò)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，沒(méi)有任何進(jìn)一步的刀料，但如果成型機(jī)是不是很堅(jiān)固，刀具不是很尖銳，然后沒(méi)有進(jìn)一步的切割發(fā)生，誤差將不會(huì)被消除。滾齒滾齒是最常用的金屬切削方法，使用機(jī)架產(chǎn)生的原理，但避免了由在旋轉(zhuǎn)切削機(jī)上增加許多齒條引起的緩慢的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。齒條在軸線方向上替換為切口蝸桿。齒條不能為整個(gè)輪齒的工作長(zhǎng)度產(chǎn)生正確的漸開(kāi)線形狀，因?yàn)樗麄冊(cè)趫A弧軌跡上移動(dòng)，所以滾刀緩慢地沿輪齒走刀，在軸向或法向或傾斜的滾齒機(jī)螺旋線方向上。金屬去除率高，因?yàn)槁菪姷痘蚬ぜ](méi)有做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的需要，所以40m/min的切割速度可用于傳統(tǒng)的滾刀,切割速度高達(dá)150m/min的用于硬質(zhì)合金滾刀。通常一個(gè)直徑為100毫米的滾刀轉(zhuǎn)速達(dá)到100rpm，所以20個(gè)齒的工件以每分鐘5轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。工件的每個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將對(duì)應(yīng)于0.75毫米的進(jìn)給量，所以滾刀會(huì)提前通過(guò)工件約每分鐘4毫米。對(duì)于汽車生產(chǎn)，近似多頭開(kāi)始的滾刀，可用于每轉(zhuǎn)3毫米的粗糙進(jìn)給量，以便在切割機(jī)上達(dá)到100rpm的速度，一個(gè)兩頭開(kāi)始的滾刀和20個(gè)齒的齒輪可提供每分鐘30毫米的進(jìn)給速率。粗糙進(jìn)給速率的缺點(diǎn)是在工件上會(huì)留下明顯的標(biāo)志，尤其是在齒根，每轉(zhuǎn)在進(jìn)給速率的空間顯示一種圖案。齒側(cè)標(biāo)記的表面波紋比齒跟要少，當(dāng)有一個(gè)隨后的整理操作時(shí)，如剃齒或磨削，這一點(diǎn)就不重要了。當(dāng)沒(méi)有進(jìn)一步的操作時(shí)，每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量必須加以限制，保證粗糙度在一個(gè)界限以下，通常這決定于潤(rùn)滑條件。齒根上波紋的高度指定乘以每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量，然后除以滾刀直徑的4倍。1毫米的進(jìn)給量和100毫米的直徑可產(chǎn)生2.5微米高的波紋。對(duì)齒側(cè)波紋大約跟cos70一樣大，即約0.85微米。滾齒機(jī)的精度對(duì)齒距和螺旋線來(lái)說(shuō)，通常很高，假設(shè)機(jī)床維持不變，漸開(kāi)線單單決定于滾刀齒廓的精度。漸開(kāi)線的形式隨著滾刀的切入產(chǎn)生，在滾刀上留有裂痕時(shí)，漸開(kāi)線是不真實(shí)的。但是，如果說(shuō)有14條切線產(chǎn)生在曲率半徑約20毫米的齒側(cè)，從真實(shí)的漸開(kāi)線分離，僅僅大約0.5微米。滾刀的制造和安裝誤差可以超過(guò)10微米。使用兩頭開(kāi)始的滾刀或斜滾齒機(jī)可增加誤差水平，因?yàn)闈L刀的齒距誤差的轉(zhuǎn)移到切割齒輪上。拉削拉削不被用于斜齒輪，但對(duì)內(nèi)齒直齒輪時(shí)十分有用的。聯(lián)系全局來(lái)看，拉削的最重要的用途是用任何其他的方法都不容易加工的內(nèi)花鍵。跟所有的拉削方法一樣，這種方法對(duì)批量生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)榘惭b成本較高。拉削技術(shù)對(duì)內(nèi)齒斜齒輪主要的應(yīng)用是由Gleasons在其G-TRAC機(jī)床上。這臺(tái)機(jī)器的運(yùn)作，增加滾齒切割機(jī)的有效半徑至無(wú)限遠(yuǎn)，使刀具的每一個(gè)齒都能在一條直線上轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是對(duì)在一個(gè)半徑上。這使得切割行為延長(zhǎng)超過(guò)齒輪的整個(gè)端面寬度，替代了傳統(tǒng)的滾刀每轉(zhuǎn)0.75毫米的進(jìn)給量。由此產(chǎn)生的過(guò)程中提供了非常高的生產(chǎn)率，更適合于美國(guó)，美國(guó)的產(chǎn)量在整個(gè)歐洲來(lái)說(shuō)，相對(duì)較低，盡管初始成本高，但非常具有競(jìng)爭(zhēng)力。拉削提供了較高的精確度和良好的表面光潔度，但象所有切削過(guò)程一樣，僅限于“軟”材料，必須隨后進(jìn)行表面淬火或熱處理，使其變形。剃齒剃齒切割機(jī)看起來(lái)像一個(gè)在齒根有著額外間隙的齒輪，齒側(cè)有槽，提供切削邊緣。它是運(yùn)行在網(wǎng)格與粗糙齒輪軸交叉處，以便與做剩余運(yùn)動(dòng)的輪齒的相對(duì)速度有理論聯(lián)系點(diǎn)。該剃齒刀的輪齒相對(duì)靈活的彎曲，所以當(dāng)它們?cè)趦蓚€(gè)齒輪的輪齒間兩兩接觸時(shí)，只有有效地運(yùn)作。齒輪和刀具橫向在工作面以高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大約100毫米的材料被去除。周期時(shí)間可以少于半分鐘，機(jī)床并不昂貴，但刀具是精密的，很難制造。在剃齒機(jī)邊緣容易對(duì)齒廓作出調(diào)整，然后凸緣能被利用。剃齒可以使用刀具在凸肩處完成，向下到某一深度，無(wú)軸向運(yùn)動(dòng)。這種方法速度快，但需要更復(fù)雜的刀具設(shè)計(jì)。磨削磨削是非常重要的，因?yàn)樗怯不诩庸さ凝X輪的主要途徑。當(dāng)要求高精度時(shí)，熱處理不足以使其變形，那么，磨削是很必要的。磨削的最簡(jiǎn)單的方法往往被稱為orcutt方法。車輪的輪廓使用單點(diǎn)鉆石精確的裝飾使其變形，被模板切割控制到所需要的真實(shí)形狀。一個(gè)縮放儀6:1的比例是常用的。車輪的輪廓然后沿齒輪作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒輪旋轉(zhuǎn)允許受螺旋角的影響。當(dāng)一個(gè)齒形已經(jīng)完成，通常包括100微米的金屬去除，齒輪被指引到下一個(gè)齒的空間。這種方法可清楚查看，但一貫有著高的精度要求。安裝尺寸過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)槿绻?shù)，齒數(shù)，螺旋角或齒廓校正線改變時(shí)，需要不同的裝飾模板。最快的磨削方法跟滾齒機(jī)使用相同的原理，但取代了憑借磨削輪增加切口和減輕的蝸桿，磨削輪是機(jī)架上的一節(jié)。由于高的表面速度的需求，砂輪的直徑被增大，使直徑為0.5米的砂輪可以超過(guò)2000rpm的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，給予必要的1000米/分鐘的速度。只有單頭蝸桿可在砂輪上切削，但齒輪轉(zhuǎn)速很高，通常情況下為100rpm。因此很難設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供精度和剛度。該過(guò)程的精度是在合理的高水平，雖然在磨削期間有砂輪和工件的轉(zhuǎn)向變化的一種傾向。所以砂輪的形式可能需要補(bǔ)償機(jī)床撓度的影響。磨削輪上一代蝸桿的形狀是一個(gè)緩慢的進(jìn)程，因?yàn)檠b飾的鉆石或滾子，不僅要形成機(jī)架上的輪廓，而且當(dāng)砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)必須做軸向運(yùn)動(dòng)。一旦砂輪已經(jīng)形成，齒輪必須被快速的磨削，直到要求再做調(diào)整。這就是用小齒輪創(chuàng)造高生產(chǎn)率的最流行的方法，通常被稱為reishauer方法。大型齒輪通常由Maag方法產(chǎn)生，與其方法中的規(guī)劃相似，但使用大直徑的磨削輪，形成側(cè)面的理論嚙合齒條。非常大的直徑的齒輪不能被輕易移動(dòng)，所以齒輪基本上是平穩(wěn)的，而磨削輪的活動(dòng)部分在螺旋線方向上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。磨削輪只在斜齒輪的端面上有一小部分是接觸的，所以，當(dāng)在一年內(nèi)制造這個(gè)齒數(shù)的幾個(gè)齒輪時(shí)，這并不重要。與形成磨削相同，磨削后，一對(duì)側(cè)面的齒輪被指引到下一對(duì)。類似的方法用于中等大小的齒輪，這種齒輪有固定的輪子，而粗糙的齒輪是走過(guò)了車輪下。齒輪相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由輪上的皮帶控制，這條皮帶從一圓柱體的節(jié)圓直徑上散開(kāi)，使齒輪相對(duì)齒條的運(yùn)動(dòng)是正確的。另一種方法，尼羅河的做法，采用了車輪，它被形成提供了理論上的嚙合機(jī)架，而不是象Maag方法一樣用兩個(gè)杯輪子。這種做法最適合在小齒輪上中等精度的工作，速度介于reishauer方法和Maag方法之間。所有磨削加工與切削加工相比，是緩慢和昂貴的，因此只用于精度要求至關(guān)重要的條件下。一個(gè)粗略的經(jīng)驗(yàn)法則是，磨削會(huì)增加齒輪的切削成本，這是10個(gè)因素之一，但輪齒的成本，往往只占變速箱總費(fèi)用的一小部分。令人驚訝地是，可獲得的精度不是非常取決于齒輪的大小，齒輪的直徑是5米或50米，可獲得的節(jié)圓漸開(kāi)線和螺旋線的精度是預(yù)想的5