专用机床加工程序后处理器开发笔记3

——渐开线直齿圆柱齿轮加工方法与加工机床

3.1  渐开线直齿圆柱齿轮加工方法

常见的齿轮加工方法有成型法和范成法，

成型法主要是运用成型刀具对齿轮进行铣削，其特点是加工精度取决于成型刀具，一般是相同模数的齿数相近的齿轮用同一把刀进行加工，因此，加工精度不高。

范成法主要是运用范成运动对齿轮进行切削，比较典型的就是插齿和滚齿。由于范成运动相当于齿轮和刀具之间进行啮合运动，因此，加工精度和加工效率都比较高。插齿和滚齿相比，由于滚齿是连续切削，因此滚齿的加工精度和加工效率一般又高于插齿。

3.2  渐开线直齿圆柱齿轮加工机床

常见的渐开线圆柱齿轮加工机床有插齿机和滚齿机，传统的插齿机和滚齿机是通过更换齿轮来改变机床的传动比，以达到刀具和工件之间所需要的范成运动。数控插齿机和滚齿机不再需要更换直齿，可以直接通过数控系统控制机床各轴之间的相对运动来实现刀具与工件之间的范成运动。这使齿轮加工的效率和加工精度得到了很大程度的提高。

3.3  运用通用的加工中心进行齿轮加工

如图3.3-1所示，本笔记所讨论的在通用加工中心加工齿轮的方法，实际上是模仿插齿机加工齿轮的方法。在带有A轴的加工中心上，用立铣刀代替插齿机的齿条插刀，通过控制Y轴和A轴的运动关系，即A轴以一定的步距间隙旋转，根据A轴的位置控制Y轴的位置使铣刀保持与渐开线轮廓相切，这样Z轴进刀后，铣刀就成了渐开线的法线，从而形成了刀具与工件之间的范成运动。刀具沿X轴方向的运动相当于是插齿机的切削运动。A轴每旋转一个步距，X、Y、Z分别做依次进退刀运动，这样经过多次切削，铣刀的包络线，就形成了齿轮的齿廓。从而依次切削出齿轮的各个齿面。

与插齿相比，本方法由于每次进刀只能切削一个齿的一个齿面，其加工效率远低于插齿，因为插齿是同时切削多个齿的两个齿面，但是本方法不需要专用的机床和专用的刀具，其加工精度与插齿相当，在有必要的而情况下，可以减小A转动的步距，提高齿轮加工的精度。而且，如果所加工出来的齿轮的齿形误差加大，还可以通过改变个轴之间的相对关系进行齿形修正。因此，本方法使得专用机床上加工较高精度的齿轮成为可能，对应单间加工用于试验或者修配所须的齿轮具有一定的实用意义。

由于在基圆内无渐开线，因此，在采用本方法加工齿轮时，当压力角等于20°，齿数小于42齿时，直接将基圆以内的部分齿廓用压力角等于0的平面取代。

图3.3-1

本部分参考文献：

《机械原理教程》主编申永胜，清华大学出版社，1999年第一版