齒輪端面倒棱之——擠棱

blackhappy 2023-09-22

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前段時間，有小伙伴聯(lián)系說想聽聽擠棱這個齒輪倒棱的工藝及其刀具相關(guān)的內(nèi)容，今天咱們就圍繞這個話題聊一聊。前面出過一篇常用倒棱加工方式的文章《齒輪倒棱的加工方式學習總結(jié)》，大家有興趣可以瞅瞅先。

擠棱法是近年來新發(fā)展起來的一種倒棱方法，高效、連續(xù)、精度好、適用范圍廣、易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。在眾多的齒輪擠棱工藝中?全齒廓擠棱工藝是一種高效率?高質(zhì)量的齒廓倒棱方法。該工藝不僅適用普通齒輪的齒廓倒棱?而且適用于雙聯(lián)齒輪?軸齒輪、臺階齒輪等普通倒棱工藝不能使用的特殊齒輪的倒棱。

加工原理

齒廓倒棱工藝的工作原理如下圖所示，兩把倒棱刀對稱設置在工件兩端面，倒棱刀工作端與工件齒輪端面齒廓做無側(cè)隙嚙合運動。在嚙合過程中，由倒棱機施加在刀具上的作用力產(chǎn)生擠壓力，擠到齒面上的少量材料由工件精加工工序去除，大部分材料擠到齒輪端，由安裝在倒棱機上的刮刀盤切除。

倒棱刀設計

由齒廓倒棱工藝原理可知，設計倒棱刀就是設計一對無側(cè)隙嚙合的外嚙合齒輪副( 見上圖) ，主要步驟如下:

首先，根據(jù)工件參數(shù)確定刀具的基本參數(shù)，包括：端面模數(shù)、端面壓力角、螺旋角及倒棱尺寸，倒棱尺寸包括：寬度、深度和角度。另外還要注意倒棱的范圍，有單側(cè)倒棱、雙側(cè)倒棱，全齒廓包含齒根的倒棱等要求。

其次，需要了解倒棱機床的相關(guān)參數(shù)，主要包括可加工齒輪模數(shù)范圍和中心距可調(diào)區(qū)間，機床參數(shù)決定了可加工產(chǎn)品尺寸范圍、倒棱刀尺寸范圍;

最后，根據(jù)前面的參數(shù)，選定合適的中心距、刀具齒數(shù)，再根據(jù)無側(cè)隙嚙合方程計算出刀具的變位系數(shù)、齒厚、嚙合角等參數(shù)。

具體步驟如下

假定被加工工件參數(shù)為：

齒數(shù)z 法向模數(shù)mn | 端面模數(shù)ms | 分圓法向壓力角αn | 端面分圓壓力角αs

分圓螺旋角β 端面變位系數(shù)x 齒頂圓直徑de 齒根圓直徑di

左側(cè)擠棱角β1 右側(cè)擠棱角β1 單邊擠棱寬Δs。

設刀具齒部參數(shù)為：齒數(shù)zg 端面模數(shù)msg 分圓端面壓力角αg

齒頂圓直徑deg 齒根圓直徑dig

右側(cè)擠棱角λ1 左側(cè)分圓螺旋角λ2 變位系數(shù)xg。

（1）刀具模數(shù)、分圓壓力角

由端面基節(jié)相等，有

工件與刀具端面模數(shù)、壓力角分別相等

（2）刀具分圓直徑dg

（3）刀具基圓直徑dbg

（4）刀具分圓齒厚sfsg

（5）嚙合角α lg

（6）嚙合中心距α lg

（7）刀具齒頂圓直徑deg，齒根圓直徑dig

式中，Δα——嚙合頂系。

刀具變位系數(shù)的確定

（1）最大變位系數(shù)xmaxg

限制刀具最大變位系數(shù)的因素是刀具齒頂應有足夠的厚度。刀頂齒厚為

式中，αeg——刀具齒頂端面壓力角。

令刀具齒頂最小極限齒厚為［ Seg ］則刀具最大變位系數(shù)的選取應滿足

（2）最小變位系數(shù)xming

擠棱刀最小變位系數(shù)受齒輪根切、頂切條件的限制。使刀具工作時?不發(fā)生工件頂切的刀具最小變位系數(shù)

式中，αlgmin——工件齒根不發(fā)生頂切最小嚙合角。按下式計算

式中，rel為工件齒頂圓半徑，rbl為工件基圓半徑。

在選定最小變位系數(shù)后應驗算公式，使

式中　reg——刀具齒頂圓半徑

rbg——刀具基圓半徑

使刀具工作時?不發(fā)生工件根切。變位系數(shù)的選取?還應考慮擠棱時的工作壓力。變位系數(shù)選擇較大則工作嚙合角大，擠棱工作時所需要的徑向壓力也越大；變位系數(shù)選擇越小，擠棱所需徑向力越小，有利于工件倒棱的擠出。最大最小變位系數(shù)選定后，刀具的有效寬既選定。刀具的可重用次數(shù)就決定了。