Palloid齿法

Palloid齿法是二十年代将直线啮合齿轮转变成螺旋啮合齿轮的创新技术发展，用一个圆锥形的滚动铣刀在一个持续不断的过程中进行齿加工。持续二级加工与单速工具相结合，造就出最佳的配置精确度。这样确保了覆盖程度高，对移位的不敏感程度高，以及最大可能的运转静音。平行的齿座导致底部圆形半径大，这对齿轮的极限荷载（使用寿命）会产生积极影响。切削加工:齿轮加工编辑条目10.20267次1人1个[字号:大中小][我来说两句(0)]各种圆柱齿轮和锥齿轮的齿形部分可用切削加工或精密铸造?精密锻造?挤压?粉末冶金等无切屑加工方法制造。齿轮的切削加工按齿形部分的成形方式?有成形法?仿形法和展成法等。简史古代的齿轮(见中国古代齿轮)是用木材刻制或用金属铸造的。在中国山西省永济县薛家崖出土的文物中已有青铜棘齿轮?据考证是秦?汉之间(公元前200年前后)的产品。魏明帝青龙三年(公元235年)马钧发明的指南车中也采用了齿轮传动。16世纪中叶以后的200多年中?齿轮主要用于时钟传动?制造方法大多是在装有旋转的锉刀或铣刀的切齿装置上粗切齿部?再用手工修整齿形。18世纪后期?传递动力所需的较大尺寸和较高精度的齿轮?一般都采用铸造齿轮。19世纪20～30年代?英国的J.福克斯和J.G.博德默尔等相继研究了用多齿的成形铣刀铣削铸铁齿轮的方法。1835年?英国的惠特沃思?J.B.创造了用滚刀按展成法原理加工渐开线齿形的方法?但当时要制造用机械切制铸铁齿轮所用刀具极为困难。直到1854年美国的布朗?J.R.发明了铲背的齿轮盘铣刀?于是在万能铣床上用铣刀铣削齿轮的工艺才广为流行。19世纪后期?由于汽轮机?内燃机和其它高速重载机械要求齿轮加工的精度和生产率更高?人们重视并发展用展成法加工齿轮?滚齿法不断完善。1897年?美国的E.R.费洛斯发明了用盘形插齿刀按展成法加工齿轮?同时创造了用大平面砂轮展成磨削插齿刀的方法。20世纪初?英国的T.汉佩奇研究了蜗杆砂轮磨齿法。20年代出现剃齿法。50年代末珩齿工艺开始应用。1824年?英国的J.怀特开始利用指形铣刀加工时钟用的锥齿轮。1865年欧洲时钟匠波茨创造了用刨刀按靠模仿形刨削锥齿轮的方法。1884年美国的H.比尔格拉姆首先用单刃刨刀按展成法刨削锥齿轮。1898年?美国的J.E.格利森发明了用旋转的端面铣刀盘按展成法铣削弧齿锥齿轮。20世纪初?汽车工业迅速发展?汽车后桥传动用锥齿轮的大量制造?促进了锥齿轮加工技术的发展。1923年?德国的克林根贝格公司首创用圆锥形滚刀滚切准渐开线齿锥齿轮的方法(即Palloid法)?又称克林根滚齿法。1944年?瑞士的厄利康公司首创用端面铣刀盘铣削延长外摆线齿锥齿轮的方法(即Elloid法)?又称厄利康铣齿法。为了适应淬硬锥齿轮的精密加工?40年代格利森公司又发展了锥齿轮磨齿和珩齿工艺。60年代克林根贝格公司发展了用端面铣刀盘铣削延长外摆线齿锥齿轮的所谓CycloPalloid法?又称克林根铣齿法?取代了原来的Palloid法。齿轮的无屑加工技术始于18世纪?当时欧洲时钟匠已用齿轮形工具冷挤校正时钟齿轮的齿形。1899年?美国的O.J.比尔创造了用冷挤法精整锥齿轮的工艺。20世纪初?英国的H.N.安德森首创热轧齿轮。1951年?美国的H.厄恩斯特和B.格罗布研究成功冷轧齿轮工艺。50年代?联邦德国研究成功精密模锻齿轮。60年代后?又发展了粉末冶金?粉末锻造和精密冲裁齿轮的方法。圆柱齿轮的切削加工切削加工圆柱齿轮齿部的方法(包括直齿?斜齿?人字齿的圆柱齿轮以及齿条和非圆齿轮的齿部切削加工)主要有成形法和展成法两类。成形法切齿利用与被切齿轮齿槽轮廓相同的成形刀具或成形砂轮?由分度机构将工件分齿逐齿切出?常用的有铣齿?拉齿?磨齿。铣齿利用盘形齿轮铣刀在铣床上加工或利用指形齿轮铣刀(见齿轮加工刀具)在有单齿分度机构的滚齿机上加工(图1成形法铣齿和磨齿)。前者利用分度头分齿?适于加工中?小模数齿轮?后者适于加工模数大于10毫米的齿轮。由于不同模数或齿数的齿轮齿形不同?在理论上?一把成形齿轮铣刀只适用于加工一种模数和齿数的齿轮。但在实际生产中?为了减少铣刀数量?通常用一把齿轮铣刀加工同一模数而齿数在一段范围(例如齿数为12～13?14～16?17～20?……?55～134等)内的齿轮?因此铣齿所得齿形常有较大误差。利用铣齿方法可以加工直齿?斜齿?人字齿圆柱齿轮?也可加工齿条和扇形齿轮等。铣齿的生产率低?加工精度也较低?通常为9级(按JB179-83?下同)?但能在万能铣床上进行?刀具制造也较容易?故铣齿仍有应用。拉齿利用齿轮拉刀拉削内?外圆柱齿轮。拉齿的生产率高?齿面粗糙度小?但刀具制造成本高?故拉齿只适用于大量生产。磨齿一般用于已淬火齿面的精加工。成形法磨齿(图1成形法铣齿和磨齿)所用砂轮的截形须根据齿轮齿槽的轮廓形状用靠模修整。成形磨齿生产率较高?精度可达5～6级?但对不同齿数或模数的工件要专门修整砂轮?故只适用于大量生产。展成法切齿利用轮廓与被切齿轮轮廓相共轭的刀具(或磨具)?并通过轮坯与刀具间的展成运动将齿切出。展成法切齿能用一把刀具(或磨具)加工同一模数中不同齿数的齿轮?在齿轮加工中应用最广?常用的有插齿?滚齿?剃齿?珩齿?磨齿。插齿利用齿轮形插齿刀或齿条形梳齿刀切齿。用插齿刀切齿时?刀具随插齿机主轴作轴向往复运动?同时由机床传动链使插齿刀与工件按一定速比相互旋转保证插齿刀转一齿时工件也转一齿?形成展成运动?齿轮的齿形即被准确地包络出来(图2插齿工作原理)。如果在插齿机主轴上加设螺旋导轨?利用斜齿插齿刀也能加工斜齿轮。如果在插齿机工作台上安装一个插齿条的附件?使工作台的旋转运动变成直线运动?则能插削齿条。插齿能适应较小的空刀距离?适于加工带凸肩的齿轮或空刀槽窄的多联齿轮?同时也便于加工扇形齿轮?内齿轮和非圆齿轮。插齿的加工精度可达6～8级。用梳齿刀切齿的工作原理与用插齿刀切齿基本相同。但梳齿刀不能切内齿?而且由于刀具受长度限制?切完一齿后需要相对于工件作精确的回程运动?影响生产率?机床结构也较复杂?故已很少用梳齿刀切齿。滚齿利用蜗杆形的齿轮滚刀在滚齿机上加工外啮合的直齿?斜齿圆柱齿轮(图3滚齿)。滚齿时?滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间交轴啮合?滚刀的旋转形成连续的切削运动。加工直齿轮时?滚刀每转一周?工件齿轮转过的齿数等于滚刀的头数?形成展成运动并包络切出齿形。为了切出全部齿宽?滚刀还沿工件轴向进给。加工斜齿轮时?随着滚刀沿工件的轴向进给?工件还应附加一个与斜齿轮的螺旋角相适应的旋转运动。滚齿的加工精度一般为6～8级?特精滚齿可达4级。滚齿是连续切削?无退刀和空程?故生产率高。当采用高速钢滚刀时?切削速度一般为40米/分左右?采用硬质合金滚刀的高速滚齿?切削速度可达200米/分左右。滚齿不能加工内齿轮和空刀槽较窄的多联齿轮。剃齿利用剃齿刀在剃齿机上对齿轮齿面进行精整加工?常作为滚齿或插齿的后续工序?一般加工余量为0.05～0.1毫米(单面)?剃齿后可使齿轮精度大致提高一级?齿面粗糙度达R1.25～0.32微米。剃齿时?剃齿刀与工件相当于无齿侧间隙的螺旋齿轮空间交轴啮合?并对工件施加径向压力?由剃齿刀带动工件旋转?剃齿刀齿面上的小槽所形成的刃口与工件齿面间相对滑移(滑移速度约25米/分左右)?切下极薄的切屑(图4剃齿)。剃齿刀与工件在理论上是点接触?为了剃削全齿宽?工件必须作往复运动?每次往复运动后还要有径向进给运动。最后停止进给再往复几次?可减小齿面粗糙度。往复运动方向与工件轴线一致时称为轴向剃齿?其生产率较低。如往复运动方向与工件轴线交叉成一角度?则称为对角线剃齿或切向剃齿(交叉角为90°时)?其生产率比轴向剃齿高3～4倍?但设备较复杂。如采用特殊的双曲面体剃齿刀?还可进行生产率更高的径向剃齿(也称高速剃齿)。如需要把齿部剃成鼓形?则剃齿机的工作台需要增加一个摆动机构。珩齿利用珩轮对已淬火的齿轮齿面精整加工?可使齿面粗糙度小至R0.63～0.16微米?并少量纠正热处理变形。珩齿的加工方式与剃齿相同?珩轮形状也与圆柱形剃齿刀相似?但珩轮的金属基体的齿面上浇铸了一层以树脂作为结合剂的磨料。当珩轮与工件齿面啮合转动并作1～2米/秒的相对滑移时?产生一种磨削?研磨和??光的综合作用将工件齿面珩光。珩齿余量一般为0.01～0.015毫米(单面)。按珩轮与工件啮合方式不同?珩齿有单面珩齿和双面珩齿两种。单面珩齿时工件与珩轮间有啮合间隙?需装设切向制动器?以便在工件与珩轮的啮合面间加载?双面珩齿时?工件与珩轮间无侧隙?保持恒定的径向压力(或在珩齿过程中逐渐减小)。珩齿可用珩齿机?也可用改装的剃齿机?车床或铣床?所用设备简单?操作方便?生产率高?但修整齿形的能力低于磨齿。磨齿展成法磨齿有多种方式?但基本原理都是将运动中的砂轮表面作为假想齿条的齿面与被磨齿轮作啮合传动?形成展成运动磨出齿形。常用的方法有4种。锥面砂轮磨齿?砂轮截面如齿条的截面(图5锥面砂轮磨齿)。磨齿时?砂轮沿齿长方向作往复运动?工件回转并移动?磨削齿槽的一个侧面?又反向回转并反向移动?磨削齿槽的另一侧面。磨完一个齿槽的两面后?再分度磨下一个齿槽。碟形双砂轮磨齿?利用两个碟形砂轮端平面上一条环形窄边进行磨削(图6碟形双砂轮磨齿)。磨完两个齿面后进行分度再磨另外两个齿面。为了磨出全齿长?砂轮与工件应沿齿长方向作相对往复运动。大平面砂轮磨齿?用大直径砂轮的端平面磨削?利用渐开线靠模板得到工件的展成运动(图7大平面砂轮磨齿)。磨完齿面一侧后?分度再磨下一个齿的同一侧面。全部磨完后工件反向安装再磨另一侧的齿面。蜗杆砂轮磨齿?工作原理与滚齿相同?但所用蜗杆砂轮的直径比滚刀大得多(图8蜗杆砂轮磨齿)。由于磨齿时连续分度?生产率高于其它磨齿方法。对于不同模数的齿轮需要更换不同的砂轮?修整砂轮也比较复杂?故这种方式只适于成批生产。磨齿是最有效的齿形精加工方法?一般用于加工已淬火齿面?对磨前工序误差的纠正能力强?能达到很高的精度?齿面粗糙度可小至R0.63～0.16微米。各种磨齿方式的精度和效率如表各种磨齿方式的精度和效率。锥齿轮的切削加工直齿和曲线齿锥齿轮齿部的切削加工有成形法?仿形法和展成法3种。成形法和仿形法主要用于加工直齿锥齿轮。展成法是利用被切齿轮与假想冠轮相啮合的原理加工。假想冠轮有平面冠轮和平顶冠轮两种(图9平面冠轮和平顶冠轮示意)。平面冠轮是节锥角为90°的锥齿轮?即节锥面为一个平面?齿形为直线的齿轮?平顶冠轮是外锥角为90°的锥齿轮?即外锥面为一个平面?其齿形近似于直线。如将刀具刃形做成假想冠轮的齿形?刃口在空间形成的轨迹即相当于冠轮的一个齿面。当被切齿轮与假想冠轮按啮合关系对滚时?刀具的切削运动便能在齿轮上包络切出正确的齿形。按展成法原理可加工各种锥齿轮。直齿锥齿轮的切齿直齿(包括斜齿)锥齿轮齿部的切削加工主要有铣齿?刨齿?双刀盘铣齿和拉铣齿等。铣齿利用盘形齿轮铣刀或指形齿轮铣刀按成形法铣削锥齿轮时?由于锥齿轮的齿形?齿宽和齿高从大端到小端是逐渐变化的?而铣刀齿厚是按齿槽小端的宽度设计的?故须分2～3步才能铣出一个齿槽(图10成形法铣削锥齿轮)?图中＝齿长×模数/2×节锥长(毫米)。通常先铣出全部齿槽的一个侧面?然后利用轮坯的偏移和转位?再顺次将齿槽的另一侧铣出。同一模数不同齿数的锥齿轮的齿形不同?故一把铣刀只能加工一段齿数范围的锥齿轮。铣齿生产率较低?加工精度为9级(按JB180-60?下同)?适于单件或小批量加工精度要求不高的锥齿轮。刨齿有仿形法和展成法两种。仿形法刨齿是利用一块将被切齿形放大了的靠模板?控制单刃刨刀的刀尖运动轨迹切出齿形(图11靠模仿形法刨削锥齿轮示意)。展成法刨齿是利用成对刨刀分别刨削轮齿的两个侧面(图12展成法刨削锥齿轮)?刨刀刀刃往复运动的轨迹代表假想冠轮的齿面。刨齿的精度可达7～8级?加工模数范围为0.3～20毫米?生产率虽低于双刀盘铣齿?但刀具制造简单。刨齿在直齿锥齿轮加工中应用最广。双刀盘铣齿利用一对直线刃口在凹锥面上的盘铣刀的刀齿互相交错地分别铣削一个齿槽的两个侧面(图13