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)生過程和形成過程。當(dāng)一個輪齒產(chǎn)生時，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，工件和刀具是共軛的。滾齒機，成型切割機，剃齒機，磨床都使用這個原理。當(dāng)一個輪齒形成時，該刀具是呈正被加工出來的空間的形狀的。一些磨床使用此原理，與一個指示裝置配套在一起使輪齒一個挨一個形成。刀就是同時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切割行程運行。切削刀具的形狀大致是與漸開線齒輪相同的，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)動器之間不涉及機架或連接螺釘，因為只有圓周運動在涉及的范圍內(nèi)。切割機每走一個行程，工具和工件通常在切線方向移動0.5毫米。在返回的行程中，刀具必須被縮進約1毫米留有間隙，否則就會產(chǎn)生摩擦，馬上發(fā)生故障。這類型機床的速度被限制，保證大約50千克重的切割機和軸承可移動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。成型機的優(yōu)點是生產(chǎn)效率相對較高，可能在齒頂上切出直角。不幸的是，對于斜齒輪，螺旋導(dǎo)向器需要在直線運動中施加旋轉(zhuǎn)運動，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距離，因為對每個不同的螺旋角就要生產(chǎn)特殊的刀具和導(dǎo)向器。成型機的一個很大的優(yōu)點，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)動器。非常高的精確度是十分重要的，而成型切割機的不準(zhǔn)確性也是相當(dāng)要緊的。因為它們可能轉(zhuǎn)移到削減齒輪。很明顯側(cè)面的錯誤將轉(zhuǎn)移，但比起離心機或破碎機給予的特點，“掉落的輪齒”，是相當(dāng)不明顯的。對于掉齒有幾個原因，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。如果刀具開始在高點，在最后完成漸開線齒輪期間結(jié)束在低點，在刀具上峰與峰的偏心誤差發(fā)生在最后的漸開線切割齒輪的第一個和最后一個齒輪之間。當(dāng)?shù)毒叩睦鄯e螺距誤差可能剛好超過25微米時，切割輪齒時就會有一個突然的這個數(shù)量的螺距誤差。在機床上切割的下一個齒輪可能在鄰近的節(jié)圓上是好的，如果在切割機上最后的切割碰巧發(fā)生在一個有利的位置。各種嘗試已經(jīng)作出，防止這種效應(yīng)，特別是通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)，沒有任何進一步的刀料，但如果成型機是不是很堅固，刀具不是很尖銳，然后沒有進一步的切割發(fā)生，誤差將不會被消除。滾齒滾齒是最常用的金屬切削方法，使用機架產(chǎn)生的原理，但避免了由在旋轉(zhuǎn)切削機上增加許多齒條引起的緩慢的往復(fù)運動。齒條在軸線方向上替換為切口蝸桿。齒條不能為整個輪齒的工作長度產(chǎn)生正確的漸開線形狀，因為他們在圓弧軌跡上移動，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螺旋線方向上。金屬去除率高，因為螺旋銑刀或工件沒有做往復(fù)運動的需要，所以40m/min的切割速度可用于傳統(tǒng)的滾刀,切割速度高達150m/min的用于硬質(zhì)合金滾刀。通常一個直徑為100毫米的滾刀轉(zhuǎn)速達到100rpm，所以20個齒的工件以每分鐘5轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。工件的每個旋轉(zhuǎn)運動將對應(yīng)于0.75毫米的進給量，所以滾刀會提前通過工件約每分鐘4毫米。對于汽車生產(chǎn)，近似多頭開始的滾刀，可用于每轉(zhuǎn)3毫米的粗糙進給量，以便在切割機上達到100rpm的速度，一個兩頭開始的滾刀和20個齒的齒輪可提供每分鐘30毫米的進給速率。粗糙進給速率的缺點是在工件上會留下明顯的標(biāo)志，尤其是在齒根，每轉(zhuǎn)在進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)有一個隨后的整理操作時，如剃齒或磨削，這一點就不重要了。當(dāng)沒有進一步的操作時，每轉(zhuǎn)的進給量必須加以限制，保證粗糙度在一個界限以下，通常這決定于潤滑條件。齒根上波紋的高度指定乘以每轉(zhuǎn)的進給量，然后除以滾刀直徑的4倍。1毫米的進給量和100毫米的直徑可產(chǎn)生2.5微米高的波紋。對齒側(cè)波紋大約跟cos70一樣大，即約0.85微米。滾齒機的精度對齒距和螺旋線來說，通常很高，假設(shè)機床維持不變，漸開線單單決定于滾刀齒廓的精度。漸開線的形式隨著滾刀的切入產(chǎn)生，在滾刀上留有裂痕時，漸開線是不真實的。但是，如果說有14條切線產(chǎn)生在曲率半徑約20毫米的齒側(cè)，從真實的漸開線分離，僅僅大約0.5微米。滾刀的制造和安裝誤差可以超過10微米。使用兩頭開始的滾刀或斜滾齒機可增加誤差水平，因為滾刀的齒距誤差的轉(zhuǎn)移到切割齒輪上。拉削拉削不被用于斜齒輪，但對內(nèi)齒直齒輪時十分有用的。聯(lián)系全局來看，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，這種方法對批量生產(chǎn)是經(jīng)濟的，因為安裝成本較高。拉削技術(shù)對內(nèi)齒斜齒輪主要的應(yīng)用是由Gleasons在其G-TRAC機床上。這臺機器的運作，增加滾齒切割機的有效半徑至無限遠，使刀具的每一個齒都能在一條直線上轉(zhuǎn)動，而不是對在一個半徑上。這使得切割行為延長超過齒輪的整個端面寬度，替代了傳統(tǒng)的滾刀每轉(zhuǎn)0.75毫米的進給量。由此產(chǎn)生的過程中提供了非常高的生產(chǎn)率，更適合于美國，美國的產(chǎn)量在整個歐洲來說，相對較低，盡管初始成本高，但非常具有競爭力。拉削提供了較高的精確度和良好的表面光潔度，但象所有切削過程一樣，僅限于“軟”材料，必須隨后進行表面淬火或熱處理，使其變形。剃齒剃齒切割機看起來像一個在齒根有著額外間隙的齒輪，齒側(cè)有槽，提供切削邊緣。它是運行在網(wǎng)格與粗糙齒輪軸交叉處，以便與做剩余運動的輪齒的相對速度有理論聯(lián)系點。該剃齒刀的輪齒相對靈活的彎曲，所以當(dāng)它們在兩個齒輪的輪齒間兩兩接觸時，只有有效地運作。齒輪和刀具橫向在工作面以高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，大約100毫米的材料被去除。周期時間可以少于半分鐘，機床并不昂貴，但刀具是精密的，很難制造。在剃齒機邊緣容易對齒廓作出調(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，無軸向運動。這種方法速度快，但需要更復(fù)雜的刀具設(shè)計。磨削磨削是非常重要的，因為它是硬化正在加工的齒輪的主要途徑。當(dāng)要求高精度時，熱處理不足以使其變形，那么，磨削是很必要的。磨削的最簡單的方法往往被稱為orcutt方法。車輪的輪廓使用單點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形狀。一個縮放儀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)運動，齒輪旋轉(zhuǎn)允許受螺旋角的影響。當(dāng)一個齒形已經(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。安裝尺寸過長，因為如果模數(shù)，齒數(shù)，螺旋角或齒廓校正線改變時，需要不同的裝飾模板。最快的磨削方法跟滾齒機使用相同的原理，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2000rpm的速度運轉(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)計驅(qū)動系統(tǒng)提供精度和剛度。該過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償機床撓度的影響。磨削輪上一代蝸桿的形狀是一個緩慢的進程，因為裝飾的鉆石或滾子，不僅要形成機架上的輪廓，而且當(dāng)砂輪旋轉(zhuǎn)時必須做軸向運動。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，所以齒輪基本上是平穩(wěn)的，而磨削輪的活動部分在螺旋線方向上作往復(fù)運動。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)制造這個齒數(shù)的幾個齒輪時，這并不重要。與形成磨削相同，磨削后，一對側(cè)面的齒輪被指引到下一對。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了車輪下。齒輪相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運動由輪上的皮帶控制，這條皮帶從一圓柱體的節(jié)圓直徑上散開，使齒輪相對齒條的運動是正確的。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架，而不是象Maag方法一樣用兩個杯輪子。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。一個粗略的經(jīng)驗法則是，磨削會增加齒輪的切削成本，這是10個因素之一，但輪齒的成本，往往只占變速箱總費用的一小部分。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)圓漸開線和螺旋線的精度是預(yù)想的5