弧線齒輪的設(shè)計(jì)理論與數(shù)控加工方法

弧線齒輪的設(shè)計(jì)理論與數(shù)控加工方法摘要：齒輪產(chǎn)業(yè)是一種技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，它在我們國(guó)家已經(jīng)是機(jī)械基礎(chǔ)件之中規(guī)模最大的一個(gè)行業(yè)，即便如此但有些齒輪還是需要進(jìn)口，對(duì)此這就需要對(duì)其齒輪設(shè)計(jì)理論和制造技術(shù)進(jìn)行研究?；诖吮疚木蛯⒅攸c(diǎn)對(duì)其進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：弧線齒輪；設(shè)計(jì)理論；數(shù)控加工方式

引言：

在機(jī)械產(chǎn)品之中齒輪是非常重要且基礎(chǔ)的一個(gè)零部件，它的發(fā)展歷史非常漫長(zhǎng)。事實(shí)上它的普及是從其加工技術(shù)的發(fā)展開(kāi)始的。一般齒輪加工的方式主要有仿形和展成兩種，由于其加工方式的發(fā)展也使得其設(shè)計(jì)理論得到了有效發(fā)展。線齒輪是一種新型的齒輪，當(dāng)下基本被運(yùn)用在微小傳動(dòng)領(lǐng)域之中。所以本人試著將其拓展到一些常規(guī)傳動(dòng)之中，對(duì)其具體的設(shè)計(jì)理論和加工方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

一、設(shè)計(jì)理論

弧線齒輪主要包含有主動(dòng)線和從動(dòng)線兩種，他們的軸線在同一個(gè)平面之中呈現(xiàn)出來(lái)的一定角度組成一對(duì)傳動(dòng)副；主動(dòng)接觸線和從動(dòng)接觸線會(huì)所形成的一空間共軛曲線[1]。

主動(dòng)接觸線是一條空間圓柱螺旋曲線，其方程為：

在這之中m是螺旋半徑，n是螺旋參數(shù)，t是變量。

從動(dòng)接觸線是一條空間曲線，和主動(dòng)輪接觸線共軛，其方程為：

在這之中i12是主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)比。

在該齒輪之下，主動(dòng)線和從動(dòng)線齒輪的輪齒都依附在輪體上面，極易通過(guò)數(shù)控機(jī)床去加工，也能夠?qū)崿F(xiàn)批量化的生產(chǎn)。它與傳統(tǒng)齒輪相比較具有良好的互換性，能夠在批量生產(chǎn)的過(guò)程中降低成本。另外主動(dòng)線和從動(dòng)線齒輪構(gòu)成個(gè)一對(duì)傳動(dòng)副，因此整體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠確保在同一個(gè)平面之中進(jìn)行不同角度的交叉軸傳動(dòng)，由于主動(dòng)線齒輪數(shù)量最少可以達(dá)到1，所以結(jié)構(gòu)整體非常緊湊，能夠有效節(jié)省空間。

二、加工方法

（一）工藝規(guī)劃

零件加工工藝流程通常就是對(duì)零件毛坯的尺寸、形狀以及表面的質(zhì)量進(jìn)行改變，使其可以得到一個(gè)完整的零件的工藝過(guò)程。一般情況下普通零件其加工工藝流程就是先進(jìn)行粗加工，然后在這樣的基礎(chǔ)上再去進(jìn)行精加工，接下來(lái)進(jìn)行裝配，再去檢驗(yàn)和包裝等等。在機(jī)械加工工藝之中將這幾種方式的詳細(xì)信息進(jìn)行了說(shuō)明，包含改變其尺寸、形狀、位置與性質(zhì)等方面的改變，使其最終變成一個(gè)半成品或者是成品。從一定程度上來(lái)說(shuō)，數(shù)控加工是目前其制造技術(shù)最智能化的一種展現(xiàn)。它和普通的加工相比較，需要重點(diǎn)注意其工藝本身設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性以及工藝自身的具體性[2]。想要達(dá)到相應(yīng)的加工目標(biāo)，就需要重點(diǎn)控制好加工中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，比如工件本身圖形的處理、精準(zhǔn)的計(jì)算以及編程等等。一般加工工藝之中各項(xiàng)工藝的劃分、刀具選取以及刀軌和切削的余量等內(nèi)容都必須要提前將其寫(xiě)入到加工程序當(dāng)中。科學(xué)的規(guī)劃能夠確保機(jī)床和刀具選取的合理性，從根本上提升工件的加工品質(zhì)，并提升加工的效率，一般在具體制定加工工藝的時(shí)候需要遵循：

第一，工序集中。這就是指運(yùn)用最少的工序?qū)⒘慵庸ね瓿桑涔ば蜃兩?，每一道工序之中的?nèi)容增多。在運(yùn)用這一原則的時(shí)候，需要將工件自身的裝夾次數(shù)降低，一般都是在一臺(tái)機(jī)床的一次裝夾之中完成。這樣就可以最大程度上提升其機(jī)床的利用率，降低環(huán)裝的時(shí)間，并降低因?yàn)轭l繁更換機(jī)床而出現(xiàn)定位誤差的問(wèn)題。在編制一些復(fù)雜工件工序的時(shí)候需要注重刀具的種類以及每一個(gè)工件之間換刀的次數(shù)，也就是空行程的時(shí)間。最好是運(yùn)用同一把刀把工件上所有能夠加工的區(qū)域全部加工完，然后再去更換其它的刀具。這樣能夠最大程度上降低誤差和加工時(shí)間與成本。

第二，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這里的統(tǒng)一主要就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工以及工藝的基準(zhǔn)等等。在這一原則之下能夠降低其加工誤差，同時(shí)對(duì)夾具設(shè)計(jì)予以簡(jiǎn)化，最大程度上降低工作量。

第三，先進(jìn)行粗加工，然后細(xì)加工。對(duì)零件加工流程進(jìn)行合理安排，并將其粗細(xì)分開(kāi)，可以最大程度上降低加工過(guò)程之中的變形誤差，對(duì)已經(jīng)加工的表面形成良好的保護(hù)。

第四，對(duì)刀具軌跡進(jìn)行合理規(guī)劃。在對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工的時(shí)候，需要在確保加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，將刀具軌跡路徑縮小，降低磨損，有效節(jié)省時(shí)間。除此之外，還需要把粗加工過(guò)程、換刀、退刀和進(jìn)刀軌跡路徑上的空行程降低，從而提升加工效率。

在對(duì)其工藝進(jìn)行制定的時(shí)候，還需要重點(diǎn)對(duì)加工區(qū)域的規(guī)劃和加工對(duì)象的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，也就是以其加工對(duì)象的基本特點(diǎn)去分區(qū)，然后在各個(gè)區(qū)域之中運(yùn)用不同的工藝和方法。如果工件加工表面形狀、尺寸差異比較大的話，就必須要分區(qū)加工。

（二）方法

現(xiàn)階段其加工方式主要有車削和銑削兩種，為了去加工一些比較復(fù)雜的零件，還有車銑復(fù)合加工與數(shù)控銑加工。在這之中數(shù)控車床主要是加工直線、斜線圓柱以及各類螺紋、蝸桿等工件，數(shù)控銑加工中心本身就是一種具有極強(qiáng)功能性的機(jī)床，一般主要加工各類曲面、平面、溝槽以及分齒零件等，所以在數(shù)控加工之中占有非常重要的地位。

由于當(dāng)下的零件產(chǎn)品多品種、小批量，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)工序集中化及成本降低又有很高的要求，所以這就誕生了車銑復(fù)合加工，它不但是車削和銑削的合并，它還可以通過(guò)合成運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工，完全是一種全新的切削理論及技術(shù)。這種方式其裝夾次數(shù)比較少，同時(shí)精度高；工藝鏈非常短，效率極高；同時(shí)占用空間小，成本非常低。

三、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在嚙合理論之下能夠?qū)⑵浠【€齒輪的主動(dòng)與從動(dòng)接觸線的方程確定出來(lái)，進(jìn)一步豐富了其設(shè)計(jì)理論。另外在對(duì)通用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行研究之后，明確了該類齒輪的基本結(jié)構(gòu)特征，這對(duì)于確定基本加工工藝和加工方式來(lái)說(shuō)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]高