基於車銑複合機床（chuáng）的銑齒加（jiā）工工藝與測量研究

傳統（tǒng）的齒輪加工主要以插齒和滾齒為主。結合實際（jì）加工生產和零件的加（jiā）工（gōng）要求，提出（chū）了車銑複合機床用硬質合（hé）金立銑刀銑削齒輪（lún）的加工新工藝。銑齒工（gōng）藝更適用於輪齒對（duì）零件位置有要求的大模數齒輪（lún）和零件，可有效減小（xiǎo）夾具定位誤差，降低插齒刀製造成本（běn）。同時，該方（fāng）法能很好地保證零件的加工質量，也為齒輪加工提供了新的思（sī）路。

這種情況（kuàng）下模數大，齒（chǐ）輪要求零件基準的位置，生產周期緊，沒有專用插齒刀。采用（yòng）通用機床車銑（xǐ）複合（hé）和通用硬質合（hé）金端（duān）銑刀的銑（xǐ）齒工藝（yì），並通（tōng）過實際加工生產（chǎn）驗證了該銑齒工藝的可行性。

01

傳統（tǒng）齒輪加（jiā）工模式的原理

傳統的齒輪加（jiā）工原理有兩（liǎng）種，範成法和成形法。展成法（fǎ）是通過齒輪刀具與切齒坯的齧合運動來切削齒廓的一種方法。最常用於齒輪成形和滾齒。這兩種機床都不需要事先（xiān）準備好齒輪的齒形（xíng），隻需要將零件齒輪的基本參數和插齒刀或滾刀的基本參數（shù）輸入機床，機床通過運算就可以完成一個固定傳動比的齧合運動。另外，齒輪的（de）切削深度是在機床中設定齒頂圓和齒根圓的直徑，在加工時通過檢查零件的齒厚(間接測量M值或（huò）保證公法線)來判斷零件是否加工到尺寸。滾齒機和插齒機在齒輪加工中應用（yòng）廣泛。

成形法主要用於（yú）成形砂輪磨齒機。加工原理是將齒輪（lún）加工刀具(或砂（shā）輪)做成齒槽的形狀（zhuàng），刀具的輪廓線具有特定加工零件參（cān）數形成的漸開線輪廓。這種加工方式，定製的砂（shā）輪（lún）都是（shì）一（yī）對一的（de）專用砂輪，成本高。但近年來，修整砂輪磨床有效地解決（jué）了（le）小批量成型砂輪的磨削問題。

02

銑齒齒輪模型的建立

本文介紹的基於車銑組合的銑齒方法是基於數控（kòng）加工輪廓銑削，是一種不同於成形法和展成法的新方（fāng）法。銑削方法主要需（xū）要建立正確的齒輪模型。用CATIA建立齒輪模型的步驟如下（xià）。

漸開線參數方程的建立

齒輪（lún）模型（xíng）的關鍵在於齒輪漸開線的繪製方法，齒輪漸（jiàn）開線是一（yī）條複合函數曲線:

其中:rbt為基圓半徑，θ為滾動角度，單位（wèi）為弧度。

將其轉換為CATIA標準形式，通過函數建（jiàn）立漸開（kāi）線輪廓。首先要添加齒輪的基本參數，然後建立輪廓線與各參數的函數關係。

03

工件（jiàn）加工

零件夾（jiá）緊和（hé）工具（jù）準備

根據零件的結構和車銑複合機床的裝夾特點，製定（dìng）了用反三爪支撐零件內孔的（de）裝夾方案，並在（zài）零件右端麵建立了加工坐標（biāo）係，避免了零度加（jiā）工時刀具軸與卡盤發生碰撞幹涉的可能。同時考慮到齒（chǐ）輪一端的形狀（zhuàng）需要（yào）沿圓周銑削，會影響（xiǎng）零件的圓周方（fāng）向，所以機床夾緊力提高到25bar。

根據被加工齒輪的槽型，齒根圓弧的最小半徑為R1.52，所以齒輪的最大直徑隻能是球頭銑刀d3，這樣才能保證齒根可以銑削。

編程方（fāng）案和程序（xù）設計

外齒的齒槽為外開內合型，可以（yǐ）先用“降輪廓粗銑”命令進行粗加工，再用“導向切削”命令進行精加工。根（gēn）據齒輪齒廓的特點（diǎn），齒輪齒（chǐ）在齒深方向上是漸開線，精度等級上要求齒（chǐ）輪齒廓，所以加工時特別要在齒廓上做（zuò）仿形銑（xǐ）削。

左右齒麵可以用一層輪廓驅動命令完成，然後通過編製宏程序在齒向分層（céng）加工。加（jiā）工（gōng）完一個齒槽後，按照C=360/Z(Z為齒數)旋轉機床C軸加（jiā）工（gōng）下一個齒。這部分需要15個齒。CATIA隻（zhī）需要編譯中間齒槽的程序，然後編譯C軸旋轉的宏程序就可以加工左（zuǒ）右七個齒槽。

檢測和測量

齒輪檢測是先檢測齒輪的齒厚(通過檢測M值或（huò）公法線W)。對於模數較大的零件，用公法線W控製（zhì）齒厚，用公法線千分尺測量。如果該值未加工到（dào）尺寸，刀具長度可以調整以補償連續進給。直到公法（fǎ）線w的值合格。其次，檢查齒的（de）齒形、齒向、齒距和跳齒參數。這些參數在齒輪檢測器上測量，並檢測測量報告以確定其是（shì）否在要求的範圍內和達到的公差水平。

最後目測齒麵光度，用萬能表測量齒根圓直徑。如果粗糙度差，可以通（tōng）過在宏程序中調整齒廓（kuò）間距來調整（zhěng）。

04

結論

根據測量結果，齒輪方向、節（jiē）距（jù）和跳動的加工精度等（děng）級優於（yú）插齒（chǐ）和（hé）滾（gǔn）齒。因此，當齒輪模數較（jiào）大，一般銑刀容易進入齒根時（shí），可以銑削加（jiā）工齒輪。同時，如果齒輪的基準齒與其（qí）他基準麵或孔有位（wèi）置要求，車銑（xǐ）複合機床一次加（jiā）工（gōng）齒輪毛坯和齒輪時（shí）將獲得穩定的質量保證。