NC齿轮加工机

1. 概要

最初,齿轮都是手工制造的,但在18世纪之后,伴随着时钟等机械在西欧的普及,齿轮迈上了机械化生产的道路。随后,在工业革命的浪潮中,各类齿轮专用的加工设备也相继被开发了出来。
生产齿轮需要从切割圆柱形钢材开始,经历车床下料(齿轮加工前的开孔状态)加工、切齿(切削出齿部)、淬火(热处理)、打磨、磨齿这一系列工序。针对不同的加工,如今已经开发出了各类以滚齿机(切齿用加工机)为代表的NC齿轮加工机。在这些设备的帮助下,切削速度调整及齿数指定等工作正在变得越来越容易。
而近年来,以车床等为基础的复合加工机正在逐步普及。这是一贯式完成铰孔加工(孔洞的内侧加工)、铣床加工(切削)、滚齿加工的复合设备,能够极力避免切换操作,为齿轮的高效生产提供助力。

2. 齿轮的主要种类

我们常说的齿轮是一个大类,各类齿轮的形状千差万别,在进行加工时必须使用专用的加工设备。齿轮可大致分为“平齿轮”与“伞齿轮”两类,进行加工时分别需要使用专用的切齿机,即“平齿轮切齿机”和“伞齿轮切齿机”。
齿轮多种多样,还可分为螺旋状的“斜齿轮”、将旋转运动改变为直线运动的“齿轮齿条副”、将旋转方向转换为垂直的“圆柱蜗轮”等等。

主要的齿轮种类
平齿轮
平齿轮
斜齿轮
斜齿轮
伞齿轮
伞齿轮
齿条与小齿轮
齿条与小齿轮
蜗轮与蜗轮蜗杆
蜗轮与蜗轮蜗杆
A
小齿轮
B
齿条
C
蜗轮
D
蜗轮蜗杆

3. 主要的切齿加工

切削齿轮齿的加工(切齿),主要包括“展成法”与“成型法”2种。
展成法是一种利用齿条形切削工具与齿坯圆盘的啮合运动,在圆盘周围切出齿形的加工方法。虽然能生产出高精度的齿轮,却存在加工成本高昂的缺点。对于精密部件,可以在切出齿形后研磨齿面,加工成成品。展成法在切齿加工中广泛普及,其中最常见的加工设备就是滚齿机。
相对的,成型法则是采用与齿轮槽形状相同的切削工具,利用铣刀盘进行加工的方法。不必使用专用的加工设备,就能实现齿轮的量产。
除此之外,还有用于生产伞齿轮的“模具板法”,锻造等塑性加工方法等。

展成法的加工示意图

展成法的加工示意图

A
齿条形工具
B
齿形的前进方向
成型法的加工示意图

成型法的加工示意图

用安装在铣刀盘上的
专用车刀逐个切削齿槽

4. NC齿轮加工机

在各类NC齿轮加工机中,NC滚齿机是一种代表性设备,被广泛用于汽车等行业。大量追求加工精度及高效生产的机型被开发了出来,在齿轮生产领域大放异彩。
NC齿轮加工机中,还包括可实现高精度切齿的“牛头刨床”、进行淬火加工及切削齿轮的“打磨机”、实施淬火后研磨加工的“珩磨机”、负责精加工的“剃齿机”等。这些设备全都被用于生产高精度的齿轮。

滚齿机切齿加工的模型图
滚齿机切齿加工的模型图

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