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齿刀片技术发展的趋势

编辑:马鞍山松泰重工机械时间:2018-01-08

齿刀片的设计、加工制造以及应用水平代表着一个国家的工业水平。本文介绍了齿轮渐开线齿形的形成历史,对比了圆柱、圆锥齿轮的各种加工技术特点,总结了齿轮加工的四个发展趋势。

1、齿轮的三种齿形

  1674年丹麦天文学家罗默首次提出齿刀片用外摆线作齿廓曲线,以得到运转平稳的齿轮。外摆线齿形优点是滑动率极低,接近纯滚动,接触应力小,无根切现象;缺点是中心距要求精确,平稳性和互换性较差。

  1765年,瑞士的 L.Euler( 欧拉 ) 提出渐开线齿形解析研究的数学基础,阐明了相啮合的一对齿轮,其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系并建议采用渐开线作齿廓曲线。

  19世纪末,展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,齿轮加工有了较完备的手段后,渐开线齿形才显示出优越性,渐开线齿轮渐渐在应用中占了优势。渐开线齿形优点是渐开线齿廓具有中心距敏感性小,可进行各种变位和修形设计,易于进行精密加工、互换性好。其缺点是接触应力高,承载能力不够大,线接触,磨损严重且不均匀,根切。

  为了提高齿轮传动的承载能力、使齿刀片使用寿命并减小其尺寸,人们开始研究圆弧齿形的齿轮。1907 年,英国 Frank Humphris(弗兰克 福瑞斯)最早提出了圆弧齿形;1970 年,英国工程师 R.M.Studer(斯蒂德)取得了双圆弧齿轮的美国专利。双圆弧齿轮现已日益为人们所重视,在生产中发挥了显著效益。

  圆弧齿轮的承载能力和效率都较高,但不及渐开线齿轮那样易于制造,现代使用的齿轮中,渐开线齿轮仍占绝对多数,而摆线齿轮和圆弧齿轮应用相对较少。

齿轮传动在现代工齿刀片业中的地位

  齿轮传动的应用齿刀片十分广泛,如汽车、工程机械、矿山机械、港口机械、风力发电、舰船和国防军工等机械装备制造领域。几乎涵盖了现代工业经济的主要行业,齿轮传动已成为工业机器或装备上不可或缺的基础装置或关键部件。如图 2 所示。

2、齿刀片齿轮传动的应用

   前不久结束的“两会”确定了未来五年中国计划(十三五规划)实施的 100 个重大工程及项目,其中涉及装备制造,如航空发动机及燃气轮机,大型飞机研制,研发新一代高速、重载轨道交通装备系统,研制高档数控机床,大力发展工业机器人、服务机器人、手术机器人和军用机器人,开发适应各种耕作条件的先进农机产品,研制核医学影像设备、超导磁共振成像系统、无创呼吸机等高性能医疗,研制先进化工成套装备等达 10 余项之多。这与中国制造 2025 确定的 10 大重点发展领域高度一致,足见国家大政方针对装备制造的高度重视。装备制造业离不开齿轮传动,高精度、高效齿轮传动是提高我国装备制造业水平的基础保障。

3、齿轮加工技术对比分齿刀片析

  齿轮加工主要分为圆柱和锥齿轮加工两大类。圆柱齿轮加工主要加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的方法有滚齿、插齿、铣齿、剃齿、挤齿、拉齿等;锥齿轮加工又分为直线齿锥齿轮加工和曲线齿锥齿轮加工,主要用于加工直齿、斜齿、弧齿和延长外摆线齿等锥齿轮。常用的有锥齿轮刨齿、锥齿轮拉齿、锥齿轮铣齿等。齿轮加工方法有很多,但各有特点,不可或缺。

4、齿轮加工技术新动态

  高速切削加工不仅可以提高生产效率,而且可以改善加工质量。Gleason-Pfauter集团的 P60 滚—磨齿复合机床的刀具主轴转速高达 12000 r/min,工作台转速达到了3000 r/min;100S 型插齿机每分钟最大冲数可达 3000;随着 CNC 水平的快速提高及电子齿轮箱、滚动导轨、高速陶瓷轴承、高速电主轴、力矩电机伺服系统的飞速发展,磨齿机工作精度已可达 DIN3962 标准的2级到3级。

上一条: 对合金刀片生产工艺的要求

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