如何只用一种号码的齿轮铣刀加工所有齿数的齿轮的问题

xinyi_chen

前面看到有个兄弟问道齿轮铣刀的一些使用问题，加上近阶段也准备买几片齿轮铣刀，但是了解一点的人都知道齿轮铣刀不仅要选择模数，还要根据加工的齿数选择刀片的号码，因为不同齿数的齿轮，因其直径的不同，渐开线型是不同的。为此加工某一模数的齿轮，必须购买多片同模数但不同号码的铣刀片，以应对不同齿数齿轮的加工。这样就比较费钱啊。这些天琢磨了一个方法只使用一个铣刀片就可以加工所有这个模数的任意齿数的齿轮，但是我没有能力去试验，我把想法说出来，大家讨论讨论，觉得可行的话，有能力的去试验一下，反馈回来。如果成功，就为大家节省了一大笔开销。
需要设备：数控铣床，电控分度盘。
想法：选择8号齿轮铣刀，该号码可以铣齿数为无限多的齿轮，或者说可以铣齿条，而任意齿数的齿轮必可与齿条配合良好。由此考虑，把齿轮铣刀想象成齿条上的一个齿，对于立铣而言，如果我们让夹持铣刀片的Z轴上下运动，同步的齿轮也做相应的旋转运动，就是一种展成式的齿轮加工方法了，用8号齿轮铣刀，就可以加工任何齿数的齿轮，且齿形渐开线良好。当然这里没有考虑直齿轮齿形的直线度问题，也就是说铣刀片没有做常规的沿齿轮轴向的近给运动，铣削后的齿轮接近于一个涡轮（但齿是平行于齿轮轴向的）。要解决这个问题也不难，就是先按标准的直齿轮铣削方法不断进刀到合理的铣削深度，但这时齿形还不正确，然后做展成加工，就是Z轴上下调整一小点距离，分度盘同时受控转过一个合理的小角度，再进行一次走刀，不断的重复该过程，直至铣刀走离待铣削的齿轮，视作完成齿形的展成加工，然后加工下一个齿。
这种加工方法的加工速度肯定是慢好多，原本假设一刀能走完一个齿，现在就需要10刀甚至20 刀才能完成一个齿的铣削，但是如果你不在乎那一点点时间（数控的机器，也不劳神），那么一片8号铣刀就可以摆平所有这个模数的齿轮。比较适合不常加工齿轮也不想掏太多钱去备齿轮刀具，但是有个好机器的diy爱好者。
待解决问题：方法是否有错误？如无错误刀路如何自动生成？或者人工生成？

fastarrow

不如线切割直齿轮了

机械人家

你最后的展成运动不作轴向运动，修正后齿形还不是像蜗轮？只不过不明显而已。干脆也考虑轴向运动，做成用铣齿刀的銑床滚齿机。

xinyi_chen

机械人家 发表于 2013-3-6 08:42
你最后的展成运动不作轴向运动，修正后齿形还不是像蜗轮？只不过不明显而已。干脆也考虑轴向运动，做成用铣 ...

后面说到了需要轴向运动来保证直齿了，需要轴向铣削叠加z轴进给和齿轮转动，可能我没描述的很清楚。有人这么做过吗？

机械人家

xinyi_chen 发表于 2013-3-6 13:03
后面说到了需要轴向运动来保证直齿了，需要轴向铣削叠加z轴进给和齿轮转动，可能我没描述的很清楚。有人这 ...

沒看见有人做过,工件转轴与Z轴的运动关糸也够你烦的，毕竟要展成一个渐开线形。

xinyi_chen

机械人家 发表于 2013-3-6 14:34
沒看见有人做过,工件转轴与Z轴的运动关糸也够你烦的，毕竟要展成一个渐开线形。

我觉得你想复杂了，运动关系应该比较简单，就是齿轮节圆的旋转运动距离应该等于铣刀的直线运动距离，就假想用匀速运动的齿条带动齿轮旋转，肯定理想的情况应该是齿轮的转速也应该恒定无波动啊，不能说某个齿切入的瞬时齿轮转得快点或慢点吧。那二者速度的恒定关系就意味着加工中二者进给量的恒定关系，因此展成运动就应该是齿轮铣刀的直线运动距离等于齿轮节圆的旋转运动距离。你认同我这种看法吗？
其实没有数控的朋友手动也能做这事，就是按正常方法铣削完一个齿以后，做展成加工，计算一下计算铣刀和齿轮的微调量，调整后再铣一刀，然后再次调整相同的微调量，再铣，重复几次，直至铣刀离开齿轮。铣刀和齿轮微调量的关系应按下式计算：
铣刀上下微调的距离=齿轮节圆的半径*齿轮微调角度（弧度制）=齿轮模数*齿数*齿轮微调角度（弧度制）/2

机械人家

xinyi_chen 发表于 2013-3-6 15:37
我觉得你想复杂了，运动关系应该比较简单，就是齿轮节圆的旋转运动距离应该等于铣刀的直线运动距离，就假 ...

真是沒仔细想过，按渐开线的形成应该可以。只是觉得这办法要顾及的问题很多,展成的预留量,接刀，左右齿形的形成,轴向,测量等等，你有空不妨试下,到时介绍下经验，我们也受益,多谢！

lyfst

类似于插齿？但是相对运动如何保证同步？

qingdiy

我认为理论上可行。
但对于直齿轮来说，精度要求高的话，分度头每次转很小的角度，齿厚度方向都要铣到头，这样的话可能很费时间。

山村农夫

有数控铣床，电控分度盘，用铣刀直接铣出齿轮得了。

扣扣496900095

但对于直齿轮来说，精度要求高的话，分度头每次转很小的角度，齿厚度方向都要铣到头

xinyi_chen

lyfst 发表于 2013-3-6 19:14
类似于插齿？但是相对运动如何保证同步？

先按普通齿轮加工，铣刀铣到位（齿深），然后铣刀归位，然后铣刀微动，齿轮微动，然后齿轮静止铣刀再铣一刀，然后再归位，然后二者再微动，然后在铣一刀，如此运作，直至齿形展成铣完，不存在二者同时同步运动的问题。

xinyi_chen

qingdiy 发表于 2013-3-6 19:42
我认为理论上可行。
但对于直齿轮来说，精度要求高的话，分度头每次转很小的角度，齿厚度方向都要铣到头， ...

这看咋说，开始先铣到齿深，以后的展成加工只有较少的加工量，再加上是分成好几次来铣削完成，因此分到每次铣削的加工量就更少了，其实就是用8号铣刀铣完以后齿形还有些许误差，后面的几次走刀都是为了逐渐修正这个误差，因此每次加工量都极少，不需要铣刀逐渐的铣深度，就是递增修正铣刀和齿轮位置关系（展成加工）在定深下走几刀的事。
感觉每个齿两个侧面的每个面多走5刀就应该有很高的精度了，总体说来，每个齿比正常加工多走10刀就可以了。因为展成加工量很少，因此走刀也可以快些。如果是数控就不会差很多时间。再说这是探讨DIY的省钱做法，这就是看大家在时间和金钱中如何选择的事。

xinyi_chen

山村农夫 发表于 2013-3-6 21:09
有数控铣床，电控分度盘，用铣刀直接铣出齿轮得了。

小模数齿轮用指型铣刀铣有些困难吧？铣完了还得有锥度，圆角啥的。

xinyi_chen

机械人家 发表于 2013-3-6 18:17
真是沒仔细想过，按渐开线的形成应该可以。只是觉得这办法要顾及的问题很多,展成的预留量,接刀，左右齿形 ...

惭愧啊，还没买齿轮铣刀呢，分度盘还没有呢。这不是看了半天觉得好几个模数的都需要，好几种齿数的都需要，如果铣刀都买了正经得不少的支出，穷的没办法想出这么一招来，求大家论证呢。

lgmsy

这种加工方法本身是没有问题的，但是为什么没有人这么干，一是不经济，机床一动，磨损、电费、人工、场地都是钱，从经济上不合算，二是精度低，加工次数少了会有明显的转折痕迹，加工次数多了，刀具让刀现象不好避免。我只知道加工涡轮时为了单件加工特殊的蜗轮，有些人用单刀飞，原理类似。

qingdiy

xinyi_chen 发表于 2013-3-6 22:14
这看咋说，开始先铣到齿深，以后的展成加工只有较少的加工量，再加上是分成好几次来铣削完成，因此分到每 ...

我认为应该选铣齿数多的那种型号，更接近齿条齿（赤面线为直线），这样适应的齿数更多。
齿轮铣刀刃应该是带有弧线，这样就可以用较少的吸血次数来达到可以接受的精度。

xinyi_chen

lgmsy 发表于 2013-3-6 22:27
这种加工方法本身是没有问题的，但是为什么没有人这么干，一是不经济，机床一动，磨损、电费、人工、场地都 ...

让刀的问题我也想到了，是不好解决，只能希望没有那么大影响。关于加工时间长损耗大嘛，个人diy不是工厂，没有批量，咋选就看个人想法了，肯定是买对号的铣刀最方便啊，但一次性投入也最大。

pengxn2003

这种方法已经不只是想法了

网上有相关的视频，铣刀用展成法切齿。甚至用的都不是圆盘形的齿轮铣，只是成形的飞刀而已

一号营地

理论上可行，只是如何消除回差与加工中的误差累积罢了。

与单刀展成法一样

当时8号铣刀相当于 20度压力角的另一个齿轮。于是理解成干涉切除法，更方便一些。。