这是一个金属圆柱,当我们用一把齿条插刀想把它加工成一个齿轮时,齿轮的齿根位置会被切掉一部分,也就是会发生根切,怎么解决这个问题呢?

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我们知道根切的根本原因,是因为齿条插刀和齿轮的实际啮合线的B0点超过公切线的N1点,那么如果我们要解决根切问题,从这个图很容易想到,只要让B0点不超过N1点就可以,那么最简单暴力的方法,就是直接将齿条插刀的齿顶削去一部分,比如将齿顶削到这个位置,削掉s的高度,那么B01点就不会超过N1点,这样理论上就不会有根切了,来看看加工出来的效果。

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很明显,这样加工出来的齿轮没有发生根切,再和原来发生根切的齿轮对比一下,齿轮的齿根圆变大了,覆盖了会发生根切的区域,而其余的齿廓和原来的齿廓完全一样,这是不是解决了我们的问题呢?其实并没有,这个齿轮虽然没有根切,也可以和特制的齿轮啮合传动,但是它的啮合区域变小了,也就是说这个齿轮啮合传动的重合度会大幅度降低,另外,因为不同的模数和齿数被根切的位置大小都不一样,那需要为每一种齿轮准备一把插刀,这样就失去了展成法的优势。

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那么还有别的办法吗?再看这个图,我们还可以把齿条插刀往上移动一段距离s,这样也使插刀的齿顶到达这个位置,同样B01点也不会超过N1点,再来看看效果。

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很直观的,也没有发生根切,和原来的齿轮对比,发现这样加工出来的齿轮的齿厚变大了,再和削掉插刀齿顶加工的齿轮对比,发现他们的齿根圆一样大,那么有兄弟可能要说了,这种方法做出来的齿轮不是一样有上面那些问题吗?其实并不是,首先这种方法仍然有展成法的优势,它可以通过调整移动的距离来适应不同模数和齿数的齿轮,

齿轮变位通俗解说

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再来看重合度降低的问题,因为齿条插刀往上移动了一段距离,使齿条插刀的齿根和齿轮的齿顶有一段比较大的空间,那么增大齿轮的齿顶圆,半径增量刚好和插刀移动的距离相等,这样就可以增大齿轮的啮合区域,保证了重合度。

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那有兄弟可能又要说了,上一种方法就不能增大齿顶圆吗?还真不能,因为这种方法的齿顶圆和插刀齿根没有空间。

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第二种方法似乎更好的解决了根切的问题,这就是当前主流的方法——变位。刀具远离齿轮移动是正变位,靠近齿轮移动是负变位,用x乘m来表示插刀移动的距离s,x就是变位系数。

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那可能有兄弟会问,到底移动多少就可以刚好没有根切呢?或者说变位系数到底要怎么取呢?再看这里,当使这条线刚好经过N1点时,这个距离就是移动的最小距离,那么PB01就等于这个式子,这是齿顶高,这是插刀移动的距离,PN1等于这个式子,因为PB01小于等于PN1,那么就可以计算出变位系数x的最小值。

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当齿顶高系数取1,压力角取20度时,可以得到这个式子,很明显,在齿数小于17时,要消除根切就需要正变位,如果齿数大于17,最小变位系数是负数,也就是说即使采用负变位,只要变位系数不小于这个值,齿轮依然不会发生根切。现在,是不是觉得变位也没有那么难呢?

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