NC齒輪加工機

1. 概要

齒輪的製造自古一直是以手工作業進行,但18世紀後,隨著時鐘等機械在西歐普及,齒輪的製造也開始機械化。之後因為工業革命的發展,人們才陸續開發出齒輪專用的加工機。
要完成一個齒輪,需要從裁切圓柱鋼材開始,再經過車床的下料(齒輪加工前的開孔狀態)加工、切齒(切削出齒部)、淬火(熱處理)、研磨、磨齒等程序。針對各項加工,目前人們已經開發出滾齒機(切齒用加工機)等多種NC齒輪加工機。有了它們,就能容易地完成調整切削速度或指定齒數等作業。
除此之外,近年來以車床等機械為基礎的複合加工機也逐漸普及。它是能夠一貫執行拉削加工(加工孔的內面)、銑削加工(切削)與滾齒加工的複合機,可以將更換工具的次數降到最低,更有效地生產齒輪。

2. 主要種類

雖然統稱為齒輪,但它有各式各樣的形狀,加工時需要使用專用的加工機械。齒輪大致能分成「正齒輪」與「傘形齒輪」,用來加工這兩類齒輪的專用切齒機有「正齒切齒機」及「傘齒切齒機」。
除此之外,齒輪還包含螺旋狀的「螺旋齒輪」,以及將旋轉運動轉換成直線運動的「齒條與小齒輪」、將旋轉方向轉換成垂直的「圓筒蝸桿」等各式各樣的類型。

主要的齒輪種類
正齒輪
正齒輪
螺旋齒輪
螺旋齒輪
傘形齒輪
傘形齒輪
齒條與小齒輪
齒條與小齒輪
蝸桿與蝸輪
蝸桿與蝸輪
A
小齒輪
B
齒條
C
蝸桿
D
蝸輪

3. 主要的切齒加工

切齒加工(切削齒輪的齒)的方式主要有「創成法」與「成型法」2種。
創成法是將齒條形的切削工具朝齒輪基礎的圓盤擠壓,藉此削去圓盤周圍的加工法。雖然它能完成高精度的齒輪,卻有著加工成本高的缺點。如果製造的是精密零件,那麼刻出齒以後可能還會再研磨齒面。目前創成法已經廣泛普及於切齒加工領域,其中最為普遍的加工機就是滾齒機。
相對於創成法,成型法則是使用形狀與齒輪溝槽相同的切削工具,並透過銑床加工的方法。不必使用專用的加工機就能量產齒輪。
除了上述兩種加工方法以外,也有用來製造傘形齒輪的「模板法」,以及鍛造等等的塑性加工方法。

創成法的加工示意圖

創成法的加工示意圖

A
齒條形工具
B
齒的前進方向
成型法的加工示意圖

成型法的加工示意圖

使用安裝於銑床的
專用車刀切削出一個一個的齒溝

4. NC齒輪加工機

在為數眾多的NC齒輪加工機中,NC滾齒機屬於代表性的機械之一,被廣泛應用於汽車產業等領域中。目前已經開發出許多講求加工精度與生產效率的機種,在生產齒輪的任務上發揮著它的威力。
另外NC齒輪加工機還包含可以完成高精度切齒的「牛頭刨床」,切削經過淬火加工的齒輪的「磨床」、在淬火後執行研磨加工的「搪磨機」、執行精加工的「刮齒機」等等。這些都是用來製造高精度齒輪的機械。

透過滾齒執行切齒加工的模型圖
透過滾齒執行切齒加工的模型圖

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