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刮齒刀的種類與應用

刮齒加工是齒輪的精加工製程,僅適合於軟質材料的加工,主要 原因是刀具材質為高速鋼(High Speed Steel),無法做硬化後材料的加 工,所以屬於齒輪熱處理前的製程;齒輪刮齒前,齒輪齒厚依模數大 小與加工條件,一般預留0.03~0.10 mm 的刮齒預留量;通常刮齒後齒 輪精度可提高1~2 個等級,例如最終精度要求為 JIS 4 級的齒輪,滾齒 至JIS 4 級,刮齒提升至 JIS 2 級的精度,熱處理後齒輪就容易保持 JIS 4 級的精度。

刮齒加工廣泛應用汽、機車變速箱齒輪,尤其機車用齒輪,競爭 非常激烈,售價一再下探,除了刮齒製程外,高加工成本的磨齒加工,

以目前而言,幾無採用的可能。至於汽車變速箱齒輪,有些車種為了 降低噪音而採用磨齒,但實施後,高昂的加工成本,迫使製造商改回 刮齒製程。所以刮齒加工仍是目前效率最高且成本較低的齒輪精加工 製程,廣泛為齒輪製造業所採用。

刮齒加工基本上可視為一交錯軸齒輪的嚙合,刮齒加工時,刮刀 與被刮齒輪裝設於一組交錯軸的機台上,由刮齒刀帶動被刮齒輪,兩 者嚙合時,刮齒面滑動,刮刀刃口在齒面滑移刮擦,持續而微量地刮 除齒輪齒面上的材料,最終完成精度與面粗度均佳的精加工齒輪。

刮齒加工依刮齒機台的運動方式,可區分為四種:

(1) 傳統式刮削法(Conventional Shaving Mehod)

傳統式刮削法 刮齒時,刮刀不做移動,僅做徑向的進給,齒輪沿 著 軸 向 做 往 復 運 動 , 所 以 又 稱 作 橫 向 刮 削 法(Transverse Shaving Method),如圖 3.20 所示。齒輪左右側移動的距離均超過刮刀左右側面 寬的一半,方能保證刮齒完全,此動作直到預留的刮削量完全剃除,

方完成刮齒加工。

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圖 3.20 橫向式刮削法

圖 3.21 對角式刮削法

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(2) 對角式刮削法(Diagonal Shaving Method)

此種刮削的方式與傳統式類似,如圖 3.21 所示,其差異在於齒輪 的運動方向沿著與齒輪軸向中心線夾一適當角度的斜向運動,此種方 式的優點在於床台僅需較短的運動行程,齒輪的面寬即可完全通過刮 齒刀。

(3) 直進式刮削法(Plunge Shaving Method)

直進式刮削法,如圖 3.22 所示;刮齒時只有徑向進給一個動作,

加工行程最短,加工效率高,所以廣泛的被各大量齒輪製造者如汽機 車齒輪廠所採用。

由於刮齒時,工件沒有橫移的動作,為了使挿槽刃口不致重複刮 削到齒面相同的位置,與軸向式刮齒刀最大不同處,在於此型刮齒刀 的挿槽必須設計錯位量,徑向與傳統刮齒刀挿槽排列,如圖3.23 所示;

刮齒刀有了錯位量,刮齒時才能有效地刮除齒面的刮削預留量。

(4) 下過式刮削法(Underpass Shaving Method)

下過式刮削法與直進式相似,其差別在於刮齒時除了徑向進給 外,工件齒輪並沿上下移動,如圖3. 24 所示。此種刮齒方式,工件沒 有橫向移動,所以和直進式一樣需要設計挿槽錯位量,以確保刮齒時 能夠在齒輪面寬上有連續的切削作用。

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圖 3.22 直進式刮削法

圖 3.23 直進式與傳統刮齒刀之挿槽排列比較

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圖 3.24 下過式刮削法

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