漸開線圓錐齒輪之切削

本實驗室所擁有之 KN-150 為五軸 CNC 滾齒機，其床台具有同期控制裝 置，如齒形補正回路、齒筋補正回路及同期異常檢出回路等，並具有1 度、2 度、

冠狀及錐度切削等自動循環加工功能。其能夠切削之最大外徑為150mm;切削齒 數範圍為4 齒至 1000 齒，而滾齒刀(HOB)之主軸頭傾斜角度為± 45 度。以 KN-150 滾齒機來滾製漸開線圓錐齒輪，首先需將漸開線圓錐齒輪之設計參數轉換為滾齒 機之CNC 程式，然後再依照滾齒刀之機構配置，調整滾齒刀之設定參數。以下 為KN-150 滾齒機切削漸開線圓錐齒輪之步驟：

1. 確定錐型齒輪之齒數、模數、壓力角及錐頂角等設計參數，以計算齒胚之外 徑，並將齒輪之設計參數轉換成CNC 程式中的相對應參數。

2. 輸入漸開線錐型齒輪 CNC 加工程式及滾刀加工程式。

3. 安裝滾齒刀並使頂心下降以夾緊齒胚，如圖 4.1 所示。

4. 更改滾齒刀之補正量為 30mm。

5. 將滾齒機之模式設定為自動，並按下 GRT 選擇 PRO 鈕。

6. 按下齒厚調整鈕及刀具位移停止鈕。

7. 關上前門，並按下作動開始鈕。

8. 在 Z 軸回到原點位置，A 軸旋轉後，Z 軸將會移動至切削起始位置。當 Y 軸 與C 軸作動，且主軸開始回轉時按下緊急後退鈕。

10. 將滾齒機操作模式改為手輪操作。用手輪軸移動 X 軸及 Z 軸的加工位置，確 認滾齒刀在切削起始位置及切削完了位置不會和床台或治具造成干涉，必要 時更改滾刀加工程式之U 參數及 V 參數。

11. 在 OFFSET 設定為 30mm 的狀態下做加工動作的確認，如圖 4.2 所示。

12. 將 OFFSET 改成 D+F 的距離，在零點接觸時，確認其齒數及螺旋角是否正 確，如圖4.3 所示。

13. 再將 OFFSET 改成 0.3，作為加工後齒厚調整預留量。

14. 更改 OFFSET 參數之數值，直到加工至正確齒厚為止。

圖4.1 安裝齒胚

圖4.2 加工動作的確認

圖4.3 零點切削

漸開線圓錐齒輪之設計參數如表4.1 所示，而圖 4.4 至圖 4.11 為漸開線圓錐 齒輪在不同的設計參數之下，其趾部(Toe)與跟部(Heel)之示意圖。比較圖 4.4、

圖4.6 及圖 4.10 可明顯地發現在相同的設計參數之下，漸開線圓錐齒輪之錐頂角 越大時，其靠近趾部之齒面越容易產生過切，以上之現象與理論分析相吻合，由 此可證實所建立的齒面數學模式是正確的。漸開線圓錐齒輪 D 之錐頂角為 15 度，其過切線之分佈由趾部端面開始並向跟部端面延伸，而在趾部端面之過切較 為嚴重，如圖4.12 所示。

表4.1 漸開線錐形齒輪設計參數

齒輪A 齒輪B 齒輪C 齒輪D

齒數 27 27 27 27

法向模數 4mm 4mm 4mm 4mm

法向壓力角 20 度 20 度 20 度 20 度 螺旋角(旋向) 0 0 10(右旋) 0

錐頂角 8 度 12 度 10 度 15 度 齒面寬 25mm 25mm 25mm 25mm

圖4.4 齒輪 A 的趾部

圖4.5 齒輪 A 的跟部

圖4.6 齒輪 B 的趾部

圖4.7 齒輪 B 的跟部

圖4.8 齒輪 C 的趾部

圖4.9 齒輪 C 的跟部

圖4.10 齒輪 D 的趾部

圖4.11 齒輪 D 的跟部

圖4.12 齒輪 D 之過切