日本研发新型齿轮刮削工艺生产内齿轮 有望助力汽车及航空航天行业

盖世汽车讯 齿轮刮削工艺是一种齿轮加工方法，其中刮削齿刀在连续切削工件的同时，会与工件轴角同步旋转。齿轮刮削工艺也是一种加工内齿轮的高效方法，而传统加工方法在处理内齿轮方面一直面临诸多困难。以往有关齿轮刮削的研究中，通过在工件坐标系中观察刀具刃面的相对运动轨迹来推导工件去除区域的方法，在预测齿面几何形状方面得到了广泛应用。

据外媒报道，日本研究人员研发了一种新的齿轮刮削方法，一种特种加工技术，用于生产内齿轮，有望提升齿轮齿形的加工速度和精度。该项研究成果发表于《国际磨料机技术期刊》（the International Journal of Abrasive Technology），可能会对汽车和航空航天工程等依赖高精度齿轮的行业带来益处。

齿轮（图片来源：琦玉大学）

传统上而言，生产内齿轮，无论是直齿圆柱齿轮还是斜齿螺旋齿轮，都是一项复杂且耗时的任务。因此，齿轮刮削作为一种先进技术，采用名为刮削刀的专门切割工具，已经成为一种高效的解决方案。

日本琦玉大学（Saitama University）的Hiroki Yonezawa、Jun'ichi Kaneko和Takeyuki Abe以及DMG MORI Co, Ltd.公司的Yuta Shinba和Yasuhiro Imabeppu解释表示，传统方法在加工齿轮的精确齿形几何形状时往往面临着困难，与传统方法不同，齿轮刮削技术能够实现工件旋转与刮削刀运动的同步进行。

此种技术保证了连续且高效的刮削动作。不过，长期以来，预测齿面（即构成齿轮齿的表面）的确切几何形状一直是一项重大挑战。新研究则引入了一种方法，用于预测刮削过程完成后，齿廓的几何形状。该研究团队分析了加工过程中去除的材料形状，从工件的“齿导角”（齿轮齿形的角度）方向投影出被去除的区域。

与传统方法相比，此种基于投影的方法简化了分析过程，大幅减少了所需的计算资源。该种新方法关注于被去除区域的投影，并考虑到工件绕其轴线的旋转，从而能够比以往更快、更准确地估算出最终的齿廓形状。

该研究团队解释说，通过在刮削工艺之后，更快、更精确地预测有关齿轮齿的形成情况，制造商能够改进型面精整工具和倒角工具等专用工具的设计。此类工具对于确保最终齿轮具有高科技工程应用所需的几何形状和性能特征至关重要。此外，该方法还可应用于评估刀具磨损或安装误差对齿轮最终齿廓的影响，进而更好地控制生产过程。