许多齿轮都可以使用塑料作为原材料来加工,包括:正齿,伞齿和蜗轮
在确定塑料齿轮是否适合特定应用时,关键的因素是环境。塑料的尺寸稳定性不及金属,它们的强度和刚性的特性严重依赖于温度,并可能因暴露于水或化学物质中而改变(水分会导致许多塑料材料膨胀,化学暴露可能导致它们收缩或膨胀,这取决于化学物质和塑料。)
塑料齿轮和金属齿轮在负载下其接触类型也是不同的。金属齿轮主要是线接触,一次啮合一个齿。但塑料轮齿具有在负载下变形的渐开线表面,将接触压力分布在较大表面上并允许相邻齿之间的接触。这提供了齿轮之间的负载分配,并且有助于在某些应用中改进塑料齿轮的使用寿命,特别是那些具有高冲击载荷和相对较低连续载荷的应用。
较轻质量的塑料齿轮意味着它们的惯性比与其相对的金属齿轮要低,这对于航空航天和一些军事应用是必不可少的。大多数塑料齿轮不需要润滑即可运行,或者仅需要嵌入润滑材料(如石墨,硅树脂或PTFE)。但是,一些操作条件仍需要考虑润滑的影响因素。在选择塑料齿轮润滑剂时,应考虑到齿轮所处的工作环境,负载和速度等条件。如果润滑剂与塑料材料不兼容,则会影响塑料的性能和寿命。
齿形有多种形式,其中以渐开线齿形为常见。渐开线齿形常用的加工方法有两大类,即成形法和展成法。
1.铣齿 采用盘形模数铣刀或指状铣刀铣齿属于成形法加工,铣刀刀齿截面形状与齿轮齿间形状相对应。此种方法加工效率和加工精度均较低,仅适用于单件小批生产。
2.成形磨齿
也属于成形法加工,因砂轮不易修整,使用较少。
3.滚齿
属于展成法加工,其工作原理相当于一对螺旋齿轮啮合。齿轮滚刀的原型是一个螺旋角很大的螺旋齿轮,因齿数很少(通常齿数z = 1),牙齿很长,绕在轴上形成一个螺旋升角很小的蜗杆,再经过开槽和铲齿,便成为了具有切削刃和后角的滚刀。
4.剃齿
批量生产中剃齿是非淬硬齿面常用的精加工方法。其工作原理是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动,借助于两者之间的相对滑移,从齿面上剃下很细的切屑,以提高齿面的精度。剃齿还可形成鼓形齿,用以改善齿面接触区位置。
5.插齿
插齿是除滚齿以外常用的一种利用展成法的切齿工艺。插齿时,插齿刀与工件相当于一对圆柱齿轮的啮合。插齿刀的往复运动是插齿的主运动,而插齿刀与工件按一定比例关系所作的圆周运动是插齿的进给运动。