齿轮齿形加工

1、齿轮齿形加工齿轮齿形加工 一、齿轮加工方法与加工机床一、齿轮加工方法与加工机床 （一）齿轮加工方法（一）齿轮加工方法 按轮齿成形原理分两大类：按轮齿成形原理分两大类： 1.1.成形法成形法 加工精度和生产率较低，加工精度和生产率较低， 适于单件小批生产。适于单件小批生产。 2.2.展成法展成法 加工精度和生产率较高，加工精度和生产率较高， 一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。 （二）齿轮加工机床（二）齿轮加工机床 圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿 机、拉齿机机、拉

2、齿机 ；弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、磨齿机；弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、磨齿机成形法加工齿轮及滚齿成形法加工齿轮及滚齿二、滚齿机二、滚齿机（一）滚齿原理（一）滚齿原理模拟一对螺旋齿轮啮合过程模拟一对螺旋齿轮啮合过程（二）滚齿机运动分析（二）滚齿机运动分析 主运动主运动滚刀旋转运动；滚刀旋转运动； 展成展成(啮合啮合)运动运动齿坯与滚刀按一定速比转动；齿坯与滚刀按一定速比转动； 进给运动进给运动滚刀沿齿坯轴向运动。滚刀沿齿坯轴向运动。1.1.加工直齿圆柱齿轮时的运动分析加工直齿圆柱齿轮时的运动分析内传动链为：内传动链为：滚刀滚刀45ux67齿坯齿坯 ux为啮合运动传动比。为啮合运动传

3、动比。（3 3）进给运动）进给运动A2 齿坯齿坯78uf910刀架刀架 升降，升降，uf为进给运动传动比。为进给运动传动比。（2 2）展成运动）展成运动 滚刀旋转运动滚刀旋转运动B11 1/K转转(1齿齿) 齿坯旋转运动齿坯旋转运动B12 1/ z 转转(1齿齿) （1 1）主运动）主运动B11 电机电机12uv34滚刀滚刀 uv为主运动传动比。为主运动传动比。（4 4）滚刀的安装）滚刀的安装 滚刀螺旋升角为滚刀螺旋升角为0， 加工直齿时，滚刀轴线加工直齿时，滚刀轴线 与齿坯端面倾斜与齿坯端面倾斜角，角， 称为安装角。称为安装角。 =0 右旋滚刀如图左旋相反右旋滚刀如图左旋相反2.2.加工斜齿

4、圆柱齿轮时的运动分析加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析（1 1）主运动）主运动B11 电机电机12uv34滚刀滚刀（2 2）展成运动）展成运动 滚刀旋转运动滚刀旋转运动B11 1/K转转(1齿齿) 齿坯旋转运动齿坯旋转运动B12 1/ z 转转(1齿齿) 内传动链为：内传动链为：滚刀滚刀45ux67齿坯齿坯（3 3）进给运动）进给运动A21与与B22 (螺旋线螺旋线) 齿坯齿坯B1278uf910A21 A2111uy127齿坯附加齿坯附加 转动转动B22( (产生螺旋线的内传动链产生螺旋线的内传动链) ) uy按被切齿轮的螺旋角调整按被切齿轮的螺旋角调整实际上必须用实际上必须用合成机构合成机构把展

5、成运动要求工件转把展成运动要求工件转动动B12和差动链要求工件和差动链要求工件附加转动附加转动B22迭加起来，迭加起来，然后再传给工作台。然后再传给工作台。滚齿机是根据滚切斜齿轮滚齿机是根据滚切斜齿轮的传动原理设计的。当滚的传动原理设计的。当滚切直齿轮时，将差动链断切直齿轮时，将差动链断开，并把合成机构固定成开，并把合成机构固定成一个整体。一个整体。（4 4）滚刀的安装）滚刀的安装 安装角安装角取决于滚刀螺取决于滚刀螺 旋升角旋升角0 、旋向及齿轮、旋向及齿轮 螺旋角螺旋角、旋向。、旋向。 二者同向时二者同向时= 0 ； 二者反向时二者反向时= 0 右旋滚刀如图左旋相反右旋滚刀如图左旋相反（5

6、 5）齿坯附加转动的方向）齿坯附加转动的方向 图图a)为右旋滚刀切右旋齿为右旋滚刀切右旋齿 轮，附加转动轮，附加转动B22与与B12同同 向向，即比切直齿时多转些。，即比切直齿时多转些。 图图b)为右旋滚刀切左旋齿为右旋滚刀切左旋齿 轮，附加转动轮，附加转动B22与与B12反向反向，即比切直齿时少转些。，即比切直齿时少转些。（三）（三）Y3150E滚齿机滚齿机 1.机床的特点及用途机床的特点及用途 能加工工件最大直径为能加工工件最大直径为 500mm，最大模数为，最大模数为8. 2.机床的运动分析机床的运动分析 抓两端抓两端连中间连中间（1）主运动传动链）主运动传动链 电动机电动机主轴（滚刀）

7、主轴（滚刀）（2）展成运动传动链）展成运动传动链 滚刀转滚刀转1r工件转工件转K/z r（3）进给传动链）进给传动链 工件转工件转1 r刀架移动刀架移动mm（4）滚斜齿轮时的差动链）滚斜齿轮时的差动链 刀架移动刀架移动L 工件转工件转1r（5）滚切蜗轮）滚切蜗轮 径向法滚切径向法滚切（1）主运动传动链）主运动传动链 电动机电动机主轴（滚刀）主轴（滚刀） 1430115/16521/42i A / B 28/28 28/28 28/2820/80=n刀刀 i 三种传动比；三种传动比； A / B 三种传动比。三种传动比。（2）展成运动传动链）展成运动传动链 滚刀转滚刀转1r工件转工件转K/z r

8、 180/2028/2828/2828/28 42/56i合成合成e/fa/bc/d 1/72=K/z 滚直齿轮时，滚直齿轮时，u合成合成1（3）进给传动链）进给传动链 工件转工件转1 r刀架移动刀架移动mm 172/12/2539/39 a1/b1 23/69 i 2/253=f（4）滚斜齿轮时的差动链）滚斜齿轮时的差动链 刀架移动刀架移动L 工件转工件转1r L 1/(3)25/22/25 a2/b2c2/d2 36/72 i合成合成e/fa/bc/d 1/72=1 滚斜齿轮时，滚斜齿轮时， i合成合成2三、其它齿轮加工机床三、其它齿轮加工机床（一）插齿机（一）插齿机应用：应用：加工内齿轮

9、、多联齿轮、扇形齿轮、齿条等。加工内齿轮、多联齿轮、扇形齿轮、齿条等。1. 插齿原理插齿原理主运动：主运动：插齿刀上下往复运动，插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动；插齿刀上下往复运动，插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动；展成运动：展成运动：插齿刀与齿坯按一定速比转动；插齿刀与齿坯按一定速比转动；让刀运动；让刀运动； 径向进给运动；径向进给运动；2. 插齿机传动原理插齿机传动原理14 主传动链主传动链48 圆周进给传动链圆周进给传动链811展成传动链展成传动链（二）磨齿机（二）磨齿机 多用于淬硬齿轮的齿面精加工，多用于淬硬齿轮的齿面精加工，63级精度。级精度。 磨齿机分两大类：磨齿机分两大类：成

10、形法磨齿和成形法磨齿和展成法磨齿展成法磨齿展成法磨齿分：展成法磨齿分：连续磨齿连续磨齿(砂轮为蜗杆形砂轮为蜗杆形)分度磨齿分度磨齿(砂轮有碟型、砂轮有碟型、大平面型、锥大平面型、锥形，利用齿条形，利用齿条和齿轮啮合原和齿轮啮合原理理) 四、齿轮刀具四、齿轮刀具 按齿形的形成原理分按齿形的形成原理分成形法齿轮刀具和展成法齿轮刀具成形法齿轮刀具和展成法齿轮刀具（一）滚刀（一）滚刀 1.滚刀基本蜗杆滚刀基本蜗杆 根据滚切原理知，滚刀基根据滚切原理知，滚刀基 本蜗杆的端面齿形应是渐开本蜗杆的端面齿形应是渐开 线，法向模数和压力角应分线，法向模数和压力角应分别等于被切齿轮的模数和压别等于被切齿轮的模数和

11、压力角。力角。（1）渐开线基本蜗杆）渐开线基本蜗杆 齿面是渐开螺旋面，齿面是渐开螺旋面， 造形误差为零；造形误差为零； 端面齿形：渐开线端面齿形：渐开线 轴向齿形：曲线轴向齿形：曲线 制造较为困难。制造较为困难。（2）阿基米德基本蜗杆）阿基米德基本蜗杆 齿面是阿基米德螺旋面，齿面是阿基米德螺旋面， 会产生一定的造形误差，会产生一定的造形误差， 端面齿形：端面齿形：阿基米德螺线阿基米德螺线 轴向齿形：直线轴向齿形：直线 制造比较容易。制造比较容易。 轴向截形应与渐开线蜗杆轴向截形应与渐开线蜗杆 齿形在分度圆处相切，即齿齿形在分度圆处相切，即齿 形角应是渐开线蜗杆分度圆形角应是渐开线蜗杆分度圆 处

12、的齿形角。处的齿形角。2. 齿轮滚刀的结构和类型齿轮滚刀的结构和类型（1）整体齿轮滚刀）整体齿轮滚刀 高速钢材料高速钢材料 套装式结构套装式结构 轴肩与内孔同心轴肩与内孔同心 装刀检测径跳装刀检测径跳 多为零前角多为零前角 顶刃后角顶刃后角1012 侧刃后角大约侧刃后角大约3 齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高；齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高； 粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。（2）镶齿齿轮滚刀）镶齿齿轮滚刀 齿轮模数较大时，做成齿轮模数较大时，做成镶齿结构，既节约高速钢，镶齿结构，既节约高速钢，又使刀片易锻造，提高性

13、能又使刀片易锻造，提高性能和使用寿命。和使用寿命。（3）硬质合金滚刀）硬质合金滚刀 用于小模数齿轮或精加工用于小模数齿轮或精加工硬齿面齿轮，代替磨齿。硬齿面齿轮，代替磨齿。 常采用大的负前角，可达常采用大的负前角，可达30453. 齿轮滚刀的合理使用齿轮滚刀的合理使用（1）齿轮滚刀结构参数分析）齿轮滚刀结构参数分析 1）容屑槽形式）容屑槽形式 直槽直槽 制造方便，但制造方便，但 左右侧刃前角不等，左右侧刃前角不等， 零度前角直槽滚刀零度前角直槽滚刀 左侧刃前角小于零，左侧刃前角小于零， 04时采用。时采用。螺旋槽螺旋槽 04时采用时采用为使左右侧刃前角相等，为使左右侧刃前角相等，让螺旋槽垂直于

14、滚刀螺让螺旋槽垂直于滚刀螺纹，即纹，即k = 02）滚刀直径和螺旋升角）滚刀直径和螺旋升角 滚刀直径滚刀直径螺旋升角螺旋升角0造形误差造形误差；圆周齿数；圆周齿数 但滚刀直径过大，相同速度下转速降低，生产率降低，刀但滚刀直径过大，相同速度下转速降低，生产率降低，刀 坯锻造难度增大，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。坯锻造难度增大，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。3）齿轮滚刀的头数）齿轮滚刀的头数 滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。 单头滚刀，单头滚刀， 0小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁；小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁； 多头滚刀，多头滚刀， 0大

15、，造形误差大，但生产率高。大，造形误差大，但生产率高。 精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的（2）滚刀的合理使用）滚刀的合理使用 1）齿轮滚刀的磨损和窜刀）齿轮滚刀的磨损和窜刀 各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长 度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的45倍。倍。2）齿轮滚刀螺旋方向的选择）齿轮滚刀螺旋方向的选择 齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角

16、10时，滚刀做成右旋；时，滚刀做成右旋； 10时，滚刀螺旋方向应时，滚刀螺旋方向应与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷3）滚刀的刃磨和检验）滚刀的刃磨和检验 刃磨后必须保证前角不变；检验前刀面与滚刀轴线的平刃磨后必须保证前角不变；检验前刀面与滚刀轴线的平行度（直槽）或前刀面导程误差（螺旋槽）；容屑槽的圆行度（直槽）或前刀面导程误差（螺旋槽）；容屑槽的圆周齿距误差；前刀面径向性误差。周齿距误差；前刀面径向性误差。（二）插齿刀（二）插齿刀 1.插齿刀的分类和用途插齿刀的分类和用途 （1）标准直齿插齿刀）标准直齿插齿刀 盘形插齿刀盘

17、形插齿刀 加工外齿轮和大径内齿轮加工外齿轮和大径内齿轮 75、100、125、160、200 碗形插齿刀碗形插齿刀 加工多联齿轮和内齿轮，有加工多联齿轮和内齿轮，有50、75、100、125mm。 锥柄插齿刀锥柄插齿刀 加工内齿轮，有加工内齿轮，有25mm(m12.75)、38mm (m13.75)（2）斜齿插齿刀）斜齿插齿刀 盘形插齿刀盘形插齿刀100 ；锥柄插齿刀锥柄插齿刀38,均有均有15和和23两种。两种。（3）人字齿轮插齿刀）人字齿轮插齿刀 加工无空刀槽的人字齿轮，加工无空刀槽的人字齿轮， 有有100 、150、180,为为30。2. 插齿刀的齿面形状插齿刀的齿面形状 插齿刀往复运动

18、时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮产形齿轮 直齿插齿刀切削刃的端面投影就是产形齿轮的直齿插齿刀切削刃的端面投影就是产形齿轮的端面齿形，必端面齿形，必 须是渐开线。须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。插齿刀有插齿刀有顶刃后角和顶刃后角和 侧刃后角，侧刃后角，重磨后顶圆重磨后顶圆直径和分圆齿厚减小。直径和分圆齿厚减小。不同端剖面应是变位量不同端剖面应是变位量不同的变位齿轮，新刀不同的变位齿轮，新刀变位量最大，重磨后逐变位量最大，重磨后逐渐减小。渐减小。O-O剖面剖面变位变位量为零称为原始剖面，量为零称为原始剖面，具有标准齿形。具有标准齿形。 插齿刀实质上是个插齿刀实质上是个变变位齿轮变变位齿轮插齿刀的两侧面是两个插齿刀的两侧面是两个旋向相反的渐开螺旋面，旋向相反的渐开螺旋面，即两侧切削刃分别绕刀具即两侧切削刃分别绕刀具轴线作螺旋运动形成的螺轴线作螺旋运动形成的螺旋面，也就是斜齿轮的齿旋面，也就是斜齿轮的齿面，制造容易，精度高。面，制造容易，精度高。任意端剖面的变位系数任意端剖面的变位系数 x0=b0tgp/m任意剖面的分圆齿厚任意剖面的分圆齿厚 s0= s02 b0tg0 又又 s