模块二金属切削加工 课题七 齿轮加工

1、模块二金属切削加工模块二金属切削加工课题五课题五 齿轮加工齿轮加工知识点知识点技能点技能点一一. 课题分析课题分析 齿轮是机械传动中的重要零件，它具有传动比准确、传动齿轮是机械传动中的重要零件，它具有传动比准确、传动力大、效率高、结构紧凑、可靠性好等优点，应用极为广泛。随力大、效率高、结构紧凑、可靠性好等优点，应用极为广泛。随着科学技术的发展，对齿轮的传动精度和圆周速度等方面的要求着科学技术的发展，对齿轮的传动精度和圆周速度等方面的要求越来越高，因此，齿轮加工在机械制造业中占有重要的地位。越来越高，因此，齿轮加工在机械制造业中占有重要的地位。 一一. 相关知识相关知识1、齿形加工方法、齿形加工

2、方法（1）仿形法式）仿形法式（2）展成法（范成法）展成法（范成法） 用与被切齿轮的齿槽形状相同或非常近似的刀用与被切齿轮的齿槽形状相同或非常近似的刀具切出齿形的方法。如铣齿、成形法磨齿等。具切出齿形的方法。如铣齿、成形法磨齿等。 利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等 铣齿是用成形铣刀在万能卧式铣床上进行的。铣齿是用成形铣刀在万能卧式铣床上进行的。（a）盘状铣刀）盘状铣刀 （b）指状铣刀）指状铣刀l铣刀装在刀杆上旋转作主运动，工件紧固在心轴上，心轴铣刀装在刀杆上旋转作主运动，工件紧固在

3、心轴上，心轴安装在分度头和尾座顶尖之间随工作台作直线进给运动。安装在分度头和尾座顶尖之间随工作台作直线进给运动。l每铣完一个齿槽，铣刀沿齿槽方向退回，用分度头对工件每铣完一个齿槽，铣刀沿齿槽方向退回，用分度头对工件进行分度，然后再铣下一个齿槽，直至加工出整个齿轮。进行分度，然后再铣下一个齿槽，直至加工出整个齿轮。盘状铣刀盘状铣刀 指状铣刀指状铣刀l 生产中，把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组，同一生产中，把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组，同一组只用一个刀号的铣刀加工。为了保证铣出的齿轮在啮合组只用一个刀号的铣刀加工。为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿时

4、不致卡住，各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作的。为此，各号铣刀加工范围内的齿轮轮的齿槽轮廓制作的。为此，各号铣刀加工范围内的齿轮除最小齿数的外，其它齿数的齿轮，只能获得近似的齿形，除最小齿数的外，其它齿数的齿轮，只能获得近似的齿形，产生齿形误差。产生齿形误差。l另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。刀刀 号号1 12 23 34 45 56 67 78 8加工的齿数加工的齿数范围范围1212131314141616171720202121252526263434353554545555134134135135以上以上（1 1

5、）成本较低）成本较低 齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。（2 2）生产率低）生产率低 铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。（3 3）齿形误差较大，加工精度低。）齿形误差较大，加工精度低。（4 4）铣齿不但可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮）铣齿不但可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮, ,还还可以加工齿条、锥齿轮及涡轮等。可以加工齿条、锥齿轮及涡轮等。（5 5）适用

6、于单件小批生产或维修工作中加工精度不高的）适用于单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮。低速齿轮。（6 6）铣齿的加工精度为）铣齿的加工精度为9 9级或级或9 9级以下，齿面粗糙度值级以下，齿面粗糙度值R Ra a为为6.36.33.2m3.2m。 滚齿是利用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，其滚齿是利用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，其滚切原理是刀具和工件的运动相当于一对蜗杆与蜗轮的合滚切原理是刀具和工件的运动相当于一对蜗杆与蜗轮的合啮原理。啮原理。（三）滚齿（三）滚齿齿轮滚刀齿轮滚刀 滚刀相当于一个蜗杆，为了形成切削刃，在垂直滚刀相当于一个蜗杆，为了形成切削刃，在垂直于螺旋线的方

7、向，开出沟槽，并经铲齿，使刀具有前于螺旋线的方向，开出沟槽，并经铲齿，使刀具有前角和后角，成为齿轮滚刀。角和后角，成为齿轮滚刀。 1.1.主运动主运动 滚刀的旋转运动。滚刀的旋转运动。l2.2.分齿运动分齿运动 滚刀与齿坯之滚刀与齿坯之间强制保持一对螺旋齿轮啮间强制保持一对螺旋齿轮啮合运动关系的运动。合运动关系的运动。l分齿运动由滚齿机的传动系分齿运动由滚齿机的传动系统来实现，齿坯的分度是连统来实现，齿坯的分度是连续的。续的。l3.3.垂直进给运动垂直进给运动 为切出整为切出整个齿宽，滚刀需要沿工件的个齿宽，滚刀需要沿工件的轴向作进给移动，即为垂直轴向作进给移动，即为垂直进给运动。进给运动。l

8、4.4.径向进给运动。径向进给运动。滚齿的切削运动滚齿的切削运动 l（1 1）滚刀的通用性好）滚刀的通用性好 一把滚刀可以加工与其一把滚刀可以加工与其模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。l（2 2）齿形精度及分度精度高）齿形精度及分度精度高 一般为一般为8-78-7级，级，RaRa值为值为3.23.20.8 m. 0.8 m. l（3 3）生产率高）生产率高 滚齿的整个切削过程是连续的。滚齿的整个切削过程是连续的。l一般比铣齿和插齿高一般比铣齿和插齿高. .l（4 4）加工成本高）加工成本高 滚齿需要专用机床滚齿需要专用机床, ,滚刀的滚刀的制作比铣刀、插齿刀困

9、难，价格较高。制作比铣刀、插齿刀困难，价格较高。l滚齿应用范围较广，可加工直齿、斜齿滚齿应用范围较广，可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮等，但不能加工内齿轮圆柱齿轮和蜗轮等，但不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。和相距太近的多联齿轮。l插齿插齿 则则是在插齿机上用是在插齿机上用插齿刀加工齿形的过程。插齿刀加工齿形的过程。l其原理是刀具和工件的其原理是刀具和工件的运动相当于一对圆柱齿运动相当于一对圆柱齿轮传动。轮传动。l插齿刀是一个是用高速插齿刀是一个是用高速钢制造并磨出切削刃的钢制造并磨出切削刃的齿轮齿轮 （四）插齿（四）插齿l1.1.主运动主运动 即插齿刀的上下往复直线运动。即插齿刀的上下往复直

10、线运动。向下为切削行程，向上的返回行程是空行向下为切削行程，向上的返回行程是空行程。程。l2.2.分齿运动分齿运动 插齿刀和齿坯之间被强制的插齿刀和齿坯之间被强制的啮合运动，也称为展成运动。保持一对传啮合运动，也称为展成运动。保持一对传动齿轮的速比关系，即：动齿轮的速比关系，即：n nw w/n/n0 0 = z= z0 0/z/zw wl3.3.径向进给运动径向进给运动 即插齿刀逐渐向工件中即插齿刀逐渐向工件中心移动的运动，以切出全齿高。当进给到心移动的运动，以切出全齿高。当进给到要求的深度时，径向运动停止，分齿运动要求的深度时，径向运动停止，分齿运动继续进行，直到加工完成。继续进行，直到加

11、工完成。l4.4.让刀运动让刀运动 为了避免插齿刀在返回行程为了避免插齿刀在返回行程中，刀齿的后刀面与工件的齿面发生摩擦，中，刀齿的后刀面与工件的齿面发生摩擦，插齿刀返回时，齿坯沿径向让开一段距离；插齿刀返回时，齿坯沿径向让开一段距离；当切削行程开始前，齿坯恢复原位，这种当切削行程开始前，齿坯恢复原位，这种运动即为让刀运动。运动即为让刀运动。插齿切削运动插齿切削运动 l（1 1）插齿和滚齿的精度相当，且都比铣）插齿和滚齿的精度相当，且都比铣齿高。齿高。l（2 2）插齿和滚齿选择刀具时只要求刀具）插齿和滚齿选择刀具时只要求刀具的模数和压力角与被切齿轮一致，与齿数的模数和压力角与被切齿轮一致，与齿

12、数无关（最少齿数无关（最少齿数z z1717）。）。l（3 3）插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。）插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。l插齿多用于加工滚齿难插齿多用于加工滚齿难以加工的内齿轮、多联以加工的内齿轮、多联齿轮、带台阶齿轮、扇齿轮、带台阶齿轮、扇形齿轮、齿条及人字齿形齿轮、齿条及人字齿轮、端面齿盘等，但不轮、端面齿盘等，但不能加工蜗轮。能加工蜗轮。l剃齿是利用一对剃齿是利用一对交错轴斜齿轮啮交错轴斜齿轮啮合原理，在剃齿合原理，在剃齿机上机上“自由啮合自由啮合”的展成加工方法。的展成加工方法。（五）剃齿（五）剃齿 剃齿刀剃齿刀l工件用心轴装在机床工作台的工件用心轴装在机床工作台的两顶尖之间

13、，可以自由转动；两顶尖之间，可以自由转动；剃齿刀装在机床主轴上并带动剃齿刀装在机床主轴上并带动工件时而正转，时而反转，正工件时而正转，时而反转，正转时剃削轮齿的一个侧面，反转时剃削轮齿的一个侧面，反转时剃削轮齿的另一个侧面。转时剃削轮齿的另一个侧面。l剃齿刀轴线与工件轴线间的夹剃齿刀轴线与工件轴线间的夹角为角为0 0。此时，剃齿刀在啮合。此时，剃齿刀在啮合点点A A的圆周速度的圆周速度v v0 0可分解为沿工可分解为沿工件圆周切线方向的分速度件圆周切线方向的分速度v vw w（使使工件旋转）和沿工件轴线方向工件旋转）和沿工件轴线方向的分速度的分速度v v（使齿面间产生相对使齿面间产生相对滑动）

14、使剃齿刀从工件上切下滑动）使剃齿刀从工件上切下发丝状的极细切屑，从而提高发丝状的极细切屑，从而提高齿形精度和降低表面粗糙度值。齿形精度和降低表面粗糙度值。 l剃齿主要用来对调质和淬火前的直、斜齿圆柱齿轮进行精加工，剃齿主要用来对调质和淬火前的直、斜齿圆柱齿轮进行精加工，剃齿的精度取决于剃齿刀的精度。剃齿精度可达剃齿的精度取决于剃齿刀的精度。剃齿精度可达7 76 6级，齿面级，齿面粗糙度粗糙度R Ra a值为值为0.80.80.2m0.2m。l剃齿生产率高，一般剃齿生产率高，一般2 24min4min钟便可加工好一个齿轮。钟便可加工好一个齿轮。l剃齿机结构简单，操作方便，也可把铣床等设备改装成剃

15、齿机剃齿机结构简单，操作方便，也可把铣床等设备改装成剃齿机使用。使用。l剃齿刀制造较困难，剃齿不便于加工双联或多联齿轮的小齿轮剃齿刀制造较困难，剃齿不便于加工双联或多联齿轮的小齿轮等，使剃齿的应用受到一定限制。等，使剃齿的应用受到一定限制。l剃齿通常用于大批大量生产中的齿轮齿形精加工，在汽车、拖剃齿通常用于大批大量生产中的齿轮齿形精加工，在汽车、拖拉机及机床制造等行业中应用很广泛。拉机及机床制造等行业中应用很广泛。 珩齿珩齿 ：用珩磨轮在珩齿机：用珩磨轮在珩齿机上进行齿形精加工的方法，上进行齿形精加工的方法，其原理和方法与剃齿相同。其原理和方法与剃齿相同。 珩齿时，珩磨轮高速旋转珩齿时，珩磨轮

16、高速旋转（1000r/min1000r/min2000r/min2000r/min）, ,同时沿齿向同时沿齿向和渐开线方向产生滑动进和渐开线方向产生滑动进行切削，珩齿过程具有剃行切削，珩齿过程具有剃削、磨削和抛光的精加工削、磨削和抛光的精加工的综合作用，刀痕复杂、的综合作用，刀痕复杂、细密。细密。（六）珩齿（六）珩齿l珩齿适用于消除淬火后的氧化皮和轻微磕碰而珩齿适用于消除淬火后的氧化皮和轻微磕碰而产生的齿面毛刺与压痕，可有效地降低表面粗产生的齿面毛刺与压痕，可有效地降低表面粗糙度和齿轮噪音，对齿形精度改善不大。珩齿糙度和齿轮噪音，对齿形精度改善不大。珩齿后的表面粗糙度值后的表面粗糙度值R Ra

17、 a为为0.40.40.2m0.2m。l因珩齿余量很小，约为因珩齿余量很小，约为0.01mm0.01mm0.02mm,0.02mm,且多且多为一次切除，生产率很高，一般珩磨一个齿轮为一次切除，生产率很高，一般珩磨一个齿轮只需只需1min1min左右。左右。 l磨齿：用砂轮在磨磨齿：用砂轮在磨齿机上对齿轮进行齿机上对齿轮进行精加工的方法。精加工的方法。l按磨齿原理：成形按磨齿原理：成形法磨齿和展成法磨法磨齿和展成法磨齿。齿。（七）磨齿（七）磨齿l将砂轮靠外圆处的两侧修整成与工件齿间将砂轮靠外圆处的两侧修整成与工件齿间相吻合的形状，对已切削过的齿间进行磨相吻合的形状，对已切削过的齿间进行磨削。每磨

18、完一齿后，进行分度，再磨下一削。每磨完一齿后，进行分度，再磨下一个齿。个齿。 l可在花键磨床或工具磨床上进行，设备费可在花键磨床或工具磨床上进行，设备费用较低。用较低。l生产率较高，比展成法磨齿高近生产率较高，比展成法磨齿高近10倍。倍。l但砂轮修整较复杂，且也存在一定的误差。但砂轮修整较复杂，且也存在一定的误差。l在磨齿过程中砂轮磨损不均以及机床的分在磨齿过程中砂轮磨损不均以及机床的分度误差的影响，它的加工精度只能达到度误差的影响，它的加工精度只能达到6级。级。l展成法磨齿：锥形砂轮磨齿和双碟形砂轮磨齿。展成法磨齿：锥形砂轮磨齿和双碟形砂轮磨齿。l展成法磨齿生产率低，但加工精度高，一般可达展成法磨齿生产率低，但加工精度高，一般可达4 4级，表面粗糙度级，表面粗糙度R Ra a值在值在0.40.40.2m0.2m。所以，实际。所以，实际生产中它是齿面要求淬火的高