12-第十二章-切齿刀具解读课件

金属切削原理与刀具教师冯和平信条困难多一点进步可能大一点第12章切齿刀具切齿刀具

齿轮滚刀插齿刀剃齿刀第12章切齿刀具切齿刀具：切削齿轮、蜗轮、链轮和花键的刀具重点：切削渐开线圆柱齿轮的铣刀、滚刀、插齿刀的工作原理和选择使用方法第12章切齿刀具分类按成形原理分为：

1.成形法切齿刀具：利用与被加工齿轮齿槽截形相一致的刀具齿形，在齿坯上加工齿面。2.展成法（范成法）切齿刀具：刀具与工件模拟一对齿轮（或齿轮与齿条）作啮合运动（范成运动），在运动过程中，刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形。按加工齿轮的类型分为：切削渐开线圆柱齿轮的刀具切削蜗轮的刀具切削锥齿轮的刀具切削非渐开线圆柱齿轮的刀具成形法切齿刀具铣齿(gearmilling)

仿形法加工齿轮时，刀具的形状与齿轮的齿槽形状相同。用一般铣床即可以铣去齿槽的金属而形成齿轮的轮齿。拉刀拉齿(gearbroaching)

拉刀拉齿主要用来拉削内齿轮，拉刀的最终形状与齿轮的完整的齿槽空间相同，它是仿形法加工的一种，因拉刀的制造成本高，故它适用于批量生产的情况。冲压齿轮

冲头的形状与完整的齿轮或完整的齿槽的形状相同，它可以冲压出外齿轮，也可以冲压出内齿轮。它适用于批量生产。在刨床或插床上用成形刀具刨削或插削齿轮。铣齿(gearmilling)指形齿轮铣刀特点：精度效率低适用：单件小批或修配加工大模数(m=10-100mm)直齿斜齿和人字齿轮成形齿轮铣刀特点：精度效率低适用：单件小批或修配工作在铣床上用盘形或指形齿轮铣刀铣削齿轮，加工时，刀具作快速的切削运动（旋转运动或直线运动），并沿齿槽作进给运动，就可切出齿槽。加工完一个齿槽后，工件分度转动一个齿距，再加工另一齿槽，直至切出全部齿槽。展成法（范成法）切齿刀具齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具实现连续加工。用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。12.2齿轮铣刀渐开线的弯曲程度随基圆直径的变化而变化，从理论上讲，基圆直径一有变化，应重新制作一把铣刀，以适应在某一基圆上的渐开线正确性需要。实际生产中，为减少铣刀数量，一般都用8把一套的圆片齿轮铣刀。轮齿上的渐开线形状，主要就山这些铣刀刀刃形状来保证。刃具厂生产的铣刀，每把都按该号中齿数最少的齿轮形进行生产。如1号刀按12齿的渐开线制造，4号按21齿制造等。因此如要铣32齿的齿轮，若5号刀己损坏时，则可用6号刀代用，而不宜使用4号刀，因6号刀的渐开线形状与32齿仅相差3齿，而4号刀却要相差11齿。显然，前者所产生的渐开线形状误差比后者小。铣削斜齿轮、锥齿轮，铣刀号要按当量齿数选择。公式12-1，12-212.2齿轮铣刀安装装夹铣刀要特别注意其轴向摆动及卧铣刀杆中心线对工件轴心线的垂直度。若摆动过大，可在垫圈与铣刀侧面间垫纸或将铣刀及垫圈分别适当转动一个角度进行调整。否则，这些因素也会影响渐开线形状的正确性。12.3插齿刀插齿刀是利用一对齿轮啮合的原理来实现齿形加工的。插齿刀就是一个具有切削刃的齿轮。加工斜齿轮，2者螺旋角大小相等、方向相反。12.3.1插齿刀工作原理主要运动有：

①主运动：即插齿刀的直线往复运动。

②分齿运动：即为插齿刀与工件各绕自身轴线旋转的啮合运动，运动关系为：

③径向进给运动：插齿刀的向工件的径向进给运动，以切出工件的轮齿的齿长。

④让刀运动：在插齿刀返回时，工件相对于插齿刀的径向退让运动。以避免刀面与已加工表面发生摩擦。工件的模数压力角取决于产形齿轮的模数压力角，齿数取决于传动比。12.3.2插齿刀结构分析插齿刀基本参数：m、z0、

0，d=mz0,db0=mz0cos0

由于后角存在，刃磨后，工作截面不同，为保证齿形是同一基圆的渐开线，插齿刀不同端面应作成不等位移系数的变位齿轮。x=x0m=btanpax0=btanpa/m12.3.2插齿刀结构分析插齿刀端面是渐开线柱剖面是阿基米德螺旋线，两侧螺旋方向相反。考虑前后角的影响，插齿刀原始齿形角略大。标准插齿刀切削角度P19512.3.2插齿刀合理使用

12.3.2插齿刀选用校验12.3.2插齿刀选用校验与安装变位系数越大，越易发生过渡曲线干涉变位系数越小，被切齿轮齿数越少，越易发生根切。变位系数越小，被切齿轮齿数越多，越易发生顶切。变位系数测定12-15，16，17安装安装精度与工件精度相适应。12.4齿轮滚刀工作原理：一对螺旋齿轮啮合，滚刀是具有切削刃的螺旋齿轮。三种运动：

①主运动：即滚刀的旋转运动n0。

②分齿运动：保证滚刀转速和被切齿轮转速之间啮合关系的运动。

③垂直进给运动：滚刀沿被切齿轮的轴轴线方向作垂直进给运动。

特点：

①与铣齿相比，齿形精度高，精滚加工可加工出6级精度的齿轮。

②可以用同一模数的滚刀，加工相同模数的各种不同齿数的圆柱齿轮。

③连续切削，加工过程平稳，生产率高。

④使用范围广。但不能加工内齿轮、人字齿轮和相距太近的多联齿轮。

12.4.1滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角为了切出准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的“啮合”位置，即保证滚刀刀齿的排列方向与齿轮齿槽方向一致，从而加工出一定螺旋角的齿轮齿槽。为此，在加工齿轮前须将滚刀轴线相对于齿轮顶面偏转一定的角度进行安装，该偏转角称为滚刀安装角，用δ表示。滚刀安装角δ的大小和方向不仅与滚刀螺旋升角ω大小和方向有关，还与被加工齿轮的螺旋角β的大小和方向有关，这就给滚刀的实际调整安装带来了不便。介绍“八字口诀”，来帮助滚刀的调整安装。12.4.1滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角

当滚刀的螺旋升角z0的旋向与齿轮螺旋角β的旋向相同时，滚刀安装角的大小为β-z0；

当滚刀的螺旋升角ω的旋向与齿轮螺旋角β的旋向不同时，滚刀安装角的大小为β+z0。

滚刀安装角的偏转方向：当加工右旋齿轮时，滚刀逆时针偏转；当加工左旋齿轮时，滚刀顺时针偏转。口诀：“同减异加，右逆左顺。”

同减异加：是指当滚刀的螺旋升角z0的旋向与齿轮的螺旋角β的旋向相同时，滚刀安装角计算公式取“-”号；当滚刀的螺旋升角z0的旋向与齿轮的螺旋角β的旋向不同时，滚刀安装角计算公式取“+”号。右逆左顺：是指当加工右旋齿轮时，滚刀逆时针偏转安装角；加工左旋齿轮时，滚刀顺时针偏转安装角。12.4.1滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角例如：用z0＝2°的左旋滚刀加工β＝20°的左旋齿轮时，则对照口诀用“同减”和“左顺”来确定。即：滚刀的安装角大小为＝β-z0＝20°-2°＝18°，方向为顺时针偏转。又如：用z0＝2°的左旋滚刀加工β＝20°的右旋齿轮时，则对照口诀用：“异加”和“右逆”来计算和偏转。即：滚刀的安装角大小为＝β＋z0＝20°＋2°＝22°，方向为逆时针偏转。加工直齿轮时，因β＝0°，则滚刀安装角δ为：

δ＝±z0

其偏转方向决定于滚刀的螺旋升角z0的旋向，即左旋时逆时针偏转z0，右旋时顺时针偏转z0，此时不必用以上口诀。12.4.1滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角12.4.2滚刀产形蜗杆渐开线蜗杆阿基米德蜗杆法向直廓蜗杆渐开线蜗杆特点：精度高；应用：精加工高精度齿轮；加工：如将刀具切削平面平行于蜗杆轴线且与某一圆柱(称基圆柱)相切，这样加工出的蜗杆在垂直于轴线的剖面与齿廓交线为渐开线，称渐开线蜗杆。这种蜗杆的齿面可以用平面砂轮磨削，见图b，从而可以获得较高的制造精度，适用于成批生产和大功率高速传动。由于轴向剖面不是直线，径向铲齿代替轴向铲齿，因此制造与检测有一定困难。可用平面砂轮磨削,制造精度高,适于批量生产及大功率高速传动.但需用专用机床磨削,需要专门检测仪器检验。轴向铲齿径向铲齿轴向铲齿铲齿时，滚刀旋转，铲床拖板带动铲刀以滚刀基本蜗杆导程为进给量做轴向进给，使铲刀沿基本蜗杆螺旋面前进。同时，小拖板带动做轴向铲齿运动。退刀空间有限，实际生产应用较少。径向铲齿铲齿时，滚刀旋转，铲床拖板带动铲刀径向进给。渐开线蜗杆阿基米德蜗杆特点：精度较高，有理论误差，但比较小。制造与检测：制造检测工艺简单，可径向铲齿代替轴向铲齿应用：广泛阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆形成与螺纹相同。它本质就是T形螺纹。在切制时，刀刃平面通过蜗杆轴线，这样加工出的蜗杆在垂直其轴线剖面与齿廓的交线是阿基米德螺旋线；在通过轴线的剖面内，齿廓为直线。以此为滚刀加工出的蜗轮，在中间平面(通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面)内，齿形为渐开线。蜗轮与蜗杆在中间平面上相似于渐开线齿轮与齿条的啮合。

法向直廓蜗杆特点：精度低，比阿基米德蜗杆理论误差大应用：大模数、大导程、多头粗加工工艺：工艺简单，工艺显微镜投影法测量法向齿形角。法向直廓蜗杆在法剖面中具有直线齿形的T形螺纹。当蜗杆导程角较大时，将刀具的切削平面放在齿廓的法面内，这样切出的蜗杆，法向齿廓为直线，轴向齿廓为曲线。垂直于轴线的剖面与齿廓交线为延伸渐开线，故也称延伸渐开线蜗杆。存在理论误差。即使修正也存在很大误差。比阿基米德蜗杆理论误差大12.4.3阿基米德滚刀结构参数与选用阿基米德滚刀结构12.4.3阿基米德滚刀结构参数与选用阿基米德滚刀参数：切削参数齿形参数结构参数切削参数前面参数：前角；容屑槽螺旋角。0前角滚刀制造检验刃磨方便，误差小。正前角滚刀改善切削条件，提高切齿精度和效率，但引起齿形误差。硬质合金滚刀采用负前角容屑槽：直槽.螺旋槽切削参数：前角；容屑槽螺旋角直槽：制造检验刃磨方便方便，但左右2侧刃前角不相等。当小于5度时，对滚刀性能、耐用度、加工精度没有多大影响，。螺旋槽：z0

大于5度时，滚刀应用螺旋槽。一般容屑槽与产形蜗杆螺纹垂直k=-z0。当滚刀为右旋时，容屑槽为左旋。切削刃工作条件一致。切削参数：前角；容屑槽螺旋角

前角与螺旋槽组合与应用切削参数：后面参数滚刀后面都是阿基米德螺旋面，铲齿后不影响齿形，只是发生了位移，因此齿轮滚刀实质是：变位螺旋齿轮。滚齿时可调节与齿坯啮合的中心距，仍能加工出符合要求的渐开线齿轮。顶刃后角10°~12°侧刃后角4°左右滚刀齿形参数滚刀齿形参数：模数齿形角齿高滚刀产形蜗杆法向模数、齿形角应与被切齿坯的法向模数、分圆压力角相等，其它参数按齿轮标准计算。滚刀结构参数定位结构参数：重点是增大滚刀外径的优点.标准滚刀：齿轮滚刀GB6083-85(Ⅰ型)da：63~200

齿轮滚刀GB6083-85(Ⅱ型)da：15~50刀齿参数:容屑槽参数端面齿槽参数分圆参数滚刀端面打印：z0、mn

、精度等级滚刀精度等级AAA—6级以上精度齿轮AA—6~7级精度齿轮A——7~8级精度齿轮B——8~9级精度齿轮C——10级以下精度齿轮12.3.4其它齿轮滚刀简介自学12.3.5滚刀的