第十一章-齿轮刀具

第十一章齿轮刀具知识点：滚齿与滚刀（掌握）插齿与插齿刀（掌握）铣齿与铣刀（掌握）剃齿、珩齿、挤齿、剃齿（了解）

一、常用齿形加工方法齿形加工方法成形法—采用与被加工齿轮齿槽形状相同的刀刃成形刀具来进行加工，如：指状铣刀铣齿、盘形铣刀铣齿、齿轮拉刀拉齿和成形砂轮磨齿

展成法—使齿轮刀具和齿坯严格保持一对齿轮啮合的运动关系来进行加工，如：滚齿、插齿、剃齿、珩齿、挤齿和磨齿

12个精度等级8级或8级精度以下的齿轮

对于不淬硬的齿轮用滚齿或插齿即可满足加工要求；对于淬硬齿轮可采用滚（或插）——齿端加工——齿面热处理——修正内孔的加工方案。热处理前的齿形加工精度应比图样要求提高一级。6～7级精度的齿轮对于淬硬齿面的齿轮可以采用滚（插）齿——齿端加工——表面淬火-校正基准——磨齿，这种方案加工精度稳定；也可以采用滚（插）——剃齿或冷挤——表面淬火——校正基准——-内啮合珩齿的加工方案，此方案加工精度稳定，生产率高。5级精度以上的齿轮一般采用粗滚齿-精滚齿-表面淬火-校正基准—粗磨齿-精磨齿的加工方案。大批量生产时也可采用粗磨齿-精磨齿-表面淬火-校正基准-磨削外珩自动线的加工方案。这种加工方案的齿轮精度可稳定在5级以上，且齿面加工纹理十分错综复杂，噪声极低，是品质极高的齿轮。

二、齿形加工方案的选择

三.铣齿9级以下精度，表面粗糙度Ra值6.3~3.2m≥8特点：（1）成本低（2）加工精度低（3）生产率低指状铣刀加工盘铣刀加工铣刀旋转，工件进给分度、断续切削。适用于加工大模数m>10

的齿轮和人字齿轮。渐开线形状随齿数变化。要想获得精确的齿廓，加工一种齿数的齿轮就需要一把刀具。这在工程上是不现实的。进给分度分度切削ω切削ω进给盘形齿轮铣刀的分类与刀号盘形齿轮铣刀是按成形法加工齿轮的刀具。铣刀廓形应按被切齿槽的廓形确定。为了铣出正确的齿形，每一种模数，或每一个压力角，或每一个齿数的齿轮，都应相应地设计与制造一把铣刀。这样既不方便又不经济。为了减少刀具制造的数量，方便刀具的管理。对标准模数铣刀，当模数m≤8mm时，每种模数由八把（八个刀号）组成一套；当模数m>8mm时，则十五把组成一套。每把刀号的铣刀用于加工某一齿数范围的齿轮。四.插齿8~7级精度，表面粗糙度Ra值1.6插齿刀可以加工直齿轮、斜齿轮、内齿轮、塔形齿轮、人字齿轮和齿条等，是一种应用很广泛的齿轮刀具。作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0齿轮插刀加工

齿轮插刀共轭齿廓互为包络线切削运动ωω0范成运动让刀运动机床加工演示盘形插齿刀：加工外齿轮和大径内齿轮碗形插齿刀：加工多联齿轮和内齿轮锥柄插齿刀：加工内齿轮

插齿刀有三个精度等级：AA级适用于加工6级精度齿轮；A级适用于加工7级精度的齿轮；B级适用于加工8级精度的齿轮。插齿刀一般用高速钢制造，中、小模数的也有用硬质合金制造的。五.滚齿滚齿是应用一对螺旋圆柱齿轮的啮合原理进行加工的，如图所示。所用刀具称为齿轮滚刀。滚齿是齿形加工中生产率较高、应用最广的一种加工方法。滚齿加工通用性好，既可加工圆柱齿轮，又可加工蜗轮；既可加工渐开线齿形又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工小模数、小直径齿轮，又可加工大模数、大直径齿轮。

1.齿轮滚刀齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具。可以加工标准的直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，也可以加工各种变位齿轮。齿轮滚刀加工齿轮的模数可从0.1mm到40mm。同一把齿轮滚刀可以加工模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。2.齿轮滚刀的工作原理齿轮滚刀加工过程中，滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮，同被加工齿轮成空间交轴螺旋齿轮啮合。滚刀轴线安装成与被加工齿轮端面倾斜一个角度。切削时，滚刀回转形成主运动，同时工件轴线方向移动以切出全齿长。滚刀转一转，工件相应转过一个齿（单头滚刀时）或数个齿（多头滚刀时），以形成展成运动和圆周进给运动。加工斜齿轮时，还应给工件一个附加转动。作者：潘存云教授滚刀进给进给ω0ωvωω0范成运动γ滚刀倾斜tt滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿轮齿条啮合传动ω0切削

齿轮滚刀被加工齿轮机床加工演示3.齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀是一个蜗杆状刀具，在圆周上等分地开有若干垂直于蜗杆螺旋方向（或平行于滚刀轴线方向）的沟槽，经过齿形铲背，使刀齿具有正确的齿形和后角，再加以淬火和刃磨前刀面，就形成了一把齿轮滚刀。齿轮滚刀由若干圈刀齿组成，每个刀齿都有一个顶刃和左右两个侧刃，顶刃和侧刃都具有一定的后角。刀齿的两侧刃分布在螺旋面上，这个螺旋面所构成的蜗杆称为滚刀的基本蜗杆。渐开线基本蜗杆齿面是渐开螺旋面，造形误差为零；端面齿形：渐开线，轴向齿形：曲线；制造较为困难。阿基米德基本蜗杆齿面是阿基米德螺旋面，会产生一定的造形误差，端面齿形：阿基米德螺线，轴向齿形：直线；制造比较容易。4.齿轮滚刀的种类、精度等级及应用整体齿轮滚刀：高速钢材料，套装式结构，轴肩与内孔同心，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。镶齿齿轮滚刀：齿轮模数较大时，做成镶齿结构，既节约高速钢，又使刀片易锻造，提高性能和使用寿命。齿轮滚刀的容屑槽可分为螺旋槽和直槽两类。滚刀有AA、A、B、C四种精度等级，分别加工7、8、9、10级精度的齿轮，要加工更高精度的齿轮需用超高精度的AAA级滚刀。6.齿轮滚刀的选择与安装选择标准齿轮滚刀时，滚刀的模数与齿形角应与被加工齿轮的法向模数、法向齿形角相同；滚刀精度等级的选择也要与被加工齿轮所要求的精度等级相适应。滚刀的精度等级一般标记在滚刀端面上。滚刀安装到机床上以后，先要用千分表检查滚刀两端轴台的径向跳动量，使其不超过允许值，且两轴台的跳动方向和数值应尽可能一致，以免滚刀轴线在安装中产生偏斜。7.齿轮滚刀的重磨滚刀重磨应在专用滚刀刃磨机床上进行。也可以在万能工具磨床上安装专用夹具来进行。专用夹具使滚刀作螺旋运动并精密分度。对直槽滚刀，可用机床工作台使滚刀作直线运动，专用夹具只起分度作用。8.插齿、滚齿与铣齿的比较（1）插齿和滚齿精度相当，都高于铣齿（2）插齿齿面表面粗糙度Ra值小（3）生产率：滚齿>插齿>铣齿（4）插齿刀和滚齿刀加工齿轮齿数范围大

六.剃齿7~6级精度，表面粗糙度Ra值0.8~0.4剃齿加工相当于一对交错轴斜齿轮啮合传动过程，剃齿刀实质上是一个高精度的圆柱斜齿轮，并且在齿侧面上沿齿向做出了许多小的凹形容屑槽而形成切削刃。剃齿时，剃齿刀安装在剃齿机床主轴上作旋转运动，工件安装在心轴上。剃齿刀与工件轴线交错成一定角度，由剃齿刀带动工件自由转动并模拟一对斜齿轮作双面无侧隙啮合运动，同时剃齿刀对工件施加一定压力，在啮合过程中二者沿齿向和齿形面均产生相对滑移，利用剃齿刀沿齿向开出的侧面凹槽切削刃沿工件齿向切去一层很薄的金属。我国剃齿刀的精度标准有A级和B级两个精度等级，A级用于加工6级齿轮，B级用于加工7级齿轮。七.挤齿齿轮冷挤过程是挤轮与工件之间在一定压力下按无侧隙啮合的自由对滚过程，是按展成原理的无切削加工生产率高精度高：6级精度齿面的表面粗糙度值小:Ra0.04～0.1挤轮寿命长且成本低挤多联齿轮时不受限制

八.珩齿7~6级精度，表面粗糙度Ra值1.6~0.4珩齿的运动与剃齿基本相同，即珩轮带动工件高速正反转；工件沿轴向往复运动及工件的径向进给运动。所不同的是其径向进给是在开车后一次进给到预定位置。因此，珩齿开始时齿面压力较大，随后逐渐减少，直至压力消失时珩齿便结束。（1）珩齿后表面质量较好（2）珩齿后的表面粗糙度值减少（3）珩齿修正误差能力低九.磨齿1.成形法磨齿6~3级精度，表面粗糙度Ra值0.8~0.2

2.展成法磨齿

①锥形（双斜边）砂轮磨齿

这种磨齿方法所用砂轮的齿形相当于假想齿条的一个齿廓，砂轮一边以高速旋转，一方面沿齿宽方向作往复移动，工件放在与假想齿条相啮合的位置，一边旋转，一边移动，实现展成运动。磨完一个齿后，工件还需作分度运动，以便磨削另一个齿槽，直至磨完全部轮齿。

采用这种磨齿方法磨齿时，形成展成运动的机床传动链较长，结构复杂，故传动误差较大，磨齿精度较低，一般只能达到5～6级。

②双碟形砂轮磨齿两片碟形砂轮倾斜安装后，就构成假象齿条的两个齿面。磨齿时，砂轮在原位高速旋转；展成运动——工件的往复移动和相应的正反转动是通滑座和滚圆盘钢带实现。工件通过工作台实现轴向的慢速进给运动F以磨出全齿宽。当一个齿槽的两侧齿面磨完后，工件快速退离砂轮，经分度机构分齿后，再进入下一个齿槽反向进给磨齿。

这种磨齿方法中展成运动传动环节少，传动运动精度高，是磨齿机精度最高的一种，加工精度可达４级。但由于碟形砂轮刚性较差，每次进给磨去的余量很少，所以生产率较低。③蜗杆砂轮磨齿如图所示，这是新发展起来的连续分度磨齿机，加工原理和滚齿相似，只是相当于将滚刀换成蜗杆砂轮。砂轮的转速很高，一般为2000r/min，砂轮转一周，齿轮转过一个齿，工件转速也很高，而且可以连续磨齿，因此，磨齿效率很高，一般磨削一个齿轮仅需几分钟。磨齿精度比较高，一般可以达到5～-6级。

④大平面砂轮磨齿如图所示是用大平面砂轮端面磨齿的方法。一般砂轮直径达到400～800mm，磨齿时不需要沿齿槽方向的进给运动磨齿的展成运动由两种方式实现：一种是采用滚圆盘钢带机构，另一种是用精密渐开线凸轮。采用渐开线凸轮磨齿时，砂轮的工作端面垂直放置