《金属切削与机床》课件第12章

第12章齿轮加工与齿轮加工机床12.1齿轮加工12.2

齿轮加工机床12.1齿

轮

加

工

12.1.1成形法加工

1．成形法加工原理成形法加工齿轮时，刀具的切削刃形状与被加工齿轮的齿槽横截面形状相同。这种成形刀具有单齿廓成形铣刀、多齿廓齿轮推刀及齿轮拉刀。

图12-1成形齿轮铣刀加工齿轮(a)盘形铣刀加工;(b)指状铣刀加工

2．成形齿轮铣刀及选用常用的成形齿轮刀具有盘形铣刀和指状铣刀，如图13-1所示。用模数盘铣刀加工齿轮时，齿轮的齿廓精度是由铣刀切削刃形状来保证的。当加工齿轮模数、压力角相同，而齿数不同时，齿槽形状各不相同。因此，要加工出准确的齿廓，每一个模数所对应的每一齿数的齿轮，就要相应地用一种形状的铣刀，这将使铣刀的数量非常多。在实际生产中为减少模数盘铣刀的数量，常用一把铣刀加工模数、压力角相同，齿数在一定范围的齿轮。标准模数盘铣刀的模数在0.3～8mm时，每套由8个号铣刀组成；模数在9～16mm时，每套由15个号铣刀组成。每个刀号所能加工的齿轮齿数范围如表12-1所示。

表12-1盘形齿轮铣刀刀号

标准齿轮铣刀的模数、压力角和加工齿数范围都标记在铣刀的端面上。由于每号铣刀的齿形均按所加工齿数范围内最少齿数的齿形设计的，因此，在加工该范围内其它齿数的齿轮时，就会产生一定的齿廓误差。单齿廓成形法一般用于单件、小批量生产和修配工作中，加工精度为IT12～IT9级，齿面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm的直齿、

斜齿和人字齿圆柱齿轮。

12.1.2展成法加工

1．滚齿原理与齿轮滚刀

1）滚齿原理滚齿是外啮合圆柱齿轮加工中应用最多的一种切齿方法。图12-2是用齿轮滚刀加工齿轮的原理图。滚刀外形酷似蜗杆，沿其轴向开出容屑槽，以形成前刀面及前角，经铲齿和铲磨，以形成后刀面与后角，如图12-2(a)所示。由于蜗杆的法向截面近似于齿条形状，当滚刀旋转时，就相当于一根齿条在移动。如果被切齿轮与移动齿条互相啮合并转动，滚刀切削刃的一系列连续位置的包络线就会形成被切齿轮的齿廓曲线，

如图12-2(b)所示。

图

12-2滚齿原理示意图

滚齿的成形运动是由滚刀的旋转运动和工件的旋转运动组成的复合运动（B11+B12），为了滚切出全总齿宽，滚刀还应有沿工件轴向的进给运动A2。滚齿的通用性较好，即一把滚刀可加工模数相同而齿数不同的直齿轮或斜齿轮。滚齿的加工尺寸范围也较大，从仪器仪表中的小模数齿轮到矿山和化工机械中的大型齿轮均可加工。滚齿可用于齿形的粗加工和半精加工，也可用于精加工。当用AA级齿轮滚刀和高精度滚齿机时，可直接加工出7级精度以上的齿轮。滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，由于参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面质量不高。为提高加工精度和齿面质量，宜将粗、精滚齿分开。精滚加工余量一般为0.5～1mm，

且应取较高的切削速度和较小的进给量。

2）齿轮滚刀滚刀实质上是一个螺旋齿圆柱齿轮，因其齿数很少，螺旋角很大，所以外形像一个蜗杆，如图13-3所示。一般称滚刀齿数为头数，并以螺旋升角代替螺旋角。滚齿时，

滚刀与被加工齿轮相当于一对空间交错轴的斜齿轮啮合。

图

12-3齿轮滚刀

滚刀虽然形似蜗杆，但作为刀具它必须具有容屑槽和前、后角。沿滚刀纵向开槽以形成容屑槽、前刀面和切削刃。容屑槽方向与滚刀轴线平行的称为直槽滚刀；容屑槽方向与滚刀齿纹方向垂直的称为螺旋槽滚刀。滚刀一周的容屑槽数又称为滚刀的圆周齿数。开容屑槽后形成了刀齿的前面和三个切削刃（顶刃和左右侧切削刃），如图12-4所示。各切削刃的后角均需采用铲齿（或铲磨）方法形成。铲齿后顶刃的后面沿齿纹方向呈前高后低；左右两侧刀刃后面均向蜗杆实体方向退缩，刀齿厚度在同一圆柱面上呈现为前宽后窄，从而形成了侧刃的后角，如图12-5所示。

图

12-4刀齿形状

图

12-5滚刀分圆柱展开

2．插齿原理与齿轮插刀

1）插齿原理插齿刀实质上是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的渐开线齿轮。插削齿轮时，插刀与齿坯相当一对齿轮作无间隙的啮合运动，同时又沿被加工齿轮轴线方向作高速直线往复运动。插齿刀每往复一次仅切出齿槽中很小的一部分，齿槽的齿面曲线是由插齿刀切削刃多次切削的包络线所形成的，

如图12-6所示。

图

12-6插齿原理

2）插齿刀插齿刀可以加工各种圆柱齿轮，但主要用于不便滚齿(即不方便用齿轮滚刀滚切齿轮)的阶梯齿轮、带台肩的齿轮、内齿轮等。插齿刀的结构形状根据被加工齿轮制成盘形、碗形、筒形和带柄结构等，如图12-7所示。

图12-7插齿刀的结构形状(a）

盘形插齿刀;(b）

碗形插齿刀;(c）

筒形插齿刀;(d）

锥柄插齿刀

插齿刀的几何角度和齿面如图12-8所示。插齿刀的齿形面是其侧后面。由于切削时需要后角，因此侧后面被设计成渐开线螺旋面，左侧为右旋渐开螺旋面，右侧为左旋渐开螺旋面。插齿刀的齿顶刃的后面设计成圆锥面，以形成齿顶后角。插齿刀的前面被设计成内锥面，锥母线与切削基面间的夹角即为齿顶前角。

图

12-8插齿刀的几何角度和齿面

12.2齿轮加工机床

齿轮加工机床种类繁多，一般可分为圆柱齿轮加工机床和圆锥齿轮加工机床两大类。常用齿轮加工机床的组、系代号及主参数如表12-2所示。本节主要讨论圆柱齿轮加工机床中的滚齿机及插齿机。

表12-2常用齿轮加工机床组、系代号及主参数

12.2.1滚齿机滚齿机的型号很多，这里主要介绍应用较为普遍的Y3150E型滚齿机。Y3150E型滚齿机是一中型通用滚齿机，主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，也可以加工蜗轮。机床规格以最大加工直径表示。

1．Y3150E型滚齿机的主要技术规格最大加工直径500mm最大加工模数 8mm最大加工宽度 250mm工件最少齿数 Zmin=5×k（滚刀头数）主轴孔锥度莫氏5号允许安装的最大滚刀尺寸(直径×长度)160mm×160mm滚刀最大轴向移动距离55mm滚刀可换心轴直径规格22、27、32mm滚刀主轴转速(9级)

40～250r/min刀架轴向进给量(12级)

0.4～4mm工作台每转主电动机功率、

转速4kW、

1430r/min

2．Y3150E型滚齿机的组成图13-9是Y3150E型滚齿机的外形图。立柱1固定在床身10上，刀架溜板2可沿立柱导轨作垂直移动，刀架体4安装在刀架溜板2上，可绕自身的水平轴线转动。滚刀安装在刀杆3上并随主轴作旋转主运动。工件安装在工作台8的心轴6上，随同工作台一起转动。后立柱7和工作台8一起装在床鞍9上，可沿机床水平导轨移动，用于调整径向位置或作径向进给运动。图中

5为支架。

图

12-9Y3150E型滚齿机外形图

3．Y3150E型滚齿机的传动

1）传动系统加工圆柱齿轮除需要滚刀旋转与工件旋转复合而成的展成运动外，还需要主运动、轴向进给运动，以及加工斜齿圆柱齿轮时形成螺旋线的附加运动。因此，滚齿机的传动主要由主运动传动链、展成运动传动链、垂直进给运动传动链、附加运动传动链组成，如图12-10所示。对于运动较多、传动复杂的传动系统，应在认真分析形成表面所需运动的基础上，确定实现各运动的传动链、各传动链的端件及其运动关系，根据传动系统写出传动路线表达式，列出运动平衡式，

最后确定其换置公式。

图

12-10Y3150E型滚齿机传动系统图

Y3150E型滚齿机的传动路线表达式如下:

2）加工直齿圆柱齿轮图12-11是加工直齿圆柱齿轮的传动原理图。从图中分析可知，加工直齿圆柱齿轮时需要滚刀旋转主运动、形成渐开线的展成运动和滚刀的垂直进给运动三条传动链。

图

12-11加工直齿圆齿轮传动原理图

（1）主运动传动链。主运动传动链的两端件是：电动机——滚刀主轴Ⅷ；运动关系是：nD（r/min）—nd（r/min）;运动平衡式是：由上式可得换置公式为

（13－1）

式中:uⅡ-Ⅲ——轴Ⅱ-Ⅲ之间的可变传动比,共三种：uⅡ-Ⅲ=27/43,31/39,35/35；A/B——主运动变速挂轮齿数比，

共三种：A/B

22/44,33/33,44/22。

表12-3滚刀主轴转速

（2）展成运动传动链。展成运动传动链的两端件是：滚刀主轴——工作台；运动关系是：滚刀主轴转一转时，工件转K/Z工转，其中K为滚刀的头数，Z工为被切齿轮的齿数;运动平衡式是:运动平衡式中的u合成是合成机构用于滚切直齿轮的传动比，这时合成机构用离合器M1连接，u合成=1。由上式可得展成运动传动链换置公式为（12-2）

式中的f/e挂轮用于工件齿数Z工在较大范围内变化时，调整ux的数值，以便于选取合适的挂轮。因为在使用单头滚刀时能加工的最小齿数为5，最大齿数为250，所以置换公式中的分子与分母的倍数会相差过大，势必会出现小齿轮带动很大齿轮的现象，或者相反。这种情况对挂轮齿数的选择与安装都不利。根据被加工齿轮的齿数，f/e有如下三种选择：当5≤Z工/K≤20时，取e=48，f=24;当21≤Z工/K≤142时，取e=36，f=36;当Z工/K≥143时，取e=24，f=48。在展成运动传动链中，工作台旋转方向由滚刀的螺旋线方向及其转动方向确定，如图12-12所示。图

12-12加工直齿圆齿轮刀具与工件的运动方向

（3）垂直进给运动传动链。垂直进给运动传动链的两端件是：工作台——刀架；运动关系是：工作台转一转，刀架垂直进给f；运动平衡式是：

整理上式得换置公式为

（13-3）

3）加工斜齿圆柱齿轮图12-13是滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图。从图中分析可知，滚切斜齿圆柱齿轮所需的运动与滚切直齿圆柱齿轮的差别仅在于形成导线的运动不同，直齿的导线为直线，而斜齿的导线为螺旋线。因此，只需要在滚切直齿圆柱齿轮的基础上，增加滚刀的轴向移动与工件的附加转动而形成螺旋线的复合运动，就可以滚切斜齿轮。刀架直线移动A21与工件的附加旋转B22之间是一条内联系传动链，这条传动链称为附加运动传动链。除此之外，其它的传动链与滚切直齿圆柱齿轮的相同。图12-13滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图（1）主运动传动链。滚切斜齿圆柱齿轮的主运动与滚切直齿圆柱齿轮相同。（2）展成运动传动链。滚切斜齿圆柱齿轮时的展成运动传动链与滚切直齿圆柱齿轮展成运动传动链相同。但由于滚切斜齿圆柱齿轮时需要运动合成，因而合成机构用离合器M2联接，其传动比u合成

=－1。代入运动平衡式后得换置公式为（12-4）

由于使用合成机构后轴的旋转方向改变，因此在安装展成运动传动链的分齿挂轮时，要按机床使用说明书的规定选用惰轮。

（3）垂直进给运动传动链。滚切斜齿圆柱齿轮的垂直进给运动传动链与滚切直齿圆柱齿轮的相同。由于滚切斜齿圆柱齿轮时，滚刀是沿工件螺旋线齿槽方向进给，因而实际的进给量比垂直进给量略大。所以，在按齿轮模数、加工要求等选定垂直进给量后，应再乘以修正系数，见表12-4。

表

12-4进给量修正系数

（4）附加运动传动链。附加运动传动链是由“滚刀刀架—12—13—uy—14—15—［合成］—6—7—ux—8—9—工作台”所构成的。它是滚刀刀架的轴向进给运动与工作台的旋转运动复合而成，因此，这条传动链是内联系传动链。传动链中换置机构的传动比以及是否加惰轮，要根据工件螺旋线的导程L和旋向加以调整。滚切斜齿圆柱齿轮时，形成螺旋线的运动是在形成展成运动所需工作台旋转的基础上逐渐加到工作台中，在时间上是相同的，在空间上要通过同一根轴传给工作台。附加运动传动链的两端件是：滚刀架——工作台；运动关系是：刀架沿轴向移动一个工件螺旋线导程L时，工件附加转动±1转；运动平衡式是：

式中:u合成2——合成机构在附加运动传动链中的传动比，u合成2=2；

L——被加工斜齿圆柱齿轮螺旋线的导程（ｍｍ），——被加工齿轮的螺旋角(°)；

——展成运动换置机构的传动比，

整理上式，得传动链的换置公式为

（12-5）

上式中的“±”号表示工件附加运动的旋转方向，它取决于被加工齿轮的螺旋方向，如图13-14所示。当滚刀垂直向下运动时，若加工右旋斜齿圆柱齿轮，工件应作逆时针附加运动；若加工左旋斜齿圆柱齿轮，工件应作顺时针附加运动。图中的虚线箭头表示工件的附加运动。

图

12-14加工斜齿圆柱齿轮时刀具与工件的相对运动方向

（5）运动合成机构。在Y3150E型滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，需要通过运动合成机构将展成运动和附加运动合成为工件的运动。图12-15为Y3150E型滚齿机运动合成机构的工作原理。该机构由模数m=3mm、齿数Z=30、螺旋角β=0°的四个弧齿锥齿轮组成，有两个自由度，运动分别由Zx和Zy输入，经合成后由轴Ⅹ输出。当加工斜齿圆柱齿轮时，合成机构按图12-15(a)调整。在Ⅹ轴上先装上套筒G，套筒G与轴Ⅹ用键连接，再将离合器M2空套在套筒G上，使M2的端面齿与空套齿轮Zy的端面齿及转臂H端面齿同时啮合。此时，经齿轮Zy传入的运动通过M2传递给转臂H。图

12-15Y3150E型滚齿机运动合成机构

根据行星机构的传动原理对合成机构进行分析（此处从略）后得出

Ⅹ轴与齿轮套轴Ⅸ的传动比为

Ⅹ轴与转臂的传动比为

因此，在加工斜齿圆柱齿轮时，展成运动和附加运动分别由齿轮套轴Ⅸ和齿轮Zy输入合成机构，其传动比分别为u合成1=-1及u合成2=2，经合成由Ⅹ轴上的齿轮e传出。

4）切工齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮在Y3150E型滚齿机上滚切直齿圆柱齿轮时，展成运动传动链分齿挂轮的换置公式为

（当21≤Z工≤142时）

（当Z工≥143时）

当被加工齿轮的齿数Z工为质数时，由于质数不能分解因子，因此b和d两个分齿挂轮中须有一个齿轮的齿数选用这个质数或它的整倍数，才能加工出这个质数齿的齿轮。一般滚齿机备有齿数在100以下的质数齿交换齿轮，对于齿数为100以下的质数齿齿轮，在加工时都能选到合适的挂轮。但对于齿轮大于100以上的质数齿齿轮，如齿数为101、103、107、109、113等，

就选不到所需的分齿挂轮。

如前所述，加工直齿圆柱齿轮时，展成运动传动链两端件的运动关系为:滚刀转一转，工件转K/Z转。由于Z是大于100的质数，挂轮中没有合适的齿轮可供选用，因此，先选择一接近于Z的齿数Z0调整展成运动传动链。显然Z0应是可以利用机床现有挂轮的齿数。这时展成运动传动两端件的运动关系为：滚刀转一转，工件转K/Z0转。工件运动误差Δ=（K/Z-K/Z0）转。为补偿这一误差，可通过附加运动传动链，在工件转K/Z转时，通过合成机构使工件再附加转（K/Z-K/Z0）转。最终实现滚刀转一转，工件转K/Z转，从而加工出齿数为Z的直齿圆柱齿轮。（1）主运动传动链。加工齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮的主运动与加工直齿圆柱齿轮相同。

（2）垂直进给传动链。加工齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮的垂直进给运动与加工直齿圆柱齿轮时相同。（3）展成运动传动链。传动链两端件为：滚刀——工作台;两端件的运动关系为：滚刀转一转，工件转K/Z0转；运动平衡式为

式中:u合成=-1，将其代入上式，得换置公式为

（4）附加运动传动链。传动链两端件为：工作台——工作台;两端件的运动关系为：工件转K/Z转，工件附加转（K/Z-K/Z0）转;运动平衡式为

式中:

又

代入上式，

整理后得换置公式为

式中:Z0——所选接近于被加工齿数Z的数值，Z与Z0的差值通常为1/50～1/5，可正可负；

f——滚刀垂直进给量（mm/r）。

5）刀架快速移动传动链启动快速电动机可使刀架作快速升降，用于调整刀架位置及在进给前后实现快进和快退。此外，在加工斜齿圆柱齿轮时，启动快速电动机，经附加运动传动链传动工作台旋转，以便检查工作台附加运动的方向是否正确。刀架快速移动的传动路线为：快速电动机—13/26—M3—2/25—ⅩⅪ（刀架轴向进给丝杠）。刀架快速移动的方向可通过控制快速电动机的旋转方向来变换。启动快速电动机之前，必须先用手柄P3将轴ⅩⅧ上的三联滑移齿轮移到空挡位置，脱开轴ⅩⅦ和ⅪⅧ之间的联系。为了确保安全，机床设有电气互锁装置，保证只有当操纵手柄放在“快速移动”的位置上时，才能启动快速电动机。

6）挂轮齿数的选择从滚齿机的传动和调整计算分析中可知，在滚切圆柱齿轮时，需确定主运动、展成运动、轴向进给运动和附加运动等挂轮的齿数。其中主运动、轴向进给运动传动链属外联系传动链。由于其挂轮的传动比只确定滚刀旋转的快慢和进给量大小，仅影响滚刀的耐用度及轮齿表面的粗糙度，几乎不影响渐开线齿形和轮齿的分布，因此，在选择主运动挂轮和轴向进给挂轮时允许取近似值。

展成运动属于复合运动，实现这个运动的传动链为内联系传动链，其挂轮传动比的误差将影响渐开线齿形和轮齿的分布，所以，展成运动挂轮传动比不允许取近似值。为了在有限个挂轮范围内保证展成运动传动比的准确性，在调整过程中，应首先选定展成挂轮。附加运动属于复合运动的内联系传动链，其挂轮传动比直接影响斜齿轮螺旋角的误差，因此，附加挂轮必须按一定的精度要求进行配算。但是，换置公式有无理数sinβ，给计算和选配挂轮a2c2/b2d2带来了困难。由于挂轮个数有限，齿数也有一定范围，因而只能近似配算。实际获得的附加运动挂轮传动比与换置公式计算出来的理论传动比的误差，对于加工8级精度斜齿轮，要准确到小数点后第四位数字；对于7级精度斜齿轮，

要准确到小数点后第五位数字。

在Y3150E型滚齿机上，展成运动、垂直进给运动和附加运动三条传动链共用一套配换齿轮，模数为2，齿数分别是：20（两个），23，24，25，26，30，32，33，34，35，37，40，41，43，45，46，47，48，50，52，53，55，57，58，59，60（两个），61，62，65，67，70，71，73，75，79，80，83，85，89，90，92，95，97，98，100。配算挂轮的方法有查表法和计算法两类。查表法所得挂轮传动比的精度不一定能满足使用要求，但方便可行；用计算法确定挂轮，应将理论传动比的小数化成能分解因数的近似分数，

再将分子和分母分解为现有挂轮的齿数。

4．机床的工作调整

1）滚刀旋转方向和展成运动方向的确定滚切齿轮时，不仅要解决各传动链两端件相对运动的数量关系，即准确地配算挂轮，而且需要确定各运动的方向。图12-16是滚刀与展成运动旋转方向的示意图。在滚刀与被切齿轮作啮合运动时，滚刀的旋转方向由滚刀安装后的前、后刀面的位置所确定。展成运动方向（工作台旋转方向）可由以下方法确定：当选用右旋滚刀时，用左手法则判定展成运动方向。其方法是四指表示滚刀的旋转方向，大拇指所指方向为切削点上齿轮的速度方向，此时工作台带动工件逆时针回转，如图12-16(a)所示。当选用左旋滚刀时，用右手法则判定展成运动方向。其方法是四指表示滚刀旋转方向，大拇指所指方向为切削点上齿轮的速度方向，此时工作台带动工件作顺时针方向回转，如图12-16(b)所示。图

12-16滚刀和展成运动的旋转方向

2）滚刀安装角度的确定在滚齿机上滚切齿轮就相当于一对螺旋齿轮的啮合。为此，滚刀轴线应与齿轮端面倾斜一个γ安角（安装角）,如图12-17所示。安装角γ安可按下式计算：

γ安=βf+λf式中：βf——被切齿轮的螺旋角；

λf——滚刀的螺旋升角。

图

12-17滚刀的安装角

3）滚刀的对中为使被切齿轮的两侧面形状对称，在安装滚刀时要对中。对中时，滚刀的前刀面处于水平位置，同时使一个刀齿或刀槽的对称中心线通过齿坯的中心，如图12-18所示。滚刀的对中是通过调整主轴部件的轴向位置来实现的。

图

12-18滚刀对中

一般对8级以下精度的齿轮，可用试切法对中。即滚刀在齿坯上先切出一圈很浅的刀痕，观察刀痕的两侧是否对称，如不对称，微调滚刀的轴向位置，再换一个位置试切，直至两侧刀痕对称为止。对于7级以上精度的齿轮，可用对中架对中，如图12-19所示。对中时，使用与滚刀模数相同的对中样板，调整滚刀主轴的轴向位置，使得对中样板紧贴齿槽两侧刀刃即可。

图

12-19用对中架对中

4）工件装夹在滚齿加工中，工件的安装形式很多，它不仅与工件的形状、大小、精度要求等有关，而且还受到生产批量、装备条件的限制。最为常用的安装形式是如图12-20(a)所示的夹具安装。其中，1是压盖，2是心轴，3是垫圈，4是钢套，5是底座。在加工较大直径的齿轮时，一般采用直径较大的底座，并在靠近加工部位的轮缘处夹紧，如图12-20(b)所示。图中E为定位端面。

图

12-20工件的装夹

12.2.2插齿机2.插齿机传动原理图

1）主运动插齿刀的上、下往复运动为插齿主运动，向下为切削运动，向上为退刀运动。电动机M—1—2—uv—3—5—曲柄偏心盘A，是插齿刀的主运动传动链，其中uv是其换置机构，用于调节插齿刀每分钟往复行程数。

2）展成运动插齿刀—蜗杆蜗轮副B—9—8—10—uc—11—12蜗杆蜗轮副C，是展成运动传动链，其中uc是调节插齿刀与工件之间传动比的换置机构。在加工过程中，为使插齿刀和工件保持一对齿轮的啮合关系，即在刀具转过一个齿时，工件也应准确地转过一个齿。

3）圆周进给运动圆周进给运动是插齿刀的回转运动，插齿刀每往复行程一次，同时回转一个角度。曲柄偏心盘A—5—4—6—us—7—8—9—插齿刀主轴套上的蜗杆蜗轮副B，是圆周进给运动传动链，其中us是其换置机构，用于调节插齿刀进给量。圆周进给量越小，包络线密度越大，渐开线齿形的精度越高，刀具负荷也越小，但是生产率也就越低。圆周进给量用插齿刀每往复行程中，刀具在分度圆上转过的弧长表示，其单位为mm/往复行程。

4）径向切入运动为了逐渐切至工件的全齿深，插齿刀必须要有径向切入运动。当径向切入达到全齿深后，机床便自动停止切入运动，然后工件再旋转一整转，即可加工出全部完整的齿面。

5）让刀运动为了避免插齿刀在回程时擦伤已加工表面和减少刀具磨损，刀具与工件应让开一段距离；当插齿刀重新开始工作行程时，刀具与工件又应立即恢复原位。这种让开和恢复原位的运动称为让刀运动。由于工作台的惯量大，让刀的往复频度又较高，因而容易引起振动，不利于切削速度的提高。现在大尺寸和一些新型号的插齿机都采用刀具主轴座的摆动实现让刀运动，可有效减小让刀产生的振动。上述径向切入运动及让刀运动由于不直接参与表面的形成过程，故在图12-21中未表示出来。

图12-21插齿机传动原理图

2．插齿加工方法插齿机在插削直齿圆柱齿轮时，插齿刀与工件作展成运动的同时，工件相对插齿刀连续作径向切入运动，直至全齿深。之后刀具与工件再继续对滚，直至轮齿全部切削完毕。这种方法称为一次切入法。除此之外，也可采用二次或三次切入法。采用二次切入法时，第一次切入量为全齿深的90%，第一次切入结束时，径向切入停止，工件与插齿刀对滚至工件一转，完成插齿的粗加工。第二次切入全齿深后，插齿刀与工件对滚至工件一转，完成插齿的精加工。三次切入法和二次切入法相似，只是第一次切入量为全齿深的70%，第二次切入量为全齿深的27%，

第三次切入量为全齿深的3%。

3．插齿加工与滚齿加工的比较

(1）插齿刀的齿形没有近似造型偏差，刀齿可通过高精度的磨齿机磨削而获得精确的渐开线齿形，因此，插齿加工的齿形精度高于滚齿。

(2）插齿加工时，插齿刀沿轮齿全长连续地切下切屑；而滚齿加工时，滚刀切削刃每次只在轮齿长度方向切出一小段齿形，整个齿长是由滚刀多次断续切削而成的。因此，插齿加工获得的表面粗糙度值较小。

3）插齿加工时，可通过减少圆周进给量来增加形成渐开线齿形包络线的折线数量，从而比滚齿更能提高齿形精度及减小表面粗糙度值。

(4）由于插齿刀本身制造时的齿距累积误差、刀具安装误差及插齿工艺系统刚性差等原因，使插齿刀旋转时会出现较大的转角误差。因此，插齿加工的公法线长度变动量比滚齿加工要大些。

(5）插齿加工时，刀具作直线往复运动，使插齿速度的提高受到限制，又由于有空行程，因此一般情况下插齿加工的生产率低于滚齿加工。

(6）插齿加工斜齿轮必须更换成倾斜导轨，辅助时间较长，不如滚切斜齿轮方便。另外插齿也不能加工蜗轮。

13.2.3剃齿、磨齿

1．剃齿剃齿常用于对未淬火圆柱齿轮的精加工，生产率较高，是软齿面精加工应用最广泛的方法。剃齿精度可达IT8～IT6级，齿面表面粗糙度Ra值可达0.8～0.4μm。

1）剃齿原理剃齿刀实质是一个高精度的斜齿圆柱齿轮，不同的是在齿侧面开有许多容屑槽，从而形成剃齿刀的切削刃。如图12-22所示为盘形剃齿刀。剃齿加工时，剃齿刀与被剃齿轮组成一对空间交错轴的斜齿轮啮合副，由剃齿刀带动被剃齿轮作双面无侧隙对滚。在对滚过程中二者沿齿向和齿形方向均产生相对滑移，利用剃齿刀沿齿向开出的锯齿形刀槽，沿工件齿向切下一层很薄的切屑。剃齿加工时，被剃齿轮安装在剃齿机工作台的顶尖间，由剃齿刀带动其旋转，同时随工作台作纵向往复运动，在每次往复后工作台作径向进给运动，如图12－23所示。图中1是工件，2是剃齿刀，3是工作台。在工件的齿面方向因剃齿刀无刃槽，虽有相对滑动，

但却不起切削作用。

图

12-22盘形剃齿刀

图

12-23剃齿原理

2）剃齿刀的选用剃齿刀有盘形、齿条形和加工蜗轮用的蜗杆剃齿刀等几种，应用最为广泛的是盘形剃齿刀。剃齿刀的精度分为A、B、C三级，分别加工6、7、8级精度的齿轮。剃齿刀分度圆直径随模数大小有三种：85mm、180mm和240mm，其中分度圆直径为240mm的剃齿刀应用较普遍。分度圆螺旋角有5°、10°和15°三种，直齿轮加工多选用15°，斜齿轮及多联齿轮中的小齿轮加工多选用5°。剃齿刀螺旋角方向有左旋和右旋两种，

选用时应与被加工齿轮的旋向相反。

一般常用的高速钢剃齿刀在加工钢件齿轮时，剃齿