齒輪加工工藝與裝備§6-1齒輪加工工藝裝備一、齒輪加工概述齒輪是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的重要零件，它具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊及可靠耐用等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。常見的齒輪有直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒錐齒輪、人字齒圓柱齒輪等。a）直齒圓柱齒輪b）斜齒圓柱齒輪c）直齒錐齒輪d）人字齒圓柱齒輪§6-1齒輪加工工藝裝備二、齒輪加工機(jī)床（1）滾齒機(jī)的應(yīng)用及其主要部件1-床身2-立柱3-刀架溜板4-刀桿5-刀架體6-支架7-心軸8-后立柱9-工作臺(tái)10-床鞍1.滾齒機(jī)§6-1齒輪加工工藝裝備（2）滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)1）主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)v刀。2）展成運(yùn)動(dòng)。展成運(yùn)動(dòng)是滾刀和工件的嚙合運(yùn)動(dòng)。為了得到所需的齒廓和齒輪齒數(shù)，兩者需按嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系進(jìn)行嚙合。即刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件相應(yīng)地轉(zhuǎn)過(guò)k/z轉(zhuǎn)。k為滾刀的頭數(shù)，z為工件的齒數(shù)。3）垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為了切出工件整個(gè)齒寬上的齒形，滾刀沿工件的軸線方向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，垂直進(jìn)給量為fa（mm/r），即工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，滾刀沿工件軸向方向的進(jìn)給量§6-1齒輪加工工藝裝備4）附加運(yùn)動(dòng)。在加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，為了形成螺旋線齒槽，當(dāng)滾刀垂直進(jìn)給時(shí)，工件應(yīng)做附加的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱附加運(yùn)動(dòng)。2.插齒機(jī)（1）插齒機(jī)的外形及應(yīng)用1-立柱2-插齒刀

3-工件

4-工作臺(tái)

5-床身§6-1齒輪加工工藝裝備（2）插齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)1）主運(yùn)動(dòng)。插齒刀做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，向下為切削運(yùn)動(dòng)，向上返回為退刀運(yùn)動(dòng)。2）展成運(yùn)動(dòng)。在加工過(guò)程中，要求插齒刀和工件保持一對(duì)齒輪的嚙合關(guān)系，即刀齒轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，工件應(yīng)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，即nw/n0=z0/zw（z0、zw分別為刀具和工件的齒數(shù)）。刀具和工件的運(yùn)動(dòng)組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)——展成運(yùn)動(dòng)。3）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為使插齒刀逐漸切至工件齒全深，插齒刀在圓周進(jìn)給的同時(shí)必須做徑向進(jìn)給。徑向進(jìn)給量是插齒刀每往復(fù)一次徑向移動(dòng)的距離。4）圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是插齒刀的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?！?-1齒輪加工工藝裝備5）讓刀運(yùn)動(dòng)。為了避免插齒刀在回程時(shí)擦傷已加工表面及減少刀具的磨損，刀具和工件之間應(yīng)讓開一段距離，而在插齒刀重新向下工作行程時(shí)，應(yīng)立即恢復(fù)到原位，這種讓刀和恢復(fù)的動(dòng)作稱為讓刀運(yùn)動(dòng)。1.齒輪加工刀具分類a）齒輪滾刀b）盤形直齒插齒刀c）錐柄直齒插齒刀d）漸開線內(nèi)花鍵插齒刀e）盤形剃齒刀三、齒輪加工刀具§6-1齒輪加工工藝裝備（1）按齒形加工原理分類（2）按被加工齒輪的類型分類按齒形加工原理不同，齒輪加工刀具可分為成型齒輪刀具和展成齒輪刀具兩大類。1）加工漸開線圓柱齒輪的刀具。2）加工錐齒輪刀具。3）加工蝸輪的刀具。4）加工非漸開線齒輪的刀具。2.常用齒輪加工刀具（1）齒輪滾刀：齒輪滾刀是根據(jù)螺旋齒輪嚙合原理，用展成法加工齒輪的刀具?！?-1齒輪加工工藝裝備1）滾刀的結(jié)構(gòu)和基本尺寸。滾刀的結(jié)構(gòu)分為整體式、鑲片式和可轉(zhuǎn)位式等類型。滾刀的基本尺寸參數(shù)有外圓直徑D、內(nèi)圓直徑d、長(zhǎng)度L及容屑槽數(shù)。滾刀的精度等級(jí)有AAA、AA、A、B、C級(jí)?！?-1齒輪加工工藝裝備2）齒輪滾刀的選擇。齒輪滾刀的選擇與被加工齒輪的齒數(shù)無(wú)關(guān)，只要求刀具的法向模數(shù)和法向齒形角與被加工齒輪的相應(yīng)參數(shù)相同即可。（2）插齒刀1）插齒刀的主要類型及應(yīng)用a）盤形插齒刀b）碗形插齒刀c）錐柄插齒刀§6-1齒輪加工工藝裝備2）插齒刀的精度及其結(jié)構(gòu)。插齒刀的精度等級(jí)有AA、A、B級(jí)三種，在正常的工藝條件下，分別用于6、7、8級(jí)精度齒輪的加工。無(wú)論何種類型和精度等級(jí)的插齒刀，其幾何表面和切削參數(shù)的形成都是相同的。3）插齒刀的選擇。插齒刀可用于加工直齒、斜齒、人字齒等圓柱齒輪，特別能加工內(nèi)齒輪、齒條、多聯(lián)齒輪和無(wú)空刀槽的人字齒輪等直齒外插齒刀加工齒輪時(shí)的選用方法。①選用已有的或標(biāo)準(zhǔn)的插齒刀，要求插齒刀的模數(shù)m、齒形角α和齒高系數(shù)h應(yīng)與被加工齒輪的相應(yīng)參數(shù)相同。②測(cè)出插齒刀前端面的公法線長(zhǎng)度，再計(jì)算出插齒刀的變位系數(shù)，以滿足被加工齒輪的要求§6-1齒輪加工工藝裝備四、滾刀的安裝加工直齒圓柱齒輪時(shí)，刀具的安裝角方向和工件的旋轉(zhuǎn)方向如圖所示。a）用右旋滾齒刀加工齒輪b）用左旋滾齒刀加工齒輪§6-1齒輪加工工藝裝備a、c）刀具與工件的旋向一致b、d）刀具與工件的旋向相反加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，滾刀的安裝角δ=β±λ，其中β為螺旋角§6-2齒輪加工方法§6-2齒輪加工方法一、成形法銑齒1.銑齒的工作原理銑削直齒圓柱齒輪時(shí)，工件安裝在分度頭上，銑刀旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工，工作臺(tái)做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工完一個(gè)齒槽，由分度頭將工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，再加工另一個(gè)齒槽，依次加工出所有的齒槽。銑削斜齒圓柱齒輪時(shí)，工作臺(tái)偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度β，使其等于齒輪的螺旋角，工件隨工作臺(tái)進(jìn)給的同時(shí)，由分度頭帶動(dòng)做附加轉(zhuǎn)動(dòng)形成螺旋運(yùn)動(dòng)?！?-2齒輪加工方法2.齒輪銑刀的選擇常用的成形銑刀有盤形齒輪銑刀和指狀齒輪銑刀，后者適用于加工大模數(shù)（m=8～40mm）的直齒、斜齒齒輪，特別是人字齒齒輪。3.銑齒加工的特點(diǎn)（1）銑齒的加工精度低。（2）銑齒的生產(chǎn)效率低，因?yàn)殂婟X的切削過(guò)程是間斷性進(jìn)行的。（3）銑齒加工不會(huì)出現(xiàn)根切現(xiàn)象，所以適用于加工齒數(shù)少于14的齒輪。（4）設(shè)備費(fèi)用低，在普通銑床上即可完成，并能加工齒條。（5）適用于單件、小批量生產(chǎn)和修配加工精度不高的齒輪?！?-2齒輪加工方法二、展成法滾齒1.滾齒的工作原理滾齒是利用一對(duì)軸線互相交叉的螺旋圓柱齒輪相嚙合的原理進(jìn)行加工的。它基于螺旋齒輪嚙合原理，將其中一個(gè)看成滾刀。滾齒的實(shí)質(zhì)相當(dāng)于蝸桿蝸輪的嚙合過(guò)程，當(dāng)滾刀以一定的切削速度做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于一排刀齒由上而下進(jìn)行切削。同時(shí)，要求工件根據(jù)齒數(shù)的要求按一定的傳動(dòng)比關(guān)系（I刀坯＝n刀/n坯＝z坯/z刀）做相應(yīng)的嚙合回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)），隨著這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，滾刀依次對(duì)工件切削出數(shù)條刀痕的包絡(luò)線，形成工件的齒形。另外，刀具沿齒寬方向軸向進(jìn)給，就能在齒坯上依次切削出齒槽。§6-2齒輪加工方法圖6-13滾齒工作原理a）螺旋齒輪嚙合b）蝸桿蝸輪嚙合c）滾刀滾齒2.滾齒加工的特點(diǎn)（1）由于滾齒采用展成法加工，因此一把滾刀可以加工與其模數(shù)、齒形角相同的不同齒數(shù)的齒輪，適應(yīng)性好，大大擴(kuò)大了齒輪的加工范圍。（2）由于滾齒是連續(xù)切削，無(wú)空行程損失，并可采用多線滾刀提高粗滾齒的效率，使生產(chǎn)效率得到提高?！?-2齒輪加工方法（3）滾齒時(shí)，一般都使用滾刀一周多點(diǎn)的刀齒參與切削，工件上所有的齒槽都是由這些刀齒切出來(lái)的，因而被切齒輪的齒距偏差小。（4）滾齒加工出來(lái)的齒廓表面質(zhì)量比插齒加工差一些。（5）滾齒加工主要用于直齒、斜齒圓柱齒輪或蝸輪的加工，不能加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。三、展成法插齒1.插齒的工作原理插齒是利用一對(duì)圓柱齒輪的嚙合關(guān)系原理進(jìn)行加工的。插齒時(shí)，插齒刀以其內(nèi)孔和錐柄緊固在插齒機(jī)的主軸上，并做上下往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使插齒刀和齒輪坯之間按一對(duì)圓柱齒輪的嚙合關(guān)系運(yùn)動(dòng)，插齒刀在每往復(fù)行程中切去一定的金屬，并在與工件做強(qiáng)制的無(wú)間隙嚙合運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)）過(guò)程中形成工件的齒形。這個(gè)齒形就是插齒刀的齒廓相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線。§6-2齒輪加工方法（1）齒形精度比滾齒高。（2）齒面的表面粗糙度值小。（3）運(yùn)動(dòng)精度低于滾齒。（4）齒向偏差比滾齒大。（5）插齒的生產(chǎn)效率比滾齒低。（6）插齒適用于加工滾齒不能加工的內(nèi)齒輪、雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪、齒條、扇形齒輪。插齒的工作原理a）插齒加工b）齒形的形成2.插齒加工的特點(diǎn)§6-2齒輪加工方法（1）剃齒的工作原理：剃齒是未淬火圓柱齒輪的精加工方法。其加工過(guò)程是由剃齒刀帶動(dòng)工件自由轉(zhuǎn)動(dòng)并模擬一對(duì)螺旋齒輪做雙面間隙嚙合運(yùn)動(dòng)。四、齒面精加工1.剃齒§6-2齒輪加工方法（2）剃齒的運(yùn)動(dòng)1）主運(yùn)動(dòng)n0。剃齒刀的正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)2）工件的轉(zhuǎn)動(dòng)nw。工件安裝在心軸上，它與剃齒刀嚙合，由剃齒刀帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)3）縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)f

縱。為了能切出整個(gè)齒面，工作臺(tái)必須做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)4）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)f徑。為了保持剃齒刀和工件間有一定的壓力，工作臺(tái)每?jī)纱涡谐毯?，剃齒刀對(duì)工件做徑向進(jìn)給（3）剃齒的工藝特點(diǎn)1）剃齒加工生產(chǎn)效率高。2）剃齒加工對(duì)齒輪切向誤差的修正能力差。3）剃齒加工能有效修正齒輪的齒形誤差和基節(jié)誤差。4）剃齒刀價(jià)格昂貴。§6-2齒輪加工方法（1）珩齒的工作原理珩齒是用于加工淬硬齒面的精加工方法。其運(yùn)動(dòng)關(guān)系與剃齒相同，所不同的是所用的刀具不是金屬的剃齒刀，而是用金剛砂磨料加環(huán)氧樹脂等材料作結(jié)合劑澆注或熱壓而成的塑料齒輪——珩磨輪。在珩磨輪與工件“自由嚙合”的過(guò)程中，珩磨輪以齒面密布的磨粒在一定的壓力和相對(duì)滑移速度下進(jìn)行切削。2.珩齒（2）珩齒的特點(diǎn)1）表面質(zhì)量較高。2）珩齒修正誤差的能力較差。3）與剃齒相比，珩磨輪的齒形簡(jiǎn)單，容易獲得高精度的齒形。4）生產(chǎn)效率高?！?-2齒輪加工方法（3）珩齒的應(yīng)用：由于珩齒修正誤差的能力不強(qiáng)，一般主要用于減小齒輪熱處理后的表面粗糙度值，可加工Ra1.6～0.4μm的7級(jí)精度的淬火齒輪，常采用滾齒—剃齒—齒部淬火—修整基準(zhǔn)—珩齒的齒廓加工路線。（1）成形法磨齒：成形法磨齒與成形法銑齒相同，只是將砂輪修整成與齒輪齒間相吻合的形狀，然后對(duì)齒輪的齒間進(jìn)行磨削。（2）展成法磨齒：展成法磨齒的實(shí)質(zhì)是根據(jù)齒條與齒輪嚙合的原理，將砂輪的工作面修成假想齒條的一個(gè)側(cè)面或一個(gè)齒，按齒條的節(jié)線和齒輪的節(jié)圓做純滾動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行磨齒。根據(jù)砂輪的形式，磨齒可分為錐面砂輪磨齒法、雙碟形砂輪磨齒法和蝸桿砂輪磨齒法。3.磨齒§6-2齒輪加工方法錐面砂輪磨齒工作原理a）磨齒槽1右側(cè)面b）磨齒槽1左側(cè)面c）磨齒槽2右側(cè)面Ⅰ—錐面砂輪Ⅱ—假想齒條Ⅲ—工件§6-2齒輪加工方法雙碟形砂輪磨齒工作原理a）碟形砂輪磨齒的工作運(yùn)動(dòng)b）滾圓盤與鋼帶機(jī)構(gòu)Ⅰ—砂輪Ⅱ—假想齒條Ⅲ—工件1—工作臺(tái)2—滑座3—支架4—導(dǎo)軌5—滾圓盤6—鋼帶7—工件8—砂輪9—主軸§6-2齒輪加工方法蝸桿砂輪磨齒工作原理§6-3圓柱齒輪加工工藝方法一、齒輪精度等級(jí)及其選用為了適應(yīng)不同齒輪傳動(dòng)精度的要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《圓柱齒輪精度制第1部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值》（GB/T10095.1—2008）對(duì)圓柱齒輪規(guī)定了13個(gè)精度等級(jí)，其中0級(jí)是最高的精度等級(jí)，而12級(jí)是最低的精度等級(jí)?！?-3圓柱齒輪加工工藝方法二、齒坯加工及定位基準(zhǔn)的選擇圓柱齒輪的加工工藝過(guò)程：毛坯制造—齒坯熱處理—齒坯加工—齒形粗加工—精基準(zhǔn)修整—齒形精加工—檢驗(yàn)。1.齒坯加工（1）中、小批量生產(chǎn)的齒坯的工藝路線：先粗加工外圓、端面和孔—精加工孔—用心軸裝夾精車各端面和外圓。（2）大批大量生產(chǎn)的齒坯的工藝路線：以毛坯、外圓及端面定位，粗車端面，鉆孔、擴(kuò)孔—以端面支撐進(jìn)行拉孔—以孔定位精車外圓端面、車槽、倒角等。2.定位基準(zhǔn)的選擇齒形加工時(shí)要滿足基準(zhǔn)重合原則，使齒輪的裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，且在整個(gè)加工過(guò)程中盡可能保持基準(zhǔn)統(tǒng)一§6-3圓柱齒輪加工工藝方法常見齒輪的加工工藝路線如下：（1）對(duì)于8級(jí)精度以下的調(diào)質(zhì)齒輪，用滾齒或插齒能滿足要求，對(duì)于淬火齒輪可采用滾齒或插齒—熱處理（淬火）—修整內(nèi)孔的加工方案。熱處理前齒形加工精度應(yīng)提高一級(jí)。（2）對(duì)于6～7級(jí)精度齒輪有以下兩種加工方案：1）滾齒（或