1、,第六章 齒輪滾刀,一、齒輪滾刀的工作原理,滾齒原理：滾齒的過(guò)程相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合滾動(dòng)的過(guò)程。,將其中一個(gè)的齒數(shù)減少到一個(gè)或幾個(gè)，類似于蝸桿開槽并鏟背后，就成了齒輪滾刀。,1.滾切直齒圓柱齒輪,1) 所需的運(yùn)動(dòng),展成運(yùn)動(dòng)：是形成漸開線（母線）的運(yùn)動(dòng)。 是滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B12的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。,(2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：是形成齒寬（導(dǎo)線，直線）的運(yùn)動(dòng)。 滾刀需作軸向的直線運(yùn)動(dòng)A2。,2) 滾刀的安裝,滾刀的安裝角只取決于滾刀的螺旋升角0。,“大小不變，左逆右順”,2.滾切斜齒圓柱齒輪,1) 所需的運(yùn)動(dòng),展成運(yùn)動(dòng)：是形成漸開線（母線）的運(yùn)動(dòng)。 是滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1

2、2的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。,(2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：是形成齒寬（導(dǎo)線，螺旋線）的運(yùn)動(dòng)。 是滾刀架的直線運(yùn)動(dòng) A21和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B22的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。,2) 滾刀的安裝,安裝角取決于滾刀的螺旋升角0和被加工齒輪的螺旋角1,a ) 右旋滾刀滾切右旋工件,b ) 右旋滾刀滾切左旋工件,c ) 左旋滾刀滾切左旋工件,d ) 左旋滾刀滾切右旋工件,“同減異加，左順右逆 ”,二、齒輪滾刀的基本蝸桿,滾刀的基本蝸桿（產(chǎn)形蝸桿）：切削刃所在的蝸桿。,滾刀的形成：在一個(gè)蝸桿上銑出若干條容屑槽(直槽或螺旋槽)，把蝸桿螺紋切割成許多小的刀齒，并形成刀齒的前面1、頂刃2及兩條側(cè)刃3和4。沿著蝸桿的螺紋方向在圓周上和兩個(gè)側(cè)面鏟齒，鏟出

3、頂后面5及兩個(gè)側(cè)后面6和7，并形成頂刃后角和左、右側(cè)刃后角。,1. 理論基本蝸桿：漸開線基本蝸桿,基本蝸桿的螺紋表面若為漸開螺旋面(端面為漸開線)， 則稱為漸開線基本蝸桿，相應(yīng)的滾刀稱為漸開線滾刀。,用漸開線齒輪滾刀可以切出理論上完全正確的漸開線齒形。 但是，由于制造困難，生產(chǎn)中用得很少。,一直母線MN切于半徑為rb0的基圓柱，且與基圓柱的端面成斜角為b。該直線繞基圓柱作無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)軌跡就是漸開線螺旋面，由蝸桿的根圓柱和頂圓柱所截的那部分螺旋面，即為漸開線蝸桿的螺旋面。,2. 設(shè)計(jì)基本蝸桿：阿基米德蝸桿,生產(chǎn)中大量采用的是近似造形的滾刀，它的基本蝸桿是端面為阿基米德螺旋線的阿基米德蝸

4、桿。,用阿基米德齒輪滾刀雖然切不出正確的漸開線齒形，但實(shí)踐證明誤差可控制在一定范圍內(nèi)，還是可用的，且制造較方便,3. 設(shè)計(jì)基本蝸桿：法向直廓基本蝸桿,這種蝸桿螺旋面的形成和漸開線蝸桿的形成基本相同。 此種蝸桿在過(guò)齒槽或齒紋中點(diǎn)所作的并與分度圓柱上螺旋線方向垂直的法平面中的齒形為直線，故稱為法向直廓蝸桿。,三、齒輪滾刀的造形（齒形）誤差,齒形誤差產(chǎn)生的原因：由于基本蝸桿為阿基米德蝸桿，而不是漸開線蝸桿引起的。 齒輪滾刀的齒形誤差是在理論漸開線基本蝸桿基圓柱的切平面內(nèi)度量的。,法向齒形 表示漸開線齒形，表示阿基米德齒形,軸向齒形 1表示阿基米德齒形，2表示漸開線齒形,當(dāng)滾刀前角 p0時(shí)，齒形誤差大

5、小隨螺旋升角 0的增大而增大。,因此，高精度滾刀一般采用很小的螺旋升角和零度前角；一般精度的滾刀可采用正前角與適當(dāng)?shù)穆菪恰?四、齒輪滾刀的種類、精度等級(jí)及應(yīng)用,1. 齒輪滾刀的種類,(1)按結(jié)構(gòu)可分為整體與鑲齒兩類,m10mm,m10mm,(2)按模數(shù)可分為小模數(shù)(m0.1mm1.5mm)、中模數(shù)(m1.5mm10mm)和大模數(shù)(m10mm100mm)滾刀三類,(3)按切削部分材料可分為高速鋼滾刀和硬質(zhì)合金滾刀兩類,機(jī)夾式,焊接式,(4)按容屑槽(溝)可分為螺旋糟(溝)和直槽(溝)滾刀兩類,05,05,2精度等級(jí),滾刀一般分為AA、A、B、C四個(gè)精度等級(jí)，分別加工7、8、9、10級(jí)精度的齒

6、輪，要加工更高精度的齒輪需用超高精度的AAA級(jí)滾刀。,3加工范圍,齒輪滾刀可加工各種外圓柱齒輪(直齒與斜齒、標(biāo)準(zhǔn)與變位齒輪),4齒輪滾刀已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)需要選用。,五、齒輪滾刀的基本尺寸,滾刀的基本尺寸指的是滾刀的外徑、孔徑和長(zhǎng)度等。要根據(jù)滾刀的規(guī)格、用途、結(jié)構(gòu)形式和機(jī)床條件等因素確定。,2. 滾刀的長(zhǎng)度,滾刀的最小長(zhǎng)度應(yīng)滿足三個(gè)要求： (1) 滾刀端頭的刀齒載荷不應(yīng)過(guò)重； (2) 滾刀能完整地包絡(luò)出被加工齒輪的全部齒形； (3) 滾刀應(yīng)有充分的“竄刀”長(zhǎng)度,1. 滾刀的外徑,減小直徑的利處：克服變載荷引起的振動(dòng)，進(jìn)而提高滾刀與齒輪的范成速度，縮短切入切出時(shí)間，增加滾刀兩次刃磨的間隔等問(wèn)題

7、。,減小直徑的弊處：將引起滾刀螺旋升角增大，這就會(huì)導(dǎo)致滾刀的造形誤差變大，精度下降。,為滿足第一個(gè)要求，在齒輪坯轉(zhuǎn)入的一邊，應(yīng)使?jié)L刀開始碰到齒輪坯是在齒輪坯的上端面外圓E點(diǎn)處，則這一邊的最小長(zhǎng)度為：,L1是隨著齒輪坯的齒頂圓半徑ra增大而增大的,為了滿足第二個(gè)要求，在齒輪坯轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出的每邊，滾刀應(yīng)產(chǎn)生足夠的包絡(luò)齒形的作用。在轉(zhuǎn)入的一邊，滾刀其包絡(luò)作用的長(zhǎng)度已包括在L1之內(nèi)，可以只考慮在轉(zhuǎn)出的一邊滾刀其包絡(luò)作用的長(zhǎng)度L2，并考慮最后一個(gè)刀齒的最小厚度。則有：,L2是考慮齒輪刀齒左側(cè)面齒頂最后切成的齒形（F點(diǎn)）。若考慮右側(cè)面齒根最后切成的情形，則在齒輪坯轉(zhuǎn)出的一邊其包絡(luò)作用的長(zhǎng)度為（假定齒輪的基圓

8、與齒頂圓重合）：,由于L2L2，所以滿足上述兩個(gè)要求的滾刀最小長(zhǎng)度為：,計(jì)算得到的滾刀長(zhǎng)度，還要進(jìn)行修正：,（1）由于滾刀的刀齒是按螺旋線分布的，所以邊緣上的幾個(gè)刀齒是不完整的刀齒，為了使它們不參加切削，就應(yīng)該把滾刀長(zhǎng)度加長(zhǎng)些。 （2）加工直齒齒輪時(shí)，由于滾刀軸線與工件端面傾斜角度，滾刀與齒輪坯的切削區(qū)域便加大了，因而滾刀長(zhǎng)度必須相應(yīng)的增加。但是，由于加工直齒輪時(shí)一般不超過(guò)67，這一項(xiàng)修正的影響不超過(guò)0.6%，可以不予考慮，但當(dāng)加工斜齒齒輪時(shí)，如果滾刀軸線與工作面的夾角較大，必須考慮增加滾刀的長(zhǎng)度，或在滾刀上作出切削錐部。 （3）滾刀的軸臺(tái)是用于檢驗(yàn)滾刀安裝跳動(dòng)的基準(zhǔn)，為了便于測(cè)量，單邊軸臺(tái)長(zhǎng)

9、度應(yīng)不小于46mm。 （4）為了使?jié)L刀整個(gè)長(zhǎng)度上的刀齒磨損均勻，滾刀可沿軸向竄刀，以增加每次重磨間的壽命，所以計(jì)算滾刀的長(zhǎng)度時(shí)還應(yīng)考慮增加一定的竄刀長(zhǎng)度。可取軸向竄刀位置為23個(gè)。,六、齒輪滾刀的合理使用,1. 齒輪滾刀的選擇和安裝,選擇標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀時(shí)： 滾刀的模數(shù)和齒形角應(yīng)與被加工齒輪的法向模數(shù)、法向齒形角相同； 滾刀精度等級(jí)的選擇也要與被加工的齒輪所要求的精度等級(jí)相適應(yīng)，凡使用較低精度的滾刀能滿足使用要求時(shí)，盡量不用高精度的滾刀，以免造成浪費(fèi)。 滾刀的精度等級(jí)一般標(biāo)記在滾刀端面上。,（1） 齒輪滾刀的選擇,滾刀安裝到機(jī)床上以后，先要用千分表檢查滾刀兩端軸臺(tái)的徑向跳動(dòng)量，使其不超過(guò)允許值，且

10、兩軸臺(tái)的跳動(dòng)方向和數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以免滾刀軸線在安裝中產(chǎn)生偏斜。,（2） 齒輪滾刀的安裝,2滾刀的重磨,(1)滾刀重磨的條件：,齒面粗糙度Ra值大于3.2um、有光斑或出現(xiàn)許多毛刺、聲音不正常或滾刀后面磨損超過(guò)允許值(精切0.2mm0.5mm，粗切0.8mm1.0mm)。,(2)滾刀重磨的設(shè)備：,應(yīng)在專用滾刀刃磨機(jī)床上進(jìn)行。 如沒有，可在萬(wàn)能工具磨床上安裝專用夾具來(lái)進(jìn)行。,(2)砂輪位置的調(diào)整：,砂輪和滾刀的相對(duì)位置應(yīng)保證得到需要的滾刀前角。,左圖為重磨零前角滾刀時(shí)砂輪的位置。重磨時(shí)需利用對(duì)刀樣板使砂輪錐面母線通過(guò)滾刀軸線。,重磨直槽滾刀時(shí)，砂輪工作面(錐面)母線應(yīng)是直線，才能磨出平直的前刀

11、面。,(3)砂輪表面的修形：,重磨螺旋槽滾刀時(shí)，直母線的錐面砂輪會(huì)磨出凸?fàn)畹那暗睹妗Ｇ暗睹嬷型沟某潭入S著滾刀容屑槽螺旋角的增大而加劇，因此該值大于810時(shí)，必須按某種曲線修整砂輪，以磨出直線性好的前刀面。砂輪截形曲線可用計(jì)算法求得，滾刀刃磨機(jī)床上的砂輪修整裝置，應(yīng)保證修整出的砂輪截形接近計(jì)算結(jié)果。,3重磨滾刀時(shí)產(chǎn)生的誤差及其檢驗(yàn)方法,滾刀重磨后，一定要嚴(yán)格檢驗(yàn)前刀面的徑向性、容屑槽的圓周齒距和導(dǎo)程以及前刀面的粗糙度。重磨后的前刀面不允許有燒傷現(xiàn)象，切削刃應(yīng)平直無(wú)鋸齒形波紋，以保證滾刀原有的耐用度。,(1)容屑槽的圓周齒距誤差,這是因?yàn)槟サ稒C(jī)床的分度機(jī)構(gòu)不準(zhǔn)確引起的。 滾刀的側(cè)后刀面是經(jīng)過(guò)鏟磨的

12、，當(dāng)圓周齒距不相等時(shí)，各刀齒的齒厚就不均勻，因而各側(cè)刃就不在同一個(gè)基本蝸桿的螺紋表面上，從而產(chǎn)生不規(guī)則齒形誤差。,此項(xiàng)誤差通常是以圓周齒距的最大累積誤差表示的。 測(cè)量方法與齒輪周節(jié)累積誤差測(cè)量方法相同，在下圖(b)中，用固定量爪及帶杠桿的千分表測(cè)量出相對(duì)齒距誤差，然后通過(guò)計(jì)算可求圓周齒距的最大累積誤差。 若不具備這種測(cè)量條件，也可用平測(cè)頭千分表A檢查刀齒的徑向跳動(dòng)來(lái)代替。,(2)前刀面的徑向性誤差,通常滾刀重磨后，只允許零前角或有微小的正前角。 測(cè)量時(shí)先調(diào)整心軸，使千分表測(cè)頭調(diào)至水平位置，保證側(cè)頭對(duì)準(zhǔn)滾刀中心，如下圖(c)，檢驗(yàn)時(shí)將千分表沿滾刀的半徑方向移動(dòng)，即可測(cè)出滾刀前刀面的徑向性誤差。,這是因?yàn)樯拜喓蜐L刀的相對(duì)位