1、第九章 齒輪齒形加工,本章主要內(nèi)容：,1、齒輪齒形加工概述 2、常用齒輪刀具 3、滾齒加工原理 4、齒輪加工機床（滾齒機） 5、齒面精加工,第九章 齒形加工概述,模數(shù)：小到0.1mm，大至100mm； 直徑范圍：從幾毫米到10m以上； 齒數(shù)：可在51000之間； 齒形：漸開線齒形、擺線齒形和鐘表齒形等。,一、齒輪齒形加工方法,壓力加工（無屑加工）,切削加工,無屑加工生產(chǎn)率高、材料消耗小、成本低，但加工精度還不夠高。,切削加工制造齒輪更為普遍，加工精度較高的齒輪主要通過切削和磨削加工獲得。,特點：,表9-1 常見的齒形加工方法,常用加工方法 1、銑齒加工 2、滾齒加 3、插齒加工 4、剃齒加工

2、5、珩齒加工 6、磨齒加工,（一）成形法,二、齒輪齒形形成原理,使用切削刃形狀與被切齒輪的齒槽法面截形完全相符的成形刀具切出齒形的方法。,1、成形法加工所需的運動,1）形成母線漸開線,成形法，不需成形運動,2）形成導線直線或螺旋線,相切法，需2個成形運動（刀具的旋轉(zhuǎn)及軌跡運動）,2、成形法加工的刀具,a） 盤銑刀 b） 指狀銑刀,適用于加工模數(shù)小于8的齒輪,適用于加工模數(shù)較大的齒輪,表9-2 盤形銑刀刀號及加工齒數(shù)范圍,銑刀的齒形曲線按所加工齒數(shù)范圍中最小齒數(shù)設(shè)計，故加工該范圍內(nèi)其它齒數(shù)的齒輪時齒形時有誤差，且隨著模數(shù)增大誤差增大。,成形法加工精度較低，生產(chǎn)率不高。但是不需要專用機床，設(shè)備費用

3、低，且不會出現(xiàn)根切現(xiàn)象。,4、成形法加工的用途,3、成形法加工的特點,適用于單件小批生產(chǎn)加工精度為 912 級，表面粗糙度Ra6.33.2的齒輪齒形的加工。,（二）范成法,利用齒輪嚙合的原理形成齒形。即把齒輪嚙合副（齒條一齒輪、齒輪一齒輪）中的一個轉(zhuǎn)化為刀具，另一個轉(zhuǎn)化為工件，并強制刀具和工件作嚴格的嚙合運動，刀具齒形的運動軌跡逐步包絡(luò)出工件的齒形。,F9-2 滾齒運動,qm052,滾齒、插齒、剃齒、磨齒、珩齒等都屬于范成法切齒。,1、范成法加工所需的運動,1）形成母線漸開線,范成法，1個范成運動,2）形成導線直線或螺旋線,相切法，2個成形運動（刀具的旋轉(zhuǎn)及軌跡運動）,2、范成法加工的刀具,1

4、）齒輪滾刀,漸開線蝸桿,阿基米德蝸桿,滾刀的結(jié)構(gòu),整體式 中小模數(shù)（m10mm） 鑲片式 可轉(zhuǎn)位式,滾刀的精度,AAA（6級以上）、AA（6-7）、A（7-8）、B （8-9） 、C（10）級,高 低,2）插齒刀,原理：插齒刀與被切齒輪的關(guān)系相當于一對相互嚙合的圓柱齒輪的關(guān)系，插齒刀由齒輪轉(zhuǎn)化而成。 精度等級：AA、A、B，分別用于加工6、7、8級精度的齒輪。,標準直齒插齒刀的類型：,用途： 主要用于加工外直齒輪及大直徑內(nèi)齒輪。加工模數(shù)為112mm 。,（1）盤形插齒刀,（2）碗形直齒插齒刀,用途： 主要用于加工多聯(lián)齒輪和帶有凸肩的齒輪。加工模數(shù)為18mm 。,（3）錐柄插齒刀,用途： 主要用

5、于加工內(nèi)齒輪。 加工模數(shù)為13.75mm 。,3、剃齒刀,剃齒刀實質(zhì)上是一個高精度的斜齒輪，為了形成切削刃，在每個齒的齒側(cè)沿漸開線方向開了許多小容屑槽。,1剃齒刀,3、珩磨輪,珩磨輪是珩齒的刀具，它是由金剛砂磨料加環(huán)氧樹脂等材料澆鑄或熱壓而成的塑料齒輪 。,1珩磨輪,刀具切削刃的形狀相當于齒條或齒輪的齒廓，與被切齒輪的齒數(shù)無關(guān)，因此可以用一把刀具加工出同一模數(shù)和齒形角、任意齒數(shù)的齒輪。,范成法加工刀具的特點,3、范成法加工的特點,精度較高、生產(chǎn)率較高；需專門齒輪機床，且機床的調(diào)整、刀具的制造和刃磨較復雜。 一般用于成批大量生產(chǎn)。,第二節(jié) 滾齒加工,屬于范成法，其原理相當于一對交錯軸螺旋齒輪的嚙

6、合傳動。滾齒過程中，滾刀與齒坯作強迫嚙合運動時，即切去齒坯上的多余材料，在齒坯表面加工出共扼的齒面，若滾刀再沿齒輪軸向進給，就可加工出全齒長，形成一個新的齒輪。,第二節(jié) 滾齒加工,滾齒加工的適應性好、生產(chǎn)率高，應用廣泛；但滾齒加工出來的齒廓表面粗糙度較大。滾齒加工主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪和蝸輪，而不能加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。,一、滾齒加工傳動原理,運動形成漸開線齒廓的范成運動和形成齒面的直線導線的運動。,（一）加工直齒圓柱齒輪的傳動原理,主運動 滾刀旋轉(zhuǎn),范成運動滾刀旋轉(zhuǎn)+工件旋轉(zhuǎn),進給運動滾刀架直線移動,圖9-3 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖,1、范成運動傳動鏈內(nèi)聯(lián)系,滾刀 4 5 ix

7、67工作臺，由它保證工件和刀具之間嚴格的運動關(guān)系。,2、主運動傳動鏈外聯(lián)系,電動機12iv34滾刀。這條傳動鏈產(chǎn)生切削運動。,3、垂直進給運動傳動鏈外聯(lián)系,工作臺78if910刀架,一、滾齒加工傳動原理,運動形成漸開線齒廓的范成運動和形成齒面的螺旋線導線的運動。,（二）加工斜齒圓柱齒輪的傳動原理,主運動 滾刀旋轉(zhuǎn),進給運動工件旋轉(zhuǎn)+滾刀架直線移動,范成運動滾刀旋轉(zhuǎn)+工件旋轉(zhuǎn),“同旋向多轉(zhuǎn)，異旋向少轉(zhuǎn)”,圖9-4 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖,1、范成運動傳動鏈內(nèi)聯(lián)系,滾刀 4 5 合成機構(gòu) 67 ix89 工作臺,2、主運動傳動鏈外聯(lián)系,電動機12iv34滾刀,3、垂直進給運動傳動鏈外聯(lián)系,工

8、作臺910if1112刀架,4、差動傳動鏈內(nèi)聯(lián)系,刀架1213iy1415合成機構(gòu)67ix89工作臺（工件），以保證形成螺旋齒向線。,滾齒加工傳動原理圖,二、滾刀的安裝,滾刀螺旋方向必須與被切齒輪齒形線方向一致。,滾刀的安裝角： 滾刀軸線與被切齒輪端面的角度,加工直齒圓柱齒輪：,加工斜齒圓柱齒輪：,“同向相減，異向相加”,圖9-6 滾切直齒圓柱齒輪時滾刀的安裝角,右旋滾刀,左旋滾刀,圖9-7 滾切斜齒圓柱齒輪時滾刀的安裝角 a）右旋滾刀加工右旋斜齒輪 b）右旋滾刀加工左旋斜齒輪,a） b）,三、Y3150E滾齒機,工件最大直徑：500mm；最大模數(shù)8mm 主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪 徑向切

9、入法加工蝸輪 切向切入法加工蝸輪（配備切向進給刀架）,qm052,圖9-8 Y3150E型滾齒機外形,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 10-床鞍,主運動,范成,進給,差動,傳動鏈分析思路：,確定末端件 列出計算位移 列出運動平衡式 計算換置式,（一）主運動傳動鏈,1、兩末端件：電動機主軸VIII,3、運動平衡式： 傳動路線： 電機IIIIIIIVVVIVIIVIII（主軸）,2、計算位移： 電動機轉(zhuǎn)速n電主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）,4、換置式：iv,A/B22/44；33/33；44/22,iII-III27/43；31/39；

10、35/35,iv 可實現(xiàn)九級變速（40250r/min）,n,iv,A，B,變速掛輪,（二）范成運動傳動鏈,1、兩末端件：滾刀工件,3、運動平衡式： 主軸VIIIVIIVIVIVIX合成機構(gòu)掛輪機構(gòu) XIII,2、計算位移：滾刀轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)K/Z轉(zhuǎn),加工直齒圓柱齒輪時，i合成1 加工斜齒圓柱齒輪時，i合成2,4、換置式：ix,Z,K,ix,a,b,c,d,E、F的選擇：當5Z/K20時，取E48，F(xiàn)24 當21Z/K142時，取E36，F(xiàn)36 當Z/K143時，取E24，F(xiàn)48,掛輪E、F的作用：工件齒數(shù)變化范圍很大時調(diào)整ix的數(shù)值，使掛輪a、b、c、d齒數(shù)不致相差太大，使其結(jié)構(gòu)緊湊，并便于選

11、取掛輪。,分齒（范成）掛輪,滾切斜齒圓柱齒輪時，安裝分齒掛輪a、b、c、d 時應按照機床說明書的要求使用惰輪，以使范成運動方向正確。,注意：,（三）垂直進給運動傳動鏈,1、兩末端件：工作臺滾刀架,3、運動平衡式： 工作臺XIIIXIVXVXVIXVIIXVIIIXXI刀架,2、計算位移：工作臺轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)滾刀架移動 f,iXVII-XVIII49/35；30/54；39/45,刀架絲杠導程,4、換置式： if,f,if,a1,b1, iXVII-XVIII,進給掛輪 4種傳動比,共可獲得12種進給量,（四）差動運動傳動鏈,1、兩末端件：滾刀架工作臺,3、運動平衡式：,2、計算位移：滾刀架軸向移動S工

12、件轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn),工件螺旋線導程,4、換置式：iy,mn,K,iy,a2,b2,c2,d2,滾切斜齒輪時，i合成2,工件齒輪導程：,范成運動換置式：,差動掛輪,1、換置式中不含工件齒數(shù)Z，因此差動掛輪a2、b2、c2、d2的選擇與工件齒數(shù)無關(guān)。 2、在裝配差動掛輪時也應根據(jù)工件齒的旋向，參照機床說明書的要求使用惰輪，以使附加轉(zhuǎn)動方向正確無誤。,說明：,空行程傳動鏈：,快速移動的方向由電機旋轉(zhuǎn)方向來改變。,用手柄經(jīng)蝸輪副及齒輪傳動與活塞桿相連的絲杠上的螺母實現(xiàn)。,快速電機13/26 2/25 XXI刀架,工作臺快速移動： 床身右端的液壓缸實現(xiàn),工作臺及工件的徑向切入運動：,本節(jié)結(jié)束,第三節(jié) 插齒加工概述

13、,插齒相當于一對圓柱齒輪相嚙合。插齒的原理相當于一對圓柱齒輪相嚙合，其中一個假想的齒輪是工件，另一個齒輪轉(zhuǎn)化為磨有前角、后角而形成切削刃的刀具-插齒刀。 插齒刀齒輪磨出前后角以形成切削刃，嚙合運動包絡(luò)線形成齒形。,插齒刀的形狀如同圓柱齒輪，但其具有前角、后角和切削刃。 插齒時，它的切削刃隨插齒機床的住復運動在空間形成一個漸開線齒輪，稱為產(chǎn)形齒輪。 展成運動一方面包絡(luò)形成齒輪漸開線齒廓，另一方面又是切削時的圓周進給運動和連續(xù)的分齒運動。 在開始切削時，還有徑向進給運動，切到全齒深時徑向進給運動自動停止。,為了避免后刀面與工件的摩擦，插齒刀每次空行程退刀時，應有讓刀運動。插齒刀是種展成法齒輪刀具，

14、它可以用來加工同模數(shù)、同壓力角的任意齒數(shù)的齒輪；既可以加工標準齒輪，也可以加工變位齒輪。,工藝特點：應用廣加工直齒輪、多聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪，扇形齒輪、齒條精度78級，Ra1.6往復運動，有空行程，剛度差，生產(chǎn)率較低多用于中小模數(shù)齒輪的加工。 質(zhì)量：運動多，傳動鏈復雜，切向誤差大傳遞運動準確性比滾齒低。 插齒刀制造刃磨方便，精確，齒形誤差小傳遞運動平穩(wěn)性比滾齒高往復頻繁，導軌磨損，刀具剛性差，齒向誤差大承受載荷均勻性比滾齒差。,由于輪齒被切削的次數(shù)多，即包絡(luò)線多插齒齒面粗糙度Ra值較小。 硬質(zhì)合金插齒刀加工淬硬齒輪，精度67級，Ra0.40.8，工藝簡單，成本低,按范成原理加工齒輪 插齒過程，相當于

15、一對軸線平行的圓柱齒輪的嚙合過程。,一、插齒原理,插齒運動 主運動：插齒刀上下往復運動 分齒運動：強制插齒刀與齒輪坯之 間保持一對齒輪的嚙合關(guān)系 徑向進給運動：切出齒深。 圓周進給運動：插齒刀的旋轉(zhuǎn)運動。 讓刀運動：防止擦傷。,二、插齒機傳動原理圖,主運動傳動鏈：電機M12uv345曲柄偏心盤A； 圓周進給傳動鏈：曲柄偏心盤A546uf789蝸桿蝸輪B插齒刀主軸 范成運動傳動鏈：插齒刀主軸蝸輪B蝸桿9810ux1112蝸桿C蝸輪工作臺,對于6級精度以上的齒輪或者淬火后的硬齒面的加工，插齒和滾齒有時已不能滿足其精度和表面粗糙度的要求，因此要在滾齒或插齒后再進行齒面的精加工。 常用的齒面精加工方法

16、有剃齒、珩齒、磨齒、研齒等。,第四節(jié) 齒面精加工,圖9-13 剃齒加工,1、剃齒 IT7IT6， Ra：0.80.4m。 （1）剃齒刀 剃齒刀：相當于斜齒圓柱齒輪。 （2）剃齒原理和剃齒運動 原理：展成法 剃齒運動 剃齒刀 剃齒刀旋轉(zhuǎn)帶動工件正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動，工作臺帶動工件往復運動，往復 一次剃齒刀徑向進給0.020.04 mm/str，剃齒余量0.080.12mm。 （3）剃齒的特點 可提高漸開線齒形精度和齒向精度， 降低表面粗糙度，不能修正被切齒輪 的分齒誤差。,2、珩齒 （1）原理：剃齒相同（展成法）。 （2）作用：去除齒輪淬火后的氧化皮、齒面毛刺和壓痕。 （3）珩磨輪：磨料和環(huán)氧樹脂合

17、成后澆鑄而成，相當于斜齒輪，見圖7.12（ m4，帶齒芯； m4，不帶齒芯）。 （4）珩齒運動：剃齒相同， 轉(zhuǎn)速比剃齒高，為1000 2000r/min，余量為 0.010.02mm，或不 留加工余量，徑向進給 一次完成，實現(xiàn)磨削、 剃削和拋光的綜合作用。 珩磨輪 （5）珩齒特點：對修正齒形精度和齒向精度作用不大，不能修正被切齒輪的分齒誤差，生產(chǎn)率高，改善表面質(zhì)量。常用工序：滾齒剃齒淬火珩齒,圖9-14 珩齒加工,3、磨齒 IT6IT4IT3， Ra：0.80.2m 原理：成形法和展成法。 （1）成形法磨齒 IT6IT5， Ra：0.80.4 m， 用成形砂輪磨削，生產(chǎn)率較高， 加工精度較低，

18、應用較少。 （2）展成法磨齒 錐面砂輪磨齒 錐面砂輪磨齒,砂輪截面齒形為假想齒條的齒形，工件向右滾動，利用砂輪右側(cè)面磨削第1齒槽的右側(cè)面，從根部 磨至頂部；然后工件向左滾動，以砂輪左側(cè)面磨削第l齒槽的左側(cè)面，也從根部磨至 頂部，當?shù)趌齒槽兩側(cè)面全部磨削完畢時，砂輪自動退離工件，工件作分度轉(zhuǎn)動，然后再向右滾動，磨削第2齒槽，這樣反復循環(huán)，直至磨完全部輪齒。 （2）雙碟形砂輪磨齒 兩片砂輪傾斜一定角度，構(gòu)成 假想齒條兩個齒的外側(cè)面，同時 磨削兩個齒槽的兩對應側(cè)面。磨 削完畢，工件退離砂輪并進行 分度，再磨削另外側(cè)面。直至各 齒面磨削完畢為止。 3、成形法磨齒與展成法磨齒 （1）展成法磨齒精度高。 （2）展成法磨齒生產(chǎn)率低。 （3）展成法磨齒成本高 。 雙