第七章 齿轮齿形加工(与司乃钧主编《机械加工基础》配套)
级制造技术—第七章 齿轮加工与其他加工
机械制造技术
一、齿轮齿形与加工方法
第一节 齿轮加工
1 成形法加工齿形
利用成形刀具在通用机床上进行加工。 方法：铣齿、拉齿、磨齿等， 特点：不需专用设备、成本低、精度低，适合单件小批加工。
2 展形法加工齿形
—滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿 特点：精度高、效率高、专用刀具、专用设备、批量加工。
机械制造技术
与简单刀具相比，组合刀具设计、制造和刃磨都较麻烦， 成本较高，因此，适用于大批量生产中或自动线机床上。
机械制造技术
这么多！
作业： 课后的习题
P. 180 7-1
2. 说明齿轮加工常用方法的特点与范围。
3.简述
机械制造技术
第一节 齿轮加工
插齿运动 ① 主运动：插齿刀上下往复运动
② 分齿运动：强制插齿刀与齿轮坯之
间保持一对齿轮的啮合关系 ③ 径向进给运动：切出齿深。 ④ 圆周进给运动：插齿刀的旋转运动。 ⑤ 让刀运动：防止擦伤。 （3）齿轮坯的安装 ①内孔和端面定位：大批量生产 ②外圆和端面定位：单件小批生产 （4）插齿工作范围 内外直齿圆柱齿轮、间距小的双联和多 联齿轮、内外螺旋齿轮
改善不大
改善不大 6～3
0.8～0.4
1.6～0.2 0.8～0.2
很高
很高 较低
珩齿机
研齿机 磨齿机
光整加工已淬火的圆柱 齿轮
光整加工已淬火的圆柱 齿轮 精加工已淬火的圆柱齿 轮
机械制造技术 一、 拉床和拉刀 1 拉床的功用和类型 拉床(Broaching Machines) 用拉刀进行加工的机床。 拉床用途：用于加工通孔、平面及成形表面(适于拉削的一些 典型表面形状)。 拉削运动：拉刀使被加工表面在一次走刀中成形，所以拉床只 有主运动（拉刀应平稳的低速直线运动），没有进给运动 拉刀承受的切削力很大，拉床的主运动通常是由液压驱动（拉 刀或固定拉刀的滑座通常由液压缸的活塞杆带动）。
齿轮加工教材
（1）插齿原理及所需要的运动
（2）插齿机的传动原理图
2、插齿刀
? ? （1）插齿刀的齿面形状 插齿刀有顶刃后角 p和侧刃后角 c。
插齿刀刀刃运动轨迹形成一个齿轮，称 为产形齿轮，直齿插齿刀刀刃在端面上的投 影就是产形轮的齿形。
（2）插齿刀的后角和前角
1）插齿刀的顶刃后
角 ? p 和侧刃后角? c
三、剃齿原理和剃齿刀
1、剃齿工作原理
盘形剃 齿刀外型很 像齿轮，加 工时剃齿刀 和齿轮轴交 错成一角度， 作螺旋齿轮 啮合。
2、剃齿刀的用途和种类 剃齿刀是一种精加工齿轮刀具，主要限
制是不能加工淬硬的齿轮。 剃齿刀按其结构可以分为下列几种： （1）齿条形剃齿刀
（2）盘形剃齿刀
（3）小模数剃齿刀
（4）蜗轮剃齿刀
盘形剃齿刀 小模数剃齿刀源自蜗轮剃齿刀三、磨齿机床 磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工。 磨齿机有两大类即用成形砂轮磨齿和用展成法磨
齿。
1、成形砂轮磨齿机的原理和运动
2、展成法磨齿机的原理和运动 1）连续磨齿 2）分度磨齿
蜗轮滚刀加工蜗轮的过程是模拟蜗杆与 蜗轮啮合的过程。
（2）蜗轮滚刀的进给方式
4、滚齿机床
滚齿机主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮 和蜗轮。
（1）滚切直齿圆柱齿轮 1）机床的运动和传动原理图
2）滚刀的安装 （2）滚切斜齿圆柱齿轮
1）机床的运动和传动原理图
2）滚刀的安装
3）工件附加转动的方向
（3）滚齿机结构
齿轮的切削加工，按其形成齿型的原理， 可分为两类：即成形法和展成法。用成形法 加工齿轮时采用的刀具是盘状模数铣刀和指 状模数铣刀。
圆柱齿轮 加工的方法主要有 滚齿和插齿等；
齿轮齿形的加工工艺
齿轮齿形的加工工艺描述齿轮是一种常见的机械零件，广泛应用于各个行业和领域。
齿轮的加工工艺对其质量和使用性能有着决定性的影响。
本文将介绍齿轮齿形的加工工艺，包括齿轮加工的基本流程、加工方法和工艺控制等内容。
齿轮加工的基本流程齿轮加工的基本流程包括准备工作、齿形加工和修整等环节。
1. 准备工作在开始齿轮加工之前，需要进行相应的准备工作。
首先，确定齿轮的材料和齿轮参数，包括齿数、模数、压力角等。
然后，准备好所需的加工设备和工具，如车床、铣床、磨床等。
此外，还需要进行工件的装夹和刀具的安装等工作。
2. 齿形加工齿形加工是齿轮加工的核心环节，主要包括齿轮的车削、铣削或磨削等过程。
(1) 车削加工车削加工是一种常用的齿轮加工方法。
在车床上，将工件装夹在主轴上，并通过主轴和进给轴的相对运动来切削齿轮齿形。
车削加工可以分为外圆车削和齿面车削两个步骤。
•外圆车削：先将工件外径加工到齿轮的基圆直径，然后根据齿数和模数确定每个齿的加工切削角度，完成外圆齿轮的车削。
•齿面车削：在外圆车削的基础上，通过定位机构和切削刀具的移动来切削齿面。
(2) 铣削加工铣削加工是另一种常用的齿轮加工方法。
在铣床上，通过铣刀的旋转和工件的进给来切削齿轮齿形。
铣削加工通常适用于大型齿轮和模数较大的齿轮。
(3) 磨削加工磨削加工是齿轮加工中最精密的一种方法。
通过磨盘和工件的相对运动，将工件表面的金属层逐渐移除，实现齿轮齿形的加工。
磨削加工具有较高的加工精度和表面质量，适用于要求较高的齿轮。
3. 修整齿轮加工完成后，通常需要进行修整过程来提高齿轮的质量和精度。
修整可以包括齿轮齿形的微调和磨削等操作，以满足齿轮的设计要求和使用要求。
工艺控制齿轮齿形的加工工艺需要严格的工艺控制，以确保齿轮的质量和使用性能。
1. 加工参数控制在齿轮加工过程中，需要合理控制各项加工参数，如切削速度、进给速度、切削深度和切削方式等。
这些参数的选择应根据材料和齿轮的类型来确定，以保证加工的效率和质量。
机械制造技术基础
机械制造技术基础主编司乃钧许小村绪论第一章金属切削加工基础知识1.1基本概念1.2切削过程1.3加工质量与检验1.4提高加工质量与生产率的途径1.5基准与装夹1.6生产过程与生产类型1.7金属切削机床的分类与型号的编制第二章车削2.1 车床2.2 车刀与工件装夹2.3 车削加工第三章钻削与镗削3.1 钻削加工3.2 扩孔与铰孔3.3 镗削加工第四章刨削、插削与拉削4.1 刨床与刨刀4.2刨削加工4.3插削4.4 拉削第五章铣削5.1 铣床与铣刀5.2铣削过程5.3铣削加工5.4先进铣削工艺简介第六章磨削与光整加工6.1磨床与砂轮6.2磨削加工6.3先进磨削工艺简介6.4光整加工第七章齿轮齿形加工7.1概述7.2圆柱齿轮齿形加工7.3圆柱齿轮精整加工7.4齿形加工方案的选择第八章机械加工工艺过程设计8.1定位基准的选择8.2机械加工工艺规程的制定8.3回转面加工方法综合分析8.4平面加工方法综合分析第九章零件的结构工艺性9.1零件结构的切削加工工艺性9.2零部件结构的装配和维修工艺性第十章特种加工技术10.1 电火花加工10.2 电解加工10.3 电解磨削10.4 超声波加工10.5 激光加工10.6 电子束加工10.7 离子束加工第十一章现代机械制造技术11.1 成组技术11.2 工业机器人11.3 数控加工技术11.4 柔性制造技术11.5 快速成形技术绪论零件的加工方法很多，一般分为热加工和冷加工两类。
热加工包括铸造、锻造、焊接和热处理等。
现代精密铸造、精密锻造和粉末冶金技术已能够使一些零件在热加工后，不需再用切削加工方法就可达到较高的质量。
但是，目前它们的应用范围不大，一般铸造、锻造、焊接只能得到形状、尺寸比较粗糙的成品或半成品。
机械中的大部分零件，特别是质量要求高的零件，还需要经过切削加工。
金属切削加工是使用切削刀具或磨具从工件上切去多余的材料，以获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度等都符合要求的零件的加工方法。
机加工第七章齿轮齿形的加工
四、剃齿(P104)
进给运动：工件由工作台带动作直线往复运动 沿 齿全长进行剃削；工件相对剃齿刀还要作径向进给 以便剃削全部加工余量。(加工余量一般为0.08～ 0.11mm)。 剃齿属自由啮合：不能提高齿轮的运动精度，所以加 工前要求运动精度高些，常采用滚齿。但平稳性精度 有很大提高，所以高速齿轮(如机床主轴)均采用剃齿 后再珩。
4、滚齿的特点和应用(P102)
与铣齿相比滚齿有经下一些特点： 1)齿形精度和分度精度高：铣齿时铣刀与齿形存在理论 误差；滚齿机的分齿运动链的精度比分度头的精度要 高。滚齿精度8～7级；Ra值3.2～1.6。 2)生产率高：滚齿分度运动和切削运动是同时进行的。 3)滚齿设备和刀具复杂、费用高： 不能加工内齿轮和靠得太近的多联齿轮。
五、珩齿(P105)
珩齿是齿轮光整加工方法：主要作用是去除齿轮淬火 后的氧化皮，使Ra值减小到0.8～0.4mm。 珩齿原理与剃齿相同：珩磨轮是由磨料+环氧树脂等材 料混合，浇注或热压成形。珩磨生产率极高，珩磨一 个齿轮只需约1分钟。 珩磨余量极小：一般为0.01～0.02mm，所以珩磨时径 向进给是一次完成的，珩磨开始时，齿面压力较大， 随后逐渐减小，直至消失。
0.8~0.2
常用齿轮加工路线
1、滚齿(插齿) 、滚齿(插齿) 珩齿： 剃齿 淬火 珩齿：适应大 批量生产，精度8～7级，淬硬齿轮，机床制造业多采 用这种加工路线。 剃齿： 2、滚齿(插齿) 滚齿(插齿) 调质 剃齿：适合批量生产，精 度7～6级，不须淬硬的调质齿轮。 3、滚齿(插齿) 磨齿： 、滚齿(插齿) 淬硬 磨齿：适应单件小批量生 产，精度6～3级的淬硬齿轮，内燃机机车的传动齿轮 多采用这种方案。
滚齿是用滚刀在滚齿机上按展成原理来加工齿轮的方 法，是齿轮的主要加工方法之一。 滚刀相当于一个齿数很少、螺旋角很大的螺旋齿轮， 由于轮齿很长，绕轴线几周，因而成为蜗杆状。滚刀 与待加工的齿轮相当于一对螺旋齿轮啮合。如图7-2和 图7-3所示。 当滚刀绕自身轴线转动时，相当于假想齿条作轴向移 动，因而待加工的齿轮绕自身轴线作相应转动。滚刀 不停转动，即可连续地切出齿轮齿形。
齿轮机械加工课程设计
齿轮机械加工课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握齿轮机械加工的基本概念、分类及工作原理；2. 了解齿轮机械加工过程中的常见工艺参数及其对加工质量的影响；3. 掌握齿轮加工误差的分析方法，理解齿轮加工精度的重要性。
技能目标：1. 学会使用齿轮加工设备，掌握齿轮加工的基本操作方法；2. 能够根据齿轮设计要求，合理选择加工工艺及参数，完成齿轮加工；3. 培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对齿轮机械加工的兴趣，激发学生的学习热情和探究精神；2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在齿轮加工过程中严谨、负责的工作态度；3. 提高学生对我国齿轮加工技术的认识，增强学生的民族自豪感和创新意识。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以齿轮加工技术为主线，结合实际操作，培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但缺乏实际工程经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作技能和工程素养，培养具备创新精神和实践能力的齿轮加工技术人才。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程的学习和未来职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 齿轮机械加工基础知识- 齿轮的分类、结构及工作原理；- 齿轮加工工艺的概述及分类。
2. 齿轮加工设备与工艺参数- 常见齿轮加工设备及其功能；- 齿轮加工过程中的工艺参数及其对加工质量的影响；- 齿轮加工精度及误差分析。
3. 齿轮加工操作方法与技巧- 齿轮加工的基本操作方法及注意事项；- 齿轮加工过程中常见问题及解决方法；- 齿轮加工质量的控制方法。
4. 齿轮加工工艺设计与实践- 齿轮加工工艺设计的基本原则和方法；- 根据齿轮设计要求，合理选择加工工艺及参数；- 齿轮加工实践操作，完成齿轮加工任务。
教学大纲安排：第一周：齿轮机械加工基础知识学习；第二周：齿轮加工设备与工艺参数学习；第三周：齿轮加工操作方法与技巧学习；第四周：齿轮加工工艺设计与实践操作。
第七章 齿轮齿形加工(与司乃钧主编《机械加工基础》配套)
②特点：由于齿面的滑动速度不均匀，研磨量也不均匀，在齿顶 及齿根部分的滑动速度大，研磨量也大。
2、交叉轴线研磨法 ① 过程：研磨轮与被研齿轮的轴
线互相交叉。研磨直齿轮时三个研 磨轮中的两个为斜齿 轮，一个左旋， 一个右旋，轴线与被研齿轮的轴线 互相交叉；另一个研磨轮为直齿， 它的轴 线与被研齿轮的轴线平行。 被研齿轮安装于三个稍被制动的研 磨轮之间，并加注研 磨剂，被研齿 轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合 交叉轴线研磨法 运动，引起齿面接触部分产生相对滑动，从而 进行齿面研磨，被研 齿轮先向一个方向旋转，然后向另一个方向旋转，使齿的两个侧面 都能均匀地得到研磨。
光整加工已淬火的圆 柱齿轮
精加工已淬火的圆柱 齿轮
7.4 齿形加工方案的选择
7.4.1 齿形加工工艺方案
齿形加工方案的选择主要决定于齿轮的精度等级，此外 还应考虑齿轮的结构特点、生产批量和切齿后所采用的热处 理方法等。具体加工方案的选择可参考以下原则：
1、9级精度以下的齿轮，一般采用铣齿-齿端加工-热处 理-修正内孔的加工方案。此方案适合单件小批量生产。
②特点： 大大提高了研齿的生产效率，研磨量也均匀。
表7.2 常用的齿形加工方法
加工方法 铣齿 拉齿 插齿 滚齿 剃齿 珩齿 研齿 磨齿
加工原理 成形法 成形法
展成法
展成法 展成法 展成法 展成法 成形法 展成法
精度 9 7
8～7 8～7 7～6 改善不大 改善不大 6～3
表面粗糙度 6.3～3.2 1.6～0.4 3.2～1.6 3.2～1.6 0.8～0.4 0.8～0.4 1.6～0.2 0.8～0.2
华东理工大学 机械原理 第7章齿轮 习题及答案(全)
华东理工大学机械原理第7章齿轮习题及答案(全)华东理工大学机械原理第7章齿轮--习题及答案(全)练习7-9在图示的渐开线齿阔中，基圆半径rb?100mm，试求出：1）当rk?135mm时，渐开线的展角?k，渐开线压力角?k和渐开线在k点的曲率半径?k。
002）什么时候？K渐开线在200、25和30°时的压力角？K和rk。
解：1)rk?rb/cos?kcos?k?rb100??0.741rk135K42.2oktankk0.17022krksink90.68mm2）什么时候？K20点，？K51点15分，rk？经常预算/预算？K159.42毫米？K25点，？K54o5，rk？经常预算/预算？K170.47毫米？K30点，？K56点28分？经常预算/预算？K181.02毫米7-10今测得一渐开线直齿标准齿轮齿顶圆直径da?110mm，齿根圆直径df?87.5mm，**齿数Z？20.尝试确定齿轮的模数m、齿顶高度系数HA和径向间隙系数C。
解：da?m(z?2ha*)df？m（z？2ha*？2c*）df？D爸爸d?mz?m?5mm替换到溶液中，以获得：ha*?1，c*?0.25*7-11已知有一个外啮合的渐开线直齿轮，齿数为Z1？20，m？2毫米，z2？41哈？1.c*?0.25，??200，求：1）当一对齿轮为标准齿轮时，尝试计算分度圆直径D1和D2、基圆直径db1和DB2、齿顶圆直径DA1和DA2、齿根圆直径DF1和df2、齿距P、齿厚s和分度圆上的齿槽宽度E。
2）当该对齿轮为标准齿轮且为正确安装时的中心距，求齿轮1的齿顶压力角?a1，齿顶处齿廓的曲率半径?a1。
解决方案：1）D1？mz1？40毫米，d2？mz2？82毫米db1?mz1cos??37.59mm，db2?mz2cos??77.05mmda1?m(z1?2ha*)?44mm，da2?m(z2?2ha*)?86mmdf1？m（z1？2ha？2c）？35毫米，df2？m（z2？2ha？2c）？77mmp？？M6.28毫米，s？0.5? M3.14毫米，e？0.5便士？3.14平方毫米？a1？阿卡斯？a1？***db1？31.3ODA1R12？rb12？11.43毫米7-12渐开线标准齿轮的基圆和齿根圆重合时的齿数为多少（考虑正常齿和短齿两种情况）？齿数为多少时基圆大于齿根圆？解决方案：DB？mzcosdf？m（z？2ha？2c）若为正常齿，则ha*?1，c?0.25***通过数据库？df？Z41分贝？df？Z41如果牙齿较短，ha*？0.8，c？零点三由db?df，?z?36，由db?df，?z?367-13已知外啮合渐开线标准直齿轮的传动比为i12？2.4，模数m？5毫米，压力*角??20，ha?1，c?0.25，中心距a=170mm，试求该对齿轮的齿数z1、z2，分度圆O**直径D1、D2、齿顶圆直径DA1、DA2、基圆直径db1、DB2。
《金属工艺基础》课件—07齿形加工
➢ 两片碟形砂轮磨齿：
这种磨齿方法中展成运动传动环节少，传动运动精度高，是 高精度磨齿方法之一。每次进给磨去的余量很少，所以生产率 很低。
➢ 锥形砂轮磨齿。 ① 所用砂轮的齿形相当于假象齿条的一个齿廓，砂轮一方面
以高速旋转，一方面沿齿宽方向作往复移动，工件放在与 假象齿条相啮合的位置，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。
保证切削出整个齿宽所必须的运动。
➢滚齿刀
滚齿刀是在滚齿机上加工齿轮的刀具。滚齿刀的外形像一 个蜗杆，在垂直于蜗杆螺旋线的方向开出槽，并磨削形成切 削刃，其法向剖面具有齿条的齿形。滚齿刀在旋转时，可以 看作是一个无限长的齿条在移动。每一把滚齿刀可加工出模 数相同而齿数不同的各种齿轮。
➢滚齿加工的特点
➢ 特点：展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好， 所以在生产中应用十分广泛。
➢ 加工方法：插齿加工、滚齿加工及珩齿、剃齿等精加工齿轮 的方法。展成法加工齿轮必须用专门的齿轮加工机床 。
7.2 齿形基本加工方法
1、铣齿加工
铣齿加工是用模数铣刀在铣床上加工齿轮的成形加工方法。 铣齿加工主要用于加工直齿、斜齿和人字形齿轮，
➢大平面砂轮磨齿
①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。
②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。
③大平面砂轮磨齿也是高精度磨齿机之一。由于它的展成 运动、分度运动的传动链短，又没有砂轮与工件间的轴向 运动，因此机床结构简单，可以磨出IT3～IT4级精度的齿 轮。
➢铣齿加工的切削运动
主运动：铣齿加工的主运动是齿轮铣刀的旋转运动。 进给运动：工件纵向直线运动和分度运动为进给运动。
精密机械设计基础课件(合肥工业大学)第七章(齿轮1)详解
分度圆压力角（）
rb r cos
齿顶高(ha)齿根高(hf)
图7-6a
齿宽（b）
分度圆是计算齿轮各部分尺寸的基准圆，具有标准模数和压力角。
正常齿制
m>=1, ha *=1, c* =0.25 m<=1, ha *=1, c* =0.35 短齿制 m>=1, ha *=0.8, c* =0.3
法节Pn 相邻两齿同侧齿廓间沿法线量得的距离 它与基圆周节Pb相等
⒊ 齿廓上各点压力角相同，等于齿廓的倾斜角
⒋ 齿廓上各点齿距相同
第四节 渐开线齿轮的基本参数
三、渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚
任意圆齿厚：（7－9）
si
ri
s
ri r
2ri (invi
inv )
式中 任意圆上压力角：
i
arccos
rb ri
计算齿顶圆、节圆和基圆上
的齿ห้องสมุดไป่ตู้时，只要把式中的ri和
i进行相应的替换即可。
⑶N为渐开线上K点的曲率中 心，NK为曲率半径。
⑷渐开线的形状取决于基圆 的大小。
⑸基圆内无渐开线。
第三节 渐开线齿廓曲线
图7-3
图8-4
二、渐开线方程式
rk
rb
cos k
第三节 渐开线齿廓曲线
压力角
k invk tank k
tan k
NK rb
AN rb
rb
k k
rb
k
k
图8-3
第三节 渐开线齿廓曲线
1、插齿 一把刀具可加工各种齿数齿轮；确保被 加工齿轮有相同的模数和压力角；可加工内齿轮； 效率偏低。
图7-14
图7-15
7第七章齿轮齿形加工ccx
一、滚齿加工传动原理
（一）加工直齿圆柱齿轮的传动原理 运动——形成渐开线齿廓的范成运动和形成齿
面的直线导线的运动。
主运动 —— 滚刀旋转 范成运动——滚刀旋转+工件旋转 进给运动——滚刀架直线移动
图9-3 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图
1、范成运动传动链——内联系
滚刀— 4 —5 — ix—6—7—工作台，由它保证 工件和刀具之间严格的运动关系。
标准直齿插齿刀的类型： （1）盘形插齿刀
用途： 主要用于加工外直齿轮及大直径内齿轮。加工 模数为1～12mm 。
（2）碗形直齿插齿刀
用途： 主要用于加工多联齿轮和带有凸肩的齿轮。加 工模数为1～8mm 。
（3）锥柄插齿刀
用途：
主要用于加工内齿轮。 加工模数为1～3.75mm 。
3、剃齿刀
剃齿刀实质上是一 个高精度的斜齿轮， 为了形成切削刃， 在每个齿的齿侧沿 渐开线方向开了许 多小容屑槽。
c d
24
F E
K Z
iy
a2 b2
c2 d2
9sin
mn K
差动挂轮
β,mn,K
iy
a2,b2,c2,d2
说明：
iy
a2 b2
c2 d2
9sin
mn K
1、换置式中不含工件齿数Z，因此差动挂轮 a2、b2、c2、d2的选择与工件齿数无关。
2、在装配差动挂轮时也应根据工件齿的旋 向，参照机床说明书的要求使用惰轮，以使 附加转动方向正确无误。
F9-2 滚齿运动
滚齿、插齿、剃齿、磨齿、珩齿等都属于范成法切齿qm。052
1、范成法加工所需的运动
1）形成母线——渐开线 范成法，1个范成运动
齿轮加工PPT课件
精品课件文档，欢迎下载，下 载后可电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除 了主轴速 度和精度 大幅提高 外，还简 化了主轴 箱内部结 构，缩短 了制造周 期，尤其 是能进行 高速切削 ，电主轴 转速最高 可大10000r/min以上。 不足之处 在于功率 受到限制 ，其制造 成本较高 ，尤其是 不能进行 深孔加工 。而镗杆 伸缩式结 构其速 度有限， 精度虽不 如电主轴 结构，但 可进行深 孔加工， 且功率大 ，可进行 满负荷加 工，效率 高，是电 主轴无法 比拟的。 因此，两 种结构并 存，工艺 性能各异 ，却给用 户提供了 更多的选 择。
当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速 铣削发展 ，均为滑 枕式(无镗 轴)结构， 并配备各 种不同工 艺性能的 铣头附件 。该结构 的优点是 滑枕的截 面大，刚 性好，行 程长，移 动速度快 ，便于安 装各种功 能附件， 主要是高 速镗、铣 头、两坐 标双摆角 铣头等，
将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大 大提高了 加工速度 与效率。
盘等刀具同时加工出齿轮的各个齿槽。
当加工模数大于8mm时的齿轮时，采用指状 铣刀进行加工。铣削斜齿圆柱齿轮时必须在万能 铣床上进行。铣削时工作台偏转一个角度，使其 等于齿轮的螺旋角β，工件在随工作台进行进给 的同时，由分度头带动作附加旋转运动而形成螺 旋齿槽。
成形法铣削齿轮用的刀具有盘状铣刀和指 状铣刀，后者适用于加工大模数的直齿、斜齿， 特别是人字齿轮。
传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工 ，多由各 种功能附 件通过滑 枕完成， 已有替代 传统加工 的趋势， 其优点不 仅是铣削 的速度、 效率高， 更主要是 可进行多 面体和曲 面的加工 ，这是传 统加工 方法无法 完成的。 因此，现 在，很多 厂家都竞 相开发生 产滑枕式( 无镗轴)高 速加工中 心，在于 它的经济 性，技术 优势很明 显，还能 大大提高 机床的工 艺水平和 工艺范围 。同时， 又提高了 加工精度 和加工效 率。当然 ，需要各 种不同型 式的高精 密铣头附 件作技术 保障，对 其要求也 很高。
机械加工方法与设备选用单元七 齿轮的齿形加工54页PPT
2)成形刀具 成形法铣削齿轮所用的刀具有盘形齿轮铣刀和指形铣刀。
前者适用于中小模数（m<8 mm）的直齿、斜齿圆柱齿轮，后者适于加 工大模数（m≥8 mm）的直齿、斜齿齿轮，特别是人字齿轮。由于同一 模数的齿轮齿数不同，齿形曲线也不相同，为了加工出准确的齿形，就 需要备有数量很大的齿形不同的齿轮铣刀，这将是不经济的。为减少刀 具的数量，同一模数的齿轮铣刀按其所加工的齿数通常制成8把或15把 一套，每种铣刀用于加工一定齿数范围的一组齿轮。
表7-1 模数铣刀刀号及其加工齿数的范围
模数铣刀刀号 加工齿数范围
1
12～ 13
2
14～ 16
3
17～ 20
4
21～ 25
5
26～ 34
6
35～ 54
7
8
55～ 134 135以上
7.1 齿形加工方法
每种刀号的齿轮铣刀刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数的齿形设 计。所以，在加工该范围内其它齿数的齿轮时，会有一定的齿形误差产 生。
（a）展成过程 （b）生成齿廓 图7-2 齿廓展成原理 1-齿形的展成加工方法有滚齿、插齿、剃齿
、珩齿、磨齿等。滚齿和插齿是展成法加工齿形最常见的两种方法。各 种方法所用的齿轮刀具和切削运动均不相同。
（a） 滚齿 （b） 插齿 （c） 剃齿 （d） 磨齿 图7-3 常用的齿面展成加工加工方法
机床 滚齿机 插齿机 剃齿机
经济加工精度 生产率
应用范围
7～8级 7～8级
当加工斜齿圆柱齿轮且精度要求不高时，可以借用加工直齿圆柱齿轮 的铣刀，但此时铣刀的号数应按照法向截面内的当量齿数来选择。斜齿 圆柱齿轮的当量齿数Zd可按下式求出：
z
zd cos3
《齿形加工》课件
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磨齿加工技术
总结词
高精度加工
详细描述
磨齿加工是一种通过磨削来形成齿形的加工方法。由于其精度高，表面质量好，因此常用于对齿轮精度要求较高 的场合，如汽车、航空等领域。
滚齿加工技术
总结词：通用性强
详细描述：滚齿加工是一种通过滚刀的旋转来形成齿形的加工方法。由于其通用性强，可以加工直齿和斜齿等多种类型的齿 轮，因此在机械制造业中应用广泛。
精度和效率。
04
齿形加工工艺流程
粗加工工艺流程
01
02
03
切削余量分配
根据工件材料和加工要求 ，合理分配切削余量，确 保加工效率和加工质量。
粗加工齿形
利用铣刀或车刀对齿形进 行粗加工，去除大部分余 量，形成齿形的基本轮廓 。
齿形修正
对粗加工后的齿形进行修 正，调整齿形精度，以满 足后续精加工的要求。
插齿、滚齿、磨齿、铣齿等。
按加工原理分类
展成法、成形法、范成法等。
齿形加工的应用
工业机械
各种机床、重型机械、轻工机械等。
汽车行业
变速器、传动系统等。
航空航天
发动机、减速器等。
02
齿形加工技术
铣齿加工技术
总结词：高效加工
详细描述：铣齿加工是一种通过旋转切削刀具来去除材料的加工方法，适用于加 工各种类型的齿轮。由于其加工效率高，因此在批量生产中广泛应用。
齿形加工质量控制措施
严格控制原材料
确保原材料的质量符合要求， 对原材料进行质量检查和控制
。
提高加工设备精度
确保加工设备的精度和稳定性 ，定期对设备进行维护和校准 。
优化加工工艺参数
通过试验和优化，确定最佳的 加工工艺参数，确保齿形加工 的质量和效率。
齿轮齿形加工方法通用课件
案例三：硬齿面刮削齿轮的插齿加工
总结词：高精度
VS
详细描述：插齿加工采用高精度插齿 刀和先进的加工工艺，能够实现齿轮 齿形的高精度加工。通过精确控制插 齿刀转速和进给速度，有效减小齿轮 误差，提高齿轮的啮合精度和传动稳 定性。
案例三：硬齿面刮削齿轮的插齿加工
总结词
适用范围广
详细描述
插齿加工适用于各种硬齿面刮削齿轮的加工， 可根据不同需求选择合适的插齿刀和加工参 数，实现不同规格齿轮的加工制造。
齿向精度
要求齿向线符合理论设计，确保齿轮传递扭矩的平稳性。
齿厚精度
要求齿厚符合设计要求，确保齿轮的装配和使用寿命。
齿轮齿形加工误差来源分析
机床误差
机床的几何误差、热误 差等都会影响齿轮齿形
的加工精度。
刀具误差
刀具的磨损、刃磨误差 等会影响齿轮齿形的加
工精度。
夹具误差
夹具的定位误差、夹紧 力误差等也会影响齿轮
利用激光扫描齿轮齿形，通过 计算机处理数据，检测齿形精
度和误差。
三坐标测量机检测
利用三坐标测量机对齿轮齿形 进行精确测量，获取齿形尺寸
和位置数据。
01
齿轮齿形加工案例 分析
案例一：大模数直齿圆柱齿轮的铣齿加工
总结词：高效加工
详细描述：大模数直齿圆柱齿轮的铣齿加工是一种高效、高精度的齿轮加工方法， 适用于大模数、高精度要求的齿轮加工。通过采用高精度数控铣床，实现齿轮的 精确加工，提高齿轮的传动性能和使用寿命。
提高表面质量
通过半精加工，提高齿轮表面的粗糙度，为精加 工创造良好条件。
精加工
精加工的目的
通过精加工，使齿轮的齿Байду номын сангаас和轮 廓达到设计要求。
金属切削加工基础知识与司乃钧主编机械加工基础配套.pptx
1）刀具材料应具备的性能。 刀具切削部分在切削时要承受高温、高压、强 烈的摩擦、冲击和振动。因此，刀具材料应具备以下性能： ➢ 高的硬度和耐磨性； ➢ 足够的强度和韧性； ➢ 高的耐热性； ➢良好的工艺性； ➢好的导热性和小的膨胀系数。
第12页/共94页Fra bibliotek2）刀具材料简介。 刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、 陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。目前，刀具材料中使用最广泛的仍是高速钢和 硬质合金。
图1-13 切削热的产生和传出
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2. 影响切削温度的主要因素
1）切削用量。 当 、f、ap增大时，单位时间金属切除量增多，变形和摩擦加
剧，切削中消耗的功率增大，产生的热量多。 2）刀具几何参数。 前角增大，切削热减小，使切削温度降低；主偏角减小， 使切削厚度减小，切削宽度增大，刀刃散热条件得到改善，故切削温度下降。 3）工件材料。 当工件材料的强度、硬度、塑性增加时，切削中消耗的功率增 多，产生的热量多，使切削温度升高。热导率大时则热量传出多，使切削温 度降低。 在切削中使用切削液，可明显降低切削温度。
第14页/共94页
1.2 切削过程
切屑的形成过程及切屑种类
金属切削过程也是切屑的形成过程，其实质是一种挤压过程。在挤压过 程中，被切削的金属主要经过剪切滑移变形而形成切屑。
图1-7 切屑的形成过程
第15页/共94页
切削塑性材料时，工件受到刀具前刀面挤压后，在接 触处开始产生弹性变形。随着刀具继续切入，材料内部的应 力、应变逐渐增大，当与切削速度方向呈一定夹角的OA晶面 上产生的切应力达到材料屈服强度时，则开始剪切滑移产生 塑性变形。随着刀具连续移动，原来处于始滑移面OA上的金 属不断向刀具靠近，当滑移过程进入终滑移面OE位置时，应 力 、OA应与变OE达之间到是最切削大层值的。塑性越变过形区O，E 面 后 切 削 层 脱 离 工 件 母 体 ， 沿 着变面形流前量出刀最时面大会，进流称一出为步第受而到I变形挤形成压区和。切摩切屑擦屑而。沿又前一刀
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表7.2 常用的齿形加工方法
加工方法 加工原理 铣 齿 成形法 精度 9 7 8～7 8～7 7～6 改善不大 表面粗糙度 生产率 6.3～3.2 6.3～ 1.6～0.4 1.6～ 3.2～1.6 3.2～ 3.2～1.6 3.2～ 0.8～0.4 0.8～ 0.8～0.4 0.8～ 1.6～0.2 1.6～ 0.8～0.2 0.8～ 低 设备 普通铣床 应用范围 低精度圆柱齿轮、 锥齿轮、蜗轮 齿轮拉床制造复杂、 应用少 内齿轮、扇形齿轮、 人字齿轮、带凸台齿 轮、间距小多联齿轮 直齿圆柱齿轮、斜齿 圆柱齿轮、蜗轮， 精加工未淬火 圆柱齿轮 光整加工已淬火的圆 柱齿轮 光整加工已淬火的圆 柱齿轮 精加工已淬火的圆柱 齿轮
2、渐开线 齿形轮廓线：渐开线、摆线、圆弧 线等。 渐开线齿形的齿轮具有加工、安装 简便、传动平稳等优点，应用最多。 在平面内,当一直线沿着一个固定圆 作纯滚动时,该直线上任一点的运动轨迹, 称为该圆的渐开线.这个圆称为基圆,这 条直线称为发生线. 渐开线的形状与基圆半径大小有关, 基圆半径愈大,渐开线曲率愈小,曲线愈 平坦;反之,则曲率愈大,曲线愈弯曲.
拉 齿
成形法
高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
拉 床
插 齿
展成法
较高
插齿机
滚 齿
展成法
较高
滚齿机
剃 齿
展成法
高
剃齿机
珩 齿
展成法
很高
珩齿机
研 齿
展成法 成形法 展成法
改善不大 6～3
很高
研齿机
磨 齿
较低
磨齿机
7.4 齿形加工方案的选择 7.4.1 齿形加工工艺方案 齿形加工方案的选择主要决定于齿轮的精度等级，此外 还应考虑齿轮的结构特点、生产批量和切齿后所采用的热处 理方法等。具体加工方案的选择可参考以下原则： 1、9级精度以下的齿轮，一般采用铣齿-齿端加工-热处 级精度以下的齿轮，一般采用铣齿-齿端加工理-修正内孔的加工方案。此方案适合单件小批量生产。 2、8-7级精度的齿轮，采用滚（插）齿-齿端加工-淬火级精度的齿轮，采用滚（插）齿-齿端加工-淬火修正基准修正基准-珩齿（研齿）的加工方案。此方案适合各种批量生 产。 3、7级或6级齿轮，采用滚（插）齿-齿端加工-剃齿-淬火 级或6级齿轮，采用滚（插）齿-齿端加工-剃齿-修正基准-珩齿（磨齿）的加工方案。单件小批量生产采用 修正基准磨齿方案；大批量生产采用珩齿方案。 4、6-3级齿轮，采用滚（插）齿-齿端加工-淬火-修正基 级齿轮，采用滚（插）齿-齿端加工-淬火准-磨齿的加工方案。生产率较低，适合各种批量生产。
7.2.1 铣齿
成形法：用与被切齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具切出 齿形。 1.铣削直齿圆柱齿轮 （1）原理：成形法，IT9，Ra：6.3～3.2µm。 m<8，盘状模数铣刀；m＞8，指状模数铣刀。
成形法铣齿加工的齿轮形状由模数铣刀保证；轮齿分布的均 匀性由分度头保证。
（2）成形铣刀 同一模数的齿轮铣刀，一般制作8把或15把，表7.1。 表3－4 盘状齿轮铣刀刀号及其加工范围
④传动侧隙
2、齿轮的精度等级 国标中对常用渐开线圆柱齿轮齿距累积总公差、齿距累 积极限偏差、单个齿轮齿距极限偏差、齿廓总公差、螺旋线 总公差及切向综合总公差、一齿切向综合公差和径向跳动公 差分别规定了十三个精度等级，从高到低分别用0~12表示； 差分别规定了十三个精度等级，从高到低分别用0~12表示； 对径向综合总公差和一齿径向综合公差分别规定了九个精度 等级，从高到低分别用4~12 等级，从高到低分别用4~12表示。 4~12表示。 齿轮精度等级的选择应根据齿轮的用途、使用要求和工 作条件来决定。选择的方法主要有计算法和经验法。 机械传动中应用最多的齿轮既传递运动又传递动力，其 精度等级与圆周速度密切相关，因此可计算出齿轮的最高圆 周速度，再确定齿轮精度等级。
7.1.2 圆柱齿轮精度 1.齿轮传动的精度要求 齿轮的加工精度对机械的工作性能、承载能力和使用寿 命有很大影响。对齿轮传动性能提出的要求包括： ① 运动的准确性：齿轮一转中，其最大转角误差不能超过允 许范围。最大转角误差是以一转为周期的长周期误差。 ② 传动的平稳性：齿轮在一个齿距范围内，其最大转角误差 不能超过允许范围。以一齿为周期的误差为短周期误差。 ③ 载荷分布的均匀性：齿轮传递转矩时，要求齿面接触良好， 使齿面载荷均匀分布。这项要求可用沿齿轮齿宽和齿高方向 上，保证有一定接触区域的面积来表示。
第七章 齿轮齿形加工
7.1 概述
齿轮在机械、仪器、仪表中应用很广。齿轮的质量直接影 响到机电产品的工作性能、承载能力、使用寿命及工作精度。 7.1.1 齿轮的基本知识 1、齿轮的分类
齿轮类型 直齿轮、斜齿轮、人字齿轮 螺旋齿轮、蜗轮与蜗杆 内齿轮 齿轮齿条 直齿锥齿轮 应用 平行轴间传动 垂直交错轴间传动 平行轴间同向传动 旋转运动和直线移动的转换 相交轴间传动
2、交叉轴线研磨法 ① 过程：研磨轮与被研齿轮的轴 线互相交叉。研磨直齿轮时三个研 磨轮中的两个为斜齿 轮，一个左旋， 一个右旋，轴线与被研齿轮的轴线 互相交叉；另一个研磨轮为直齿， 它的轴 线与被研齿轮的轴线平行。 被研齿轮安装于三个稍被制动的研 磨轮之间，并加注研 磨剂，被研齿 轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合 交叉轴线研磨法 运动，引起齿面接触部分产生相对滑动，从而 进行齿面研磨，被研 齿轮先向一个方向旋转，然后向另一个方向旋转，使齿的两个侧面 都能均匀地得到研磨。 ②特点： 大大提高了研齿的生产效率，研磨量也均匀。
3、齿轮精度等级和齿厚偏差在图样上标注
4、齿轮坯精度 齿轮在加工、检验和安装过程中，常以内孔、顶圆和端 面作基准。基准对齿轮加工、安装质量影响很大，因此对齿 坯规定了误差，包括尺寸偏差、形位误差、基准面跳动及表 面粗糙度等。
7.2 圆柱齿轮齿形加工
齿形加工方法很多，可分为无屑加工和有屑加工两大类。 有屑加工按其形成齿形原理又分为成形法和展成法。
双蝶形砂轮磨齿
7.3.4 研齿
IT7～IT6， Ra：1.6～0.2µm 设备：研齿机。 研具：精密的铸铁齿轮。 研磨剂：磨粒：220＃～240＃， 活性润滑油 特点：与珩齿相同，只能降低 表面粗糙度，不能提高齿形精度。 1、平行轴线研磨法 （图7.16） ① 过程：研磨轮与被研齿轮的 平行轴线研磨法 轴线平行，研磨时被研齿轮带动 研磨轮作无侧隙的自由啮合运动，被研齿轮还作轴向往复运动，研 磨轮被轻微制动。经一段时间后，研磨轮 和被研磨轮作反向旋转， 使齿的两个侧面被均匀研磨。 ②特点：由于齿面的滑动速度不均匀，研磨量也不均匀，在齿顶 及齿根部分的滑动速度大，研磨量也大。
7.2.3 滚齿 IT8～IT7，Ra：3.2～1.6µm。 1、滚齿机和齿轮滚刀 齿轮滚刀：相当于一个右旋螺旋齿轮。
滚齿原理：滚齿加工是展成法原理来加工齿轮。用滚刀 滚齿加工是展成法原理来加工齿轮。用滚刀 来加工对轮相当于一对交错螺旋轮啮合。这对啮合齿轮传动 副中，一个齿轮齿数很少，一个或几个，螺旋角很大就演变 成了一个蜗杆，再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀。齿 轮滚刀按给定切削速度作旋转运动时，工件则按齿轮齿条啮 合关系传动（即当滚刀转一圈，相当于齿条移动一个或几个 齿距，齿轮坏也相应转过一个或几个齿距），齿坏上切出齿 槽，形成渐开线齿面 。
（3）剃齿的特点 可提高渐开线齿形精度和齿向精度， 降低表面粗糙度，不能修正被切齿轮 的分齿误差。
7.3.2 珩齿 （1）原理：剃齿相同（展成法）。 （2）作用：去除齿轮淬火后的氧化皮、齿面毛刺和压痕。 （3）珩磨轮：磨料和环氧树脂合成后浇铸而成，相当于斜齿轮， 见图7.12（ m＞4，带齿芯； m＜4，不带齿芯）。 （4）珩齿运动：剃齿相同， 转速比剃齿高，为1000 ～2000r/min，余量为 0.01～0.02mm，或不 留加工余量，径向进给 一次完成，实现磨削、 剃削和抛光的综合作用。 珩磨轮 （5）珩齿特点：对修正齿形精度和齿向精度作用不大，不能修正 被切齿轮的分齿误差，生产率高，改善表面质量。常用工序：滚齿 →剃齿→淬火→珩齿
7.2.4 齿端加工 当要求停车变速时，为使滑移齿轮容易进入啮合状态， 常将齿端倒圆；如在不停车变速时，为使滑移齿轮迅速进入 啮合状态，常将齿端倒尖；由于齿端锐边经渗碳和淬火后变 脆，在齿轮传动时易崩裂，故应进行齿端倒棱。
7.3 圆柱齿轮精整加工 7.3.1 剃齿 IT7～IT6， Ra：0.8～0.4µm。 （1）剃齿刀 剃齿刀：相当于斜齿圆柱齿轮。 （2）剃齿原理和剃齿运动 ①原理：展成法 ②剃齿运动 剃齿刀旋转带动工件正转、反转转 动，工作台带动工件往复运动，往复 一次剃齿刀径向进给0.02～0.04 mm/str，剃齿余量0.08～0.12mm。
7.2.2 插齿
插齿属于展成法加工。展 成法是指利用齿轮刀具与被切 齿轮的啮合运动，在专用齿轮 加工机床上切出齿形的加工方 法。 （1）插齿机和插齿刀 插齿刀：相当于圆柱齿轮。 （2）插齿原理与插齿运动 插齿原理：展成法。 插齿加工相当于一对无啮合间 隙的圆柱齿轮传动。
插齿运动包括 ① 主运动：插齿刀上下往复运动 ② 分齿运动：强制插齿刀与齿轮坯之 间保持一对齿轮的啮合关系 ③ 径向进给运动：切出齿深。 ④ 圆周进给运动：插齿刀的旋转运动。 ⑤ 让刀运动：防止擦伤。 （3）齿轮坯的安装 ①内孔和端面定位：大批量生产 ②外圆和端面定位：单件小批生产 （4）插齿工作范围 内外直齿圆柱齿轮、间距小的双联 和多联齿轮、内外螺旋齿轮
2、滚齿运动 滚齿原理：展成法。 滚齿运动： ①：主运动：滚刀旋转。
n工 K ②：分齿运动： = n刀 Z
③；垂直进给运动：切出整个齿宽。 ④：径向进给运动：切出整个齿深。
3、滚齿与插齿比较 （1）加工原理相同：展成法 （2）加工精度和齿面粗糙度基本相同：精度为8～7级， Ra1.6µm （3）插齿的分齿精度略低于滚齿， 滚齿的齿形精度略低于插齿。 （4）插齿的齿面粗糙度略优于滚齿。 （5）插齿的生产率低于滚齿。 （6）加工范围不同。 插齿：内齿轮和小间隙多联齿轮 滚齿：螺旋齿轮、蜗轮和轴向齿轮较大的齿轮轴 （7）生产类型相同