齿轮加工刀具.
齿轮滚刀刀具简介
齿轮滚刀刀具简介（一）齿轮滚刀的形成齿轮滚刀是依照螺旋齿轮副啮合原理，用展成法切削齿轮的刀具，齿轮滚刀相当于小齿轮，被切齿轮相当于一个大齿轮，如图9－24所示。
齿轮滚刀是一个螺旋角β0很大而螺纹头数很少（1～3个齿），齿很长，并能绕滚刀分度圆柱很多圈的螺旋齿轮，这样就象螺旋升角γz很小的蜗杆了。
为了形成刀刃，在蜗杆端面沿着轴线铣出几条容屑槽，以形成前面及前角；经铲齿和铲磨，形成后刀面及后角，如图9－25所示。
（二）齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀的两侧刀刃是前面与侧铲表面的交线，它应当分布在蜗杆螺旋表面上，这个蜗杆称为滚刀的基本蜗杆。
基本蜗杆有以下三种:1．渐开线蜗杆渐开线蜗杆的螺纹齿侧面是渐开螺旋面，在与基圆柱相切的任意平面和渐开螺旋面的交线是一条直线，其端剖面是渐开线。
渐开线蜗杆轴向剖面与渐开螺旋面的交线是曲线。
用这种基本螺杆制造的滚刀，没有齿形设计误差，切削的齿轮精度高。
然而制造滚刀困难。
2．阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的螺旋齿侧面是阿基米德螺旋面。
通过蜗杆轴线剖面与阿基米德蜗螺旋面的交线是直线，其它剖面都是曲线，其端剖面是阿基米德螺旋线。
用这种基本蜗杆制成的滚刀，制造与检验滚刀齿形均比渐开线蜗杆简单和方便。
但有微量的齿形误差。
不过这种误差是在允许的范围之内，为此，生产中大多数精加工滚刀的基本蜗杆均用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆。
3．法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆法剖面内的齿形是直线，端剖面为延长渐开线。
用这种基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀，其齿形设计误差大，故一般作为大模数、多头和粗加工滚刀用。
（三）滚刀的齿形误差用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀，切制的齿轮齿形存在着一定误差，这种误差称为齿形误差。
由基本蜗杆的性质可知，渐开线基本蜗杆轴向剖面是曲线齿形，而阿基米德基本蜗杆轴向剖面是直线齿形。
为了减少造型误差，应使基本蜗杆的轴向剖面直线齿形与渐开线基本蜗杆轴向剖面的理论齿形在分度圆处相切。
阿基米德滚刀基本蜗杆轴向剖面齿形角αx0，应等于渐开线蜗杆轴向剖面齿形的分度圆压力角，如图9－26所示。
齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(2)范成法加工齿轮刀具
图8.65 涡轮的滚切
金属切削方法
❖ 齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(2)范成法加工齿轮刀具
2)涡轮滚刀
• 用滚刀加工蜗轮可采用径向进给或切向进给,如图8.66所
示
金属切削方法
❖ 齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
金属切削方法
❖ 齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(2)范成法加工齿轮刀具
图8.62 齿轮滚刀
金属切削方法
❖ 齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(2)范成法加工齿轮刀具
1)齿轮滚刀
• 根据形成原理,渐开线螺旋面的发生母线是在与基圆柱相 切的平面中的一条斜线,这条斜线与端面的夹角就是螺旋面 的基圆螺旋升角λb,用此原理可车削渐开线蜗杆,如图8.63所 示
❖ 齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(1)成形法加工齿轮刀具
2)指形齿轮铣刀的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(2)范成法加工齿轮刀具
1)齿轮滚刀
• 齿轮滚刀相当于一个螺旋齿轮,其齿数很少(或称头数,通
常是一头或二头),螺旋角很大,实际上就是一个蜗杆,如图 8.62所示
金属切削方法
❖ 齿轮的加工方法及刀具
1. 齿轮的加工方法
根据齿轮齿廓以及加工精度的不同,齿轮加工的方法有：
滚齿 插齿 铣齿 刨齿
拉齿 剃齿 磨齿 研齿
金属切削方法
❖ 齿轮的加工方法及刀具
2. 齿轮的加工工具
(1)成形法加工齿轮刀具
1)盘形齿轮铣刀
图8.59 盘形齿轮铣刀
阐述齿轮加工所采用的刀具。
阐述齿轮加工所采用的刀具。
在齿轮加工过程中，常用的刀具包括：
1. 齿轮刀盘：齿轮刀盘是一种切削刀具，通常由高速钢或硬质合金制成。
它的刀片上有一定数量和形状的刀齿，可以切削出齿轮的齿形。
2. 锥齿轮刀盘：锥齿轮刀盘适用于加工锥齿轮，它的刀片和齿轮刀盘类似，但其切削角度可根据锥齿轮的要求进行调整。
3. 修齐刀：修齐刀用于修整齿轮的齿面或侧面，以提高齿轮的精度。
它常由高速钢制成，刀片上有凹槽或锯齿，可以去除齿轮上的毛刺、毛刮痕迹等。
4. 钻床和铰床：钻床和铰床是用来加工齿轮孔或齿轮轴孔的刀具。
钻床用来钻孔，铰床用来加工内螺纹孔。
5. 冲压模具：冲压模具适用于批量生产大批量齿轮或形状复杂的齿轮。
它通常由多个部位组成，包括上下模、导向件和铣削刀等，可以在一次冲压中完成多个齿轮的加工。
这些刀具在齿轮加工过程中按照不同需求和工序进行选择和使用，以获得精准、高效的加工效果。
齿轮的加工方式
齿轮的加工方式，常见的有两种，仿形加工和范成（展成）加工。
1.仿形加工。
齿轮加工刀具切出齿轮的齿槽，刀具的“截面形状”是齿轮齿槽的形状。
加工齿轮时，没有齿轮啮合运动，加工出来的齿轮精度低，一般精度在11级以下。
2.范成加工。
齿轮加工刀具本身就是“齿轮或齿条”，齿轮滚刀可以“认为”是齿条，属于齿条类型刀具。
加工时，齿轮刀具与被加工齿轮之间有“齿轮啮合”运动。
齿轮刀具齿廓刀刃，运动包络出被加工齿轮的齿廓（齿面），是理想的渐开线，加工精度较高，常见的有，滚齿、插齿、剃齿（属于精加工）。
具体细分可分为如下：
(1)滚齿机滚齿：可以加工8模数以下的斜齿
（2）铣床铣齿：可以加工直齿条
（3）插床插齿：可以加工内齿
（4）冷打机打齿：可以无屑加工
（5）刨齿机刨齿：可以加工16模数大齿轮
（6）精密铸齿：可以大批量加工廉价小齿轮
（7）磨齿机磨齿：可以加工精密母机上的齿轮
（8）压铸机铸齿：多数加工有色金属齿轮
（9）剃齿机：是一种齿轮精加工用的金属切削机床
以上就是齿轮的一些加工方式，希望能够帮到大家，感谢您的阅读！。
齿轮选择
（2）交错轴斜齿齿轮：圆柱蜗杆副在交错轴间传动时的名称。
二、齿轮的精加工工序都用哪些刀具加工
齿轮的精加工工序所用刀具的种类较多。有切削和磨削两种形式，其中切削的方式有车削，铣削，插齿，剃齿，滚齿等，而磨削的方式有：磨齿和珩磨两种方式，下面分别介绍一下每种加工方式的优势。
（1）车削刀具
车削刀具主要针对齿轮的内孔、端面，目前部分齿轮在工作时需要承受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷，而且在受摩擦的场合，齿轮的表面层还不断地被磨损，因此齿轮会通过淬火工艺获得高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等性能，而经过淬火后的齿轮内孔、端面需要再精车一刀，保证其表面质量。
（2）插齿刀具
插齿刀是一种齿轮形或齿条形齿轮加工刀具。插齿刀分为标准齿插齿刀和斜齿插齿刀。
插齿这种加工齿轮的工艺，主要用在不能滚齿加工的情况下。这种加工方式主要被适用于齿轮的内齿加工，以及一些受结构干扰齿轮的外齿加工。
标准齿插齿刀分为盘形插齿刀，碗型插齿刀和锥柄插齿刀，而盘形插齿刀主要用于加工普通直齿外齿轮和大直径内齿轮；碗型插齿刀则主要用于加工塔形、双联直齿轮；锥柄插齿刀则主要用于加工直齿内齿轮。
（5）磨削砂轮
经过滚齿或插齿加工得到齿轮零件的齿形，往往还要进行精加工。磨齿加工主要用于淬硬齿轮的精加工。由于磨齿能够纠正齿轮预加工的各项误差，因而加工精度较高。磨齿后精度一般可达6级以上。按齿廓的形成方法，磨齿也有成形法和展成法两种，但大多数类型的磨齿机均以展成法来加工齿轮。
蓝帜刀具在大型齿轮加工中的应用
外 先进 产 品相 比 已没 有很 明显 的 差 距 。而 当前 整
８５ ．
１ ３ ８ ０．１ ０
坯
模数
齿 数
１ ２
８ ２
齿宽／ ｍｍ
压力角 （ ） 。
３６ ０
２ ０
材料
刀
且
， 、
普通高速钢
汉 江 工具
粉末冶金高速钢
汉 江 工 具
厂 家
或 重 庆 工具 或 哈 工
切削速 度 ／ ｍｉ ｍ・ ｎ 切
削 规
２ ４ ４ ５
１ ． ２ ２ ６
３ ２ ６ ０
１６ ． １
３ ８ ６ ５
３５ ． ２ ５ １０ ４
４ ７ ８ ０
６ ２ ６ ２
滚刀转 速 ／ｒｉ ｒ ｎ。 ・ ａ
轴 向 进给 量 ／ ｍｍ・ ｒ 。 吃 刀深 度／ ｍｍ 切 削 时 间／ ｎ ｍｉ 总 切 削 时 间／ ｎ ｍｉ
（ 见图２ 采用在标准滚刀形 ）
式下 附 加 一组 负 刃 ，用 于 大 量切 削金 属 ，适 用 于大 模数 、多 齿数 、大 齿宽 的齿轮 粗 加 工 。其 优 势 为高 进给 、高 效率 、长 寿 命 ，是 现 有大 型 齿轮 常用 的 刀
具。
高 。国内各大滚齿机和刀具厂家积极参与研发新型
高 效滚 齿 机 、铣 齿 机和 刀具 。
（ ）可转位硬 质合金 ３
滚 刀 （ 图３ 以 普 通 合 见 ） 金 钢 为 机 体 再 镶 入 可 转 位 图２ 重载双切精切滚刀 硬 质 合金 刀 片 。可 分 为单 头 滚 刀和 双 头 滚 刀 。此 刀
蓝 帜针对大型齿轮加工推 出系列产 品
齿轮加工中刀具的选择与使用
齿轮加工中刀具的选择与使用加工中心所用的刀具是由通用刀具（又称工作头或刀头）和与加工中心主轴前端锥孔配套的刀柄等组成。
在应用中，要根据加工中心机床的要求、夹具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具。
刀具选择总的原则是：刀具的安装和调整方便，刚性好，耐用度和精度高。
在保证安全和满足加工要求的前提下，刀具长度应尽可能短，以提高刀具的刚性。
加工中心机床上，各种刀具分别装在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。
因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。
编程人员应充分了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
加工中心机床所用的刀具必须适应加工中心高速、高效和自动化程度高的特点，其刀柄部分要联接通用刀具并装在机床主轴上，由于加工中心类型不同，其刀柄柄部的型式及尺寸不尽相同。
JT（ISO7388）表示加工中心机床用的锥柄柄部（带有机械手夹持槽），其后面的数字为相应的ISO锥度号，如50、45、和40分别代表大端直径为69.85、57.15和44.45毫米的7：24锥度。
ST（ISO297）表示一般数控机床用的锥柄柄部（没有机械手夹持槽），数字意义与JT类相同。
BT（MAS403）表示用于日本标准MAS403的带有机械手夹持槽联接。
加工中心刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。
模块式工具系统由于其定位精度高，装卸方便，连接刚性好，具有良好的抗振性，是目前用得较多的一种型式，它由刀柄、中间接杆以及工作头组成。
它具有单圆柱定心，径向销钉锁紧的联接特点，它的一部分为孔，而另一部分为轴，两者之间进行插入连接，构成一个刚性刀柄，一端和机床主轴连接，另一端安装上各种可转位刀具便构成一个工具系统。
根据加工中心类型，可以选择莫氏及公制锥柄。
中间接杆有等径和变径两类，根据不同的内外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。
齿轮加工机床工作原理
齿轮加工机床工作原理轮加工机床的种类繁多，构成各异，加工方法也各不相同，但就其加工原理来说，可分为成形法和范成法（展成法）两类。
（一）成形法加工齿轮成形法加工齿轮时，采用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮，即所用刀具的切削刃形状与被切削齿轮的齿槽形状相吻合。
例如，在铣床上使用具有渐开线齿形的盘形铣刀或指状铣刀铣削齿轮。
齿轮轮齿的表面是渐开线柱面。
由于形成母线（渐开线）的方法采用成形法，机床形成母线时不需要运动。
形成导线（直线）的方法是相切法。
因此机床需要两个成形运动：一个是铣刀的旋转B，一个是铣刀沿齿坯的轴向移动A。
铣完一个齿轮后，铣刀返回原位，齿坯作分度运动——转过360º/Z（Z 是被加工齿轮的齿数），然后再铣下一个齿槽，直至全部齿被铣削完毕。
采用成形法加工时，通常采用单齿廓成形刀具加工齿轮，其优点是机床较简单，可以利用通用机床加工；缺点是对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具。
在实际生产中，为了减少成形刀具的数量，每一种模数通常只配有8把刀具，各自适应一定的齿数范围，因而加工出来的齿形是近似的，存在不同程度的齿形误差，加工精度较低；而且，每加工完一个齿槽后，工件需周期性地分度一次，生产率低。
因此，用单齿廓成形刀具加工齿轮的方法，通常多用于修配行业或单件小批生产且加工精度要求不高的齿轮。
用多齿廓成形刀具加工齿轮时，在一个工作循环中即可加工出全部齿槽。
例如，用齿轮拉刀或齿轮推刀加工内齿轮和外齿轮。
采用这种成形刀具，可得到较高的加工精度和生产率，但要求刀具有较高的制造精度且刀具结构复杂。
此外，每套刀具只能加工一种模数和齿数的齿轮，所以机床也必须是特殊结构的，因而加工成本较高，仅适用于大批量生产。
（二）范成法加工齿轮范成法（展成法）加工齿轮应用齿轮啮合的原理。
在切齿过程中，模拟齿轮副的啮合过程，把其中的一个齿轮特化为刀具，强制刀具和工件作严格的啮合运动，由刀具切削刃的位置连续变化范成出齿廓。
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rb
A
b0
C
E′
F′
F
B
E
17
第七章
s xm tan tan 0 2 b0 b0 xm tan p b0
齿轮加工刀具
插齿刀渐开螺旋面的分圆螺旋角：
tan 0 tan p tan
s0 s0
18
第七章
②侧刃后角αc：
齿轮加工刀具
D
rb
A
主剖面：P0
平面ABCD 即是主平面 由右图可以看出， 侧刃上任意一点B的 后角均为βb0
（2）插齿刀的后角及插齿刀的本质：
由①、③，插齿刀可以做成一个齿轮 刀刃：1条顶刃、2条侧刃
10
第七章
齿轮加工刀具
顶刃后角αp： 为形成顶刃后角，将顶后刀面磨成一外圆锥面
但： ①重磨后齿高减小，使被加工齿轮齿高
减小——影响啮合，不允许
②侧刃无后角 为保证重磨后插齿刀齿高不变，则齿根 也要倾斜同样角度—— αg= αp
第七章
1 齿轮加工方法：
齿轮加工刀具
齿轮传动：机械传动中最重要、最常用的一种传动副
齿轮加工精度：直接影响机械的传动精度、平稳性、振动、噪音等
按成型原理分：
成型法 展成法
1
第七章
一 成型法
齿轮加工刀具
刀具刃形按齿轮齿槽形状和尺寸设计
加工精度取决于刃形精度 常用刀具：齿轮铣刀、拉刀（加工内齿轮） 齿轮铣刀：盘铣刀：中、小模数，m <10～15 指状铣刀：大模数，m > 10
齿轮加工刀具
s0
s0
插齿刀的分圆柱面与齿 侧面的交线为螺旋线
左右侧面螺旋方向相反
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
所以：插齿刀的齿侧面为渐开螺旋面
渐开螺旋面：断面截形为渐开线的螺旋面
左侧面：右旋；右侧面：左旋
16
第七章
渐开螺旋面的形成：
齿轮加工刀具
D
梯形ABCD与基圆柱保持纯滚动，其 斜边AB的轨迹，便为渐开螺旋面
直线AB与基圆柱轴线的夹角便为渐 开螺旋面的基圆柱螺旋角βb0 平面ABCD即为渐开螺旋面的法平面
I
齿轮加工刀具
II
III
刀刃在端面 内的投影
αp
γp
2
第七章
齿轮铣刀：
齿轮加工刀具
齿轮齿廓形状不仅与m有关，还与z有关：
齿数z越小，基圆半径越小，渐开线曲率半 径越小
因此，严格来讲，相同模数，不同齿数的齿 轮所用的刀具是不一样的
为减少刀具规格，标准齿轮铣刀成套制造： m=0.8～8 ，8把一套 m=9～16，15把一套
3
第七章
齿轮加工刀具
齿轮铣刀： 每把刀加工一定的齿数范围（见下表）： 刀具廓形按该齿数范围内的最小齿轮齿廓 设计 在加工其他齿数的齿轮时，会产生误差： 齿顶、齿根变薄——这种误差是允许的
11
第七章
重磨后： 齿顶、齿根直径变小 但m、 α、Z不变 所以： 重磨后的齿形应为重 磨前齿形的变位齿形 即： 插齿刀各端剖面内的 齿形，相当于m、 α、 Z相同而变位系数不 同的一系列变位齿轮
齿轮加工刀具
为形成侧刃后角αc，使圆柱剖面内的齿厚逐渐变小
12
第七章
原始剖面：O-O 变位系数：x =0 分圆半径、齿厚、 齿顶半径、齿根半径 等均为标准值
F′ E′ F E
b0
C
B
插齿刀任意点的侧刃后角在侧刃的主剖面内测量，侧刃各 点处的侧刃后角 相等，等于渐开螺旋面的基圆柱螺旋角
19
第七章
5 插齿刀的前刀面及前角
齿轮加工刀具
为得到前角，将插齿刀的前刀面做成与插齿刀同轴 线的内锥面。
顶刃前角γp：内锥面的锥面底角
标准直齿插齿刀：γp = 5°
20
第七章
6 插齿刀的齿形修正
齿轮加工刀具
前面讲到：插齿刀由齿轮变化而来，因此，其端面 齿形应为正确的渐开线。
在有了顶刃前角γp之后，会怎样？
插齿刀主运动：往复运动 在展成运动中起实际包络作用还是刀具的端截形吗？
在展成运动中起实际包络作用的是刀刃在端面内的投影！！
21
第七章
刀刃在端面内的投影：
已不是正确的渐开线 特征： ①齿形角变小 ②分圆齿厚变窄 若保证分圆齿厚不变， 则齿顶变厚，齿根变窄
属于平面啮合：啮合可用端面齿形来代替 插齿刀：与被加工齿轮有相同的模数、压力角（产形齿轮）
6
第七章
2 插齿时的运动：
主运动：插齿刀上下往复运动
齿轮加工刀具
圆周进给运动：保证严格的传动比
圆周进给量：分圆弧长/往复一次
（径向）切入运动：逐渐切到全齿深 在切到全齿深后，要使工件再转一圈
以保证所有齿都加工到全齿深
齿轮加工刀具
A-A剖面：
正变位
tan p x mx b0 b0 cb0
xm
tan p m
所以：x 随b0线性变化
O-O剖面以前（下）：正变位；O-O剖面以后（上）：负变位；
13
第七章
插齿刀的本质：
齿轮加工刀具
各端剖面内是基圆相同，而变位系数成线性变化的变位齿轮
xm
14
第七章
①侧后刀面
成型铣刀加工齿轮，还会产生分度误差——周节累计误差，影响传动精度
4
第七章
齿轮加工刀具
2 展成法（范成法、包络法）
刀具齿廓的包络线（面）形成工件（齿轮）廓形
常用刀具：插齿刀、滚刀、剃齿刀 精度高，生产率高
5
第七章
二
1
齿轮加工刀具
插齿原理与插齿刀：
插齿原理：模拟一对轴线平行的圆柱齿轮的啮合（展成法）
径向进给量：切入深度/往复一次 让刀运动：空行程时，为避免与工件摩擦和 干涉，工作台有让刀运动
7
第七章
3 插齿刀的种类： （1）按结构分：
齿轮加工刀具
①盘形插齿刀：加工外齿轮或大直径内齿轮，应用最多 ②碗形插齿刀：加工带台阶或阶梯的内、外齿轮 ③锥柄插齿刀：加工小直径内齿轮
8
第七章
3 插齿刀的种类： （2）按加工对象分：
如图，作刀齿的分圆 柱面展开图
齿轮加工刀具
（3）插齿刀的侧刃后角及侧后刀面
s0
m
2 m s0 2 xm tan 2 s0 s s0 xm tan 2 2 cb0 m tan c1b0
s0
s0
齿厚随b0线性变化
15
第七章
齿厚随b0线性变化
齿侧面与分圆柱面的 交线在展开图上成斜 直线 卷成圆柱面，斜直线 成螺旋线 所以：
齿轮加工刀具
•直齿插齿刀、斜齿插齿刀、人字齿插齿刀 •内插齿刀、外插齿刀 •剃前插齿刀：留剃量 •磨前插齿刀：留磨量
（3）按加工精度分：
•AA级——加工6级齿轮 •A级——加工7级齿轮
•B级——加工8级齿轮
9
第七章
4 插齿刀的后刀面及后角
齿轮加工刀具
（1）对理想插齿刀的要求：
①有正确的渐开线齿形 ②有前、后角 ③有一定的重磨次数（寿命） ④刀具重磨后仍能加工出正确的工件齿形