齿轮齿形的加工

n工 K = n刀 Z
3.垂直进给运动 3.垂直进给运动 滚刀沿工件轴线作垂直进给， 以便切出整个齿宽。A 以便切出整个齿宽。A为进给运动，进给量 f—mm/r，以工件每转滚刀垂直进给的距离来 mm/r，以工件每转滚刀垂直进给的距离来 表示。A是个简单运动，传动链为：工件— 表示。A是个简单运动，传动链为：工件— 7—8—uf—9—10--刀架升降丝杠。这是一条 10--刀架升降丝杠。这是一条 外联系传动链，称为进给传动链。
• •
•
插齿运动
4.3.2 滚齿原理及运动
滚齿机用展成法加工直齿和斜齿圆柱齿轮。它基于 螺旋齿轮啮合原理。将其中一个作为滚刀，它的 特点是螺旋角β很大，齿数Z 特点是螺旋角β很大，齿数Z很少，类似于蜗杆， 开槽和铲削齿背后就形成了滚刀。机床传动链使 被加工齿轮和滚刀保持一对螺旋齿轮的啮合关系， 再加上滚刀的进给运动，就可完成对工件全部齿 形的加工。
插齿机的传动原理图
• （1）由于切入运动及让刀
运动并不影响加工表面的形 成，所以在传动原理图中没 有表示出来。 （2）点8到点11之间的传动 ）点8到点11之间的传动 链是展成传动链(内联系) 链是展成传动链(内联系)， 确定渐开线成形运动的轨迹。 （3）点4到点8之间的传动 ）点4到点8 链为圆周进给传动链( 链为圆周进给传动链(外联 系)。确定渐开线成形运动的 速度。 由电动机点1 由电动机点1至曲柄偏心盘 点4之间的传动链是机床的 主运动传动链，用以确定插 齿刀每分钟往复次数(速度) 齿刀每分钟往复次数(速度)
差动传动链 刀架—12—13— 刀架—12—13—uy—14—15--∑--6—7—ux— 14—15--∑--6 8—9--工件 --工件 工件的实际转动为B 工件的实际转动为B12+B22，所以采用合成机 构，将两个分别独立的运动B 构，将两个分别独立的运动B12和B22合成后 传给工件。滚齿机即可加工直齿，又可加 工斜齿圆柱齿轮。当加工直齿轮时，就将 差动传动链断开。 1) 运动 齿形的形成: B11 B12 齿形的形成: 齿长的形成: 齿长的形成: A21 B22 2) 传动 滚切链: 滚切链: B11 B12+B22
K B A
4.1.2直齿圆柱齿轮各部分名称，基本参数和 4.1.2直齿圆柱齿轮各部分名称，基本参数和 主要尺寸
1.直齿圆柱齿轮各部分名称 1.直齿圆柱齿轮各部分名称 齿顶圆齿顶圆-通过齿轮轮齿顶部的圆称为齿顶圆。 齿根圆齿根圆-通过齿轮轮齿根部的圆称为齿根圆。 分度圆分度圆-在标准齿轮中，理论齿厚与齿间相等的圆称为分度圆。 分度圆齿厚分度圆齿厚-在分度圆上一个轮齿所占的弧长称为分度圆齿厚。 用S表示。 分度圆齿间分度圆齿间-在分度圆上一个齿槽所占的弧长称为分度圆齿间， 用e来表示。 周节周节-从分度圆上相邻两齿对应点之间的弧长称为分度圆周节。 齿顶高齿顶高-从齿顶圆到分度圆的径向距离称为齿顶高。 工作齿高工作齿高-两个齿轮啮合时，两个齿轮的齿顶圆之间的径向距 离称为工作齿高。 径向间隙径向间隙-当两个齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与另一个齿 轮的齿根圆之间的径向距离称为径向间隙。
4.1渐开线齿轮概述 4.1渐开线齿轮概述
4.1.1渐开线的形成及其特性 4.1.1渐开线的形成及其特性
1.BK=AB 2.渐开线上任意点的法线，一定是基圆的切线。 2.渐开线上任意点的法线，一定是基圆的切线。 3.任意两条反向渐开线间公法线长度处处相等。 3.任意两条反向渐开线间公法线长度处处相等。 4.基圆内无渐开线。 4.基圆内无渐开线。 5.渐开线的形状只与基圆的大小有关。 5.渐开线的形状只与基圆的大小有关。
内联系传动链
• 该链为：滚刀—4—5—ux—6—7--工件，以保证 该链为：滚刀— --工件，以保证
滚刀与工件间的运动关系为：滚刀转l 滚刀与工件间的运动关系为：滚刀转l转，工件 转K/Z转(Z为工件的齿数，K为滚刀的头数)。 K/Z转(Z为工件的齿数，K为滚刀的头数) • B11和B12保持严格的速比关系: 保持严格的速比关系: Z---工件齿数；K---滚刀头数。B11和B12不可分割， ---工件齿数；K---滚刀头数。B 速度不能调整。
展 成 法
滚齿
齿轮滚刀
滚齿机
通常加工6—10级精度齿轮，最高能达4级。生产率 较高，通用性大，常用以加工直齿、斜齿的外啮合圆柱齿 轮和蜗轮 通常能加工7～9级精度齿轮，最高达6级。生产率 较高，通用性大，适于加工内外啮合齿轮(包括阶梯齿轮)、扇形齿 轮、齿条等
插齿
插齿刀
插齿机
剃齿
剃齿刀Байду номын сангаас
剃齿机
能加工5～7级精度齿轮，生产率高，主要用于齿轮 滚插预加工后、淬火前的精加工 能加工6～7级精度齿轮，多用于经过剃齿和高频淬 火后，齿形的精加工
珩齿
珩磨轮
珩齿机或 剃机
磨齿
砂轮
磨齿机
能加工3～?级精度齿轮，生产率较低，加工成本较高，多用于齿 形淬硬后的精密加工
4.2圆柱齿轮齿形的成形法加工 4.2圆柱齿轮齿形的成形法加工
成形法加工是指用刀刃形状与被加工齿槽形 状相同的刀具，切出齿形的加工方法。成 形法加工齿轮主要是指用铣床加工齿轮。 4.1.1 成形法铣削直齿圆柱齿轮 用铣床加工齿轮： 指状铣刀 + 分度头 盘状铣刀
齿轮滚刀
滚切直齿圆柱齿轮
用滚刀加工直齿圆柱齿轮必须具备以下两个运动： 一个是形成渐开线齿廓所需的展成运动；另一个 是切出整个齿宽所需的，滚刀沿工件轴线的垂直 进给运动，λ为滚刀的螺旋升角，δ 进给运动，λ为滚刀的螺旋升角，δ为滚刀安装角。
A
完成滚切直齿圆柱齿轮，需以下传动链： 1.主运动 1.主运动 滚刀的旋转为主运动，构成展成 运动的外联系传动链：电动机— 运动的外联系传动链：电动机—1—2—uv— 3—4--滚刀。滚刀的转速可以根据切削速度 --滚刀。滚刀的转速可以根据切削速度 来确定。 2.分齿运动(展成运动) 2.分齿运动(展成运动) 展成运动是形成渐开 线齿廓的滚刀与工件之间的啮合运动。它 可以分解成两部分：滚刀的旋转运动B 可以分解成两部分：滚刀的旋转运动B11和 工件的旋转运动B 工件的旋转运动B12。展成运动是个复合运 动，因此B 动，因此B11与B12之间构成一条内联系传动 链。
滚切直齿圆柱齿轮时，共有三条传动链。用展成法形成渐开线， 需要一个复合的成形运动，这个运动需要一条内联系传动链( 需要一个复合的成形运动，这个运动需要一条内联系传动链(展 成运动传动链)和一条外联系传动链(主运动传动链) 成运动传动链)和一条外联系传动链(主运动传动链)。另外需要 一条外联系的进给传动链，以实现垂直进给。 1) 运动 齿形的形成: B11 B12 齿形的形成: 齿长的形成: 齿长的形成: A 2) 传动 滚切链: 滚切链: B11 B12 • 速度链: 速度链: B11 电动机—1—2—uv—3—4--滚刀 电动机— --滚刀 • 进给链: 进给链: A 工件—7—8—uf—9—10--刀架升降丝杠 工件— 10--刀架升降丝杠
4.3 圆柱齿轮齿形的展成法加工
根据一对齿轮的啮合原理，将啮合副中的一 个转化为刀具，另一个转化为毛坯，机床 强制刀具和毛坯按啮合时的严格速比关系 作相对运动从而展成渐开线齿形。
4.3.1 插齿原理及运动
插齿机主要用于加工直齿圆柱齿轮，尤其适用于加 工在滚齿机上不能加工的内齿轮和多联齿轮。插 齿机不能加工蜗轮。 插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。其中一个 是齿轮形刀具——插齿刀。插齿刀实质上是一个 是齿轮形刀具——插齿刀。插齿刀实质上是一个 端面磨有前角、齿顶及齿侧磨有后角的齿轮。插 齿机同样是按展成法加工圆柱齿轮。
第4章齿轮齿形的加工
齿形加工的方法按照加工中有无切屑而分为无屑加工 和切屑加工： 无屑加工-------热轧、冷轧、冷挤、压铸、注塑、粉末 无屑加工-------热轧、冷轧、冷挤、压铸、注塑、粉末 冶金等 切屑加工------ 仿形法（成形法）-----成形铣齿、成形 切屑加工------ 仿形法（成形法）-----成形铣齿、成形 磨齿、拉齿 展成法（范成法）-----滚齿、插齿、剃 展成法（范成法）-----滚齿、插齿、剃 齿、珩齿、磨齿
按道理，每一个模数，每一个齿数，都应该用相应的刀具。 实际中，是一个模数只做8把或15把铣刀，每把铣刀适应一 实际中，是一个模数只做8把或15把铣刀，每把铣刀适应一 定的齿数范围。因此，加工出来的齿形是近似的，加工精度 较低。
铣刀号数
1
2
3
4
5
6
7
8
齿数范围
12--13
14--16
17--20
21--25
n工 z刀 = n刀 z工
3.径向进给运动 3.径向进给运动
插齿刚开始时，插齿刀相对于工件作径向切入运动， 直到全齿深为止，然后工件转过一圈，全部轮齿 加工完毕。加工完后插齿刀与工件分离。有时， 为了提高加工精度，径向切入可分为几次进行。 每次进给后，工件需转过一圈。
4.让刀运动 4.让刀运动
插齿刀向下的直线运动为工作行程，向上为空行程。 空行程时不切削，为了减少刀刃的磨损，机床上 还需有让刀运动，使空行程时刀具在径向退离工 件。
滚切斜齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，端面齿 廓也是渐开线，但齿长方向不是直线，而 是螺旋线。加工斜齿圆柱齿轮时，除也需 要一个形成渐开线的展成运动外，还需一 个形成螺旋线的运动。形成渐开线的展成 运动与加工直齿轮相同，但后一个运动则 不同。加工直齿轮时的进给运动为直线运 动，是简单运动。加工斜齿轮时的进给运 动是螺旋运动，是一个复合运动。即进给 动是螺旋运动，是一个复合运动。即进给 运动应该是滚刀向下走一个导程，工件应 该补转一转（附加运动）。 该补转一转（附加运动）。
4.1.3圆柱齿轮精度简介 4.1.3圆柱齿轮精度简介
1.齿轮传动的精度要求 1.齿轮传动的精度要求 (1)传递运动的准确性 (1)传递运动的准确性 (2)传动的平稳性 (2)传动的平稳性 (3)载荷分布的均匀性 (3)载荷分布的均匀性 (4)传动侧隙 (4)传动侧隙
圆柱齿轮的加工
齿形加工方法 刀具 机床 加工精度及适用范围 仿 成形铣齿 形 法 拉齿 拉刀 拉床 精度和生产率均较高，但拉刀多为专用，制造困准， 价格高，故只在大量生产时用之，宜于拉内齿轮 模数铣刀 铣床 加工精度及生产率均较低，一般精度为9级以下
26--34
35--54
55--134
135以 上
4.2.2 铣齿加工的特点及应用
1.特点 1.特点
– 刀具简单，生产成本低。 – 加工精度低。 – 生产效率低。
2.应用 2.应用
– 单件小批生产。 – 低于八级精度的齿轮表面粗糙度，Ra值为 低于八级精度的齿轮表面粗糙度，Ra值为 3.2---6.3。 3.2---6.3。 – 加工直齿、人字齿、齿条和锥齿轮。
滚斜齿轮
滚切斜齿轮时，展成运动传动链与加工直齿轮时相同（形成 渐开线齿形），进给运动传动链( 渐开线齿形），进给运动传动链(产生螺旋运动的外联系 传动链，进给运动为复合运动) 传动链，进给运动为复合运动)。还需要一条产生螺旋线 的内联系传动链，它连接刀架移动A 和工件附加转动B 的内联系传动链，它连接刀架移动A21和工件附加转动B22， 以保证刀架直线移动距离为一个螺旋线的导程时，工件附 加转动为一转。
直齿圆柱齿轮各部分名称
2.直齿圆柱齿轮的基本参数 2.直齿圆柱齿轮的基本参数
π (1)模数 (1)模数 (2)压力角(2)压力角-渐开线齿形上 任一点K的法向力F 任一点K的法向力F与其 速度v 速度vK之间所夹的锐角。
πD = Pz
D=
P
z
P
π
=m
rb = r ⋅ cos α
3.直齿圆柱齿轮的主要尺寸 3.直齿圆柱齿轮的主要尺寸
1.主运动 1.主运动
插齿刀沿工件轴线所作的直线往复运动。这 是一个简单运动，用以切制成轮齿齿面。 插斜齿时，用斜齿插刀，插刀主轴是在一 个专用的螺旋导轨上移动。这样，上下往 复移动时，插刀获得一个附加运动。
2.分齿运动（展成运动 2.分齿运动（展成运动 ）
插齿刀和工件应保持一对圆柱齿轮的啮合运 动关系，这是一个复合运动展成运动可被 分解成两部分：插齿刀的旋转运动和工件 的旋转运动。有下列关系：