第7章 齿轮刀具
第七章讲义齿轮传动4
2007年10月
机械工程基础部
5
7－11 斜齿圆柱齿轮传动的设计特点
➢直齿轮轮齿渐开线曲面的形成与斜齿轮轮齿渐开线曲面的形 成的比较
2007年10月
机械工程基础部
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7－11 斜齿圆柱齿轮传动的设计特点
➢直齿、斜齿圆柱齿轮传动时轮齿接触线的比较
一对平行轴斜 齿圆柱齿轮啮 合时，斜齿轮 的齿廓是逐渐 进入、脱离啮 合的，斜齿轮 齿廓接触线的 长度由零逐渐 增加，又逐渐 缩短，直至脱 离接触，载荷 不是宽突然加 上及卸下，因 此斜齿轮传动 工作较平稳。
端面： 垂至于 斜齿轮 轴线的 平面
法面： 与分度 圆柱面 上螺旋 线垂直 的平面
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机械工程基础部
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7－11 斜齿圆柱齿轮传动的设计特点
用滚刀或铣刀切制斜齿轮时，刀具沿螺旋齿槽 方向进行切削，为了采用切削直齿轮的刀具来切
削斜齿轮，故规定斜齿圆柱齿轮的法面参数（mn、 αn、h*an、c*n）为标准值，且斜齿轮参数的标准
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机械工程基础部
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过斜齿轮分度圆柱上任意点C作垂直于分度圆柱螺旋线的
法面nn，该法面将斜齿轮的分度圆柱剖开，其剖面为一椭
圆。在此剖面上，点C附近的齿形 可视为斜齿轮法面上的齿形。现 以椭圆上点C的曲率半径为半径 作一圆，作为虚拟的直齿轮的分 度圆，并设此虚拟的直齿轮的模 数和压力角分别等于该斜齿轮的 法面模数和法面压力角。此虚拟 的直齿轮的齿形与上述斜齿轮的 法面齿形十分相近，故此虚拟的 直齿轮即为该斜齿轮的当量齿轮， 而其齿数即为当量齿数。
第七章齿轮传动4
精品
7－11 斜齿圆柱齿轮传动的设计特点
2007年10月
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
华东理工大学机械原理第7章齿轮--习题及答案
习 题7-9 在图示的渐开线齿阔中，基圆半径100b r mm =，试求出：1）当135mm k r =时，渐开线的展角k θ，渐开线压力角k α和渐开线在K 点的曲率半径k ρ。
2）当020k θ=，025和030时，渐开线的压力角k α和向径k r 。
解：1) /cos k b k r r α= 100cos 0.741135b k k r r α=== 42.2ok α=tan 0.17022k k k θαα=-= sin 90.68k k k r mm ρα==2) 当20ok θ=时，51.15o k α=，/cos 159.42k b k r r mm α== 当25ok θ=时，'545o k α=，/cos 170.47k b k r r mm α== 当30ok θ=时，'5628o k α=，/cos 181.02k b k r r mm α==7-10今测得一渐开线直齿标准齿轮齿顶圆直径110mm a d =，齿根圆直径87.5mm f d =，齿数20z =，试确定该齿轮的模数m ，齿顶高系数*a h 和径向间隙系数*c 。
解：*(2)a a d m z h =+**(22)f a d m z h c =--f a d d d <<d mz = 5m mm ∴=代入求解，得：*1a h =，*0.25c =7-11已知一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，齿数120z =，241z =，模数2mm m =，*1a h =，*0.25c =，020α=，求：1）当该对齿轮为标准齿轮时，试计算齿轮的分度圆直径1d 、2d ，基圆直径1b d 、2b d ，齿顶圆直径1a d 、2a d ，齿根圆直径1f d 、2f d ，分度圆上齿距p 、齿厚s 和齿槽宽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1a α，齿顶处齿廓的曲率半径1a ρ。
机械设计基础讲义第七章齿轮传动
机械设计基础讲义第七章齿轮传动第7章齿轮传动基本要求：了解齿轮机构的类型和应⽤、齿廓啮合基本定律；掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮特性、正确啮合条件、连续传动条件等；熟悉渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及⼏何尺⼨计算；重点：难点: 学时：§ 7-1 121 ⼈字齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动齿轮与齿条传动内啮合齿轮传动外啮合齿轮传动）直齿圆柱齿轮2、空间齿轮机构蜗杆传动齿轮传动）交错轴齿轮传动（螺旋曲齿圆锥齿轮传动斜齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动传动）圆锥齿轮传动（伞齿轮§7-2 齿廓实现定传动⽐的条件∵ 21p p v v =⼜∴ C O v p 111ω= C O v p 222ω=∴ i 12=ω1/ω2=C O C O 12/上式表明，互相啮合的⼀对齿轮，在任⼀位置时的传动⽐，都与其连⼼线O 1O 2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反⽐。
这⼀定律称为齿廓啮合的基本定律。
过两齿廓啮合点所作的齿廓公法线与两轮连⼼线O 1O 2的交点C 称为啮合节点（简称节点）。
上式还表明，要使两齿轮作定传动⽐传动，则两齿廓必须满⾜的条件是：不论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线必须与两齿轮的连⼼线相交于⼀定点。
当两齿轮作定传动⽐传动时，节点C 在轮1和轮2的运动平⾯上的轨迹分别是以O 1、O 2为圆⼼，以O 1 C 、O 2 C 为半径的两个圆，此圆称为节圆。
并且两节圆作纯滚动。
若两齿轮作变传动⽐传动时，节点C 在轮1和轮2的运动平⾯上的轨迹分别是两条⾮圆曲线，此曲线称为节线。
§7-3 渐开线的形成及其特性⼀、渐开线的形成1）基圆，半径⽤r b 表⽰2）展⾓，⽤θk 表⽰⼆、渐开线的特性1）?=AB BK2）渐开线上任⼀点的法线恒与基圆相切。
切点B 是点K 的曲率中⼼，⽽线段BK 是渐开线在点K 的曲率半径。
3）kb K r r OK OB ==αcos 4）渐开线的形状取决于基圆⼤⼩。
工程制图技术基础第7章 标准件和常用件
装配时先在被连接的两个零件上钻出比螺栓直径ｄ 稍大的通孔（约为1.1ｄ），然后使螺栓穿过通孔，并在 螺栓上套上垫圈，再用螺母拧紧。
（ａ）连接前 （ｂ）连接后 （ｃ）简化画法
２．螺栓、螺母和垫圈的近似画法
绘制螺栓连接的装配图时，可按螺栓、螺母、垫 圈的规定标记，从有关的附录、附表中查得绘图所需 的尺寸。但在绘图时，为简便起见，通常按螺栓的螺 纹规格、螺母的螺纹规格D、垫圈的公称尺寸进行比 例折算，得出各部分尺寸后按近似画法画出，如下图 所示。螺栓的公称长度ｌ，应先查阅垫圈、螺母的表 格得出ｈ、ｍｍａｘ，再加上被连接件的厚度等，经计 算后选定。
（ａ） 局部剖视图
（ｂ） 局部放大图
7.1.3 常见螺纹的种类和标注
螺纹按用途可分为两大类：连接螺纹和传动螺纹， 前者起连接作用，后者用于传递动力和运动。
螺纹按照国家标准中的画法规定画出后，图上并未 表明牙型、公称直径、螺距、线数和旋向等要素，故需 用标记来说明。
1.螺纹的特征代号
各种常用标准螺纹的特征代号见下表。
螺栓公称长度计算公式：ｌ≥δ１＋δ２＋ｈ＋ ｍmax＋ａ
其中ａ是螺栓伸出螺母的长度，一般取约0.3d， 上式计算得出数值后，再从相应的螺栓标准所规定的 长度系列中，修正为标准值L。
（ａ）螺母
（ｂ）螺栓 （ｃ）平垫圈（A级）
3. 螺栓、螺母、垫圈的规定标记
螺栓GB/T 5782 Md×1 表示螺纹规格为ｄmm，公称长度ｌmm，GB/T 5782是六 角头螺栓的国标代号。
工程制图技术基础第7章 标准件和常用件
一台机器由若干个零件和部件组成，机器的功能不 同，所包含的零件和部件的数量、种类和各零件的形状 有很大差异。其中有的零件或部件的结构形状、尺寸、 画法和标记已全部标准化，称为标准件，如：螺钉、螺 栓、螺母、垫圈、键、销、轴承等；有的零件只有部分 标准化，习惯称这些零件为常用件，如齿轮、蜗轮、蜗 杆等。
第七章齿轮机构及齿轮传动
rb
cos K
(渐开线公式)
当k点取在分度圆上时：
rb
r cos
mz cos
2
cos k
rb rk
α是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数
GB1356-88规定标准值α=20° 某些场合：α=14.5°、15°、22.5°、25°。
分度圆就是齿轮上 具有标准模数和标 准压力角的圆。
分度圆和节圆区别 与联系
1）、齿数z d zp
d zp
2）、模数m
表明：齿轮的大小和渐开线齿轮 形状都与齿数有关 （分度圆直径 d是绘制齿轮的重要参数）
d pz
定义模数 m p 或 p m
∴d=m z 单位：mm ； m 标准化。
rb
d mz
mz cos
2
r
cos
3）、分度圆压力角α
渐开线上一点k的向径：
rK
4、精密齿轮传动的设计要点
精密齿轮传动设计首先要根据主要要求，如精度、 强度、尺寸等等主要矛盾入手。设计合适的传动轮 系。 齿轮涉及到的基本问题： 1.齿轮传动类型的选择。 2.轮系总传动比、级数、各级传动比的分配。 3.齿轮模数和齿数的确定，及各几何尺寸的确定。 4. 齿轮材料的选择及强度设计。 5.传动精度分析和误差的计算。 6.传动力矩计算。 7.其他与装配有关的尺寸的计算等。
三、圆锥齿轮的几何关系
二、渐开线齿轮及其啮合特点
1、形成 当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时，直线 上任一点K的轨迹
t
AK——渐开线 基圆，rb n-n：发生线
m n
K
m
rt
θK：渐开线AK段的展角
A
N
n
r O
第7章齿轮机构
（2）斜齿圆柱齿轮机构
(avi)
齿轮齿条传动
外啮合齿轮传动
特点：轮齿与其轴线倾斜；
传动平稳，适合于高速传动，
但有轴向力；有外啮合、内 (avi) 啮合和齿轮齿条传动类型条机构
（3）人字齿圆柱齿轮机构
特点：由两排旋 向相反的斜齿轮 对称组成，其轴 向力被相互抵消。 适合高速和重载 传动，但制造成 本较高。
3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。
§6-2 渐开线齿廓啮合传动的特点
一、渐开线的形成及其特性
1.渐开线的形成 当一直线沿半径为rb的
圆作纯滚动时，该直线上
渐开线
任一点K的轨迹称为该圆的 渐开线，该圆称为渐开线 的基圆，直线K-N称为渐开 线的发生线，角θK 称为渐 开线AK段的展角。
A
θK
rb
F
V
b. 与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p= p m。
c. 与齿顶线平行且齿厚s等于齿槽宽e的直线称为分度线， 它是计算齿条尺寸的基准线。
标准齿轮：具有标准模数、标准压 力角、标准齿顶高系数、标准顶隙 系数，且分度圆上齿厚等于齿槽宽
的齿轮。
2．渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸
名称
i12
=
w1 w2
=
O2 P O1 P
=
r2 r1
(avi)
2. 可分性
O1
ω1
r′2
rb1
K N1 ′ P N2
rb2
r′1
ω2 O2
O1
ω1
r′2
rb1
N1 ′ K P N2
rb2
r′1
ω2 O2
i12
=
w1 w2
机械设计基础第七章 齿轮传动
加工标准齿轮： 刀具分度线刚好与轮坯 的分度圆作纯滚动。 分度圆
分度线
顶线
hf=(h*a+ c*)m
ha=h*am
s
e
加工结果： s＝e＝πm/2 ha=h*am hf = (h*a+ c*)m
二、 渐开线齿廓的根切及最少齿数
标准齿轮不发生根切的最少齿数 根切的原因：刀具的顶线与啮合线的交点 超过被加工齿轮的啮合极限点N
标准齿轮 不发生根 切的情况
要避免根切， 应使
* ha m NM ,
NM PN sin r sin 2
* 2ha z 2 sin
mz 2 sin 2
3 、变位齿轮
1）标准齿轮的优缺点
rK
基圆对渐开线形状的影响
3 渐开线齿廓的啮合 1）渐开线齿廓满足定传动比传动
因为渐开线齿廓在任一点接触，过接 触点的公法线必与两基圆相切。即所 有啮合点均在两基圆的一条内公切线 上。因此，内公切线必与连心线相交 于一固定点P。所以能保证定传动比传 动。
1 O2 P rb 2 i12 2 O1P rb1
一对渐开线齿轮正确啮合的条件
一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线 N1N2 上。
pb1 rb1 r1
B1
O1
ω1
pb 1
rb1 r1 B1
O1 ω1
pb1
rb1 r1
O1
ω1
N1
P
B2
N1
P
N1
P
B2
B2
N2
N2
N2
B1
pb1< pb2 m1<m2
第七章齿轮齿形加工与司乃钧主编机械加工基础配套
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。
齿 形
2.铣齿的工艺特点 （1）生产成本低。 （2）加工精度低。 （3）生产率低。
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。
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。
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。
chap7 齿轮刀具
2）检验过渡曲线干涉
3）检验根切
K 21 K 01 K 01 a01 sin 01 ra20 rb20 K 21 a12 sin 21 ra22 rb22
太原科技大学机电学院
K 01 0
4）检验顶切
K 10 0
Wang chenggang
Wang chenggang
太原科技大学机电学院
Wang chenggang
插齿刀的每个刀齿都有一条顶刃和一个顶后刀面，两条侧刃 和两个侧后刀面。 为了得到顶刃后角，插齿刀外圆面应是与插齿刀同轴线的外 锥面，顶刃后角就是其半锥顶角αp 。标准直齿插齿刀αp =6°。 为了得到侧刃后角 αf ，将两侧后刀面做成旋向相反的渐开 螺旋面；为了保持齿高不变，齿根圆也应向插齿刀轴线移近相 同的距离。插齿刀每个端剖面截形，可以看成是基圆直径相同， 变位系数不同的变位齿轮，新插齿刀变位系数最大，重磨后变 位系数减小。变位系数等于零的剖面 O-O 中齿顶高和分圆齿厚 都是标准值，这个剖面叫做原始剖面。插齿刀的本质是基圆相 同，且变位系数由大到小依次排列而成的无穷片变位齿轮的组 合体。这样，刀具磨钝后重磨前刀面时，虽然刀齿顶圆直径和 分圆齿厚都减小了，但两侧刃齿形仍是渐开线。 太原科技大学机电学院
太原科技大学机电学院
Wang chenggang
第二节
齿轮铣刀
盘形齿轮铣刀
指状齿轮铣刀
太原科技大学机电学院
1.盘形齿轮铣刀
盘形齿轮铣刀在卧式铣床上 利用分度头进行分齿，盘形齿轮
铣刀作旋转运动，工作台作进给
运动，加工直齿或斜齿齿轮。生 产率和加工精度都比较低，适用 于单件生产或修配工作中加工要 求不高的圆柱齿轮。
第七章 齿轮传动1
r2' o2
齿ha
*
= 0.8, c* = 0.3
二、标准齿轮基本尺寸的计算公式
1、分度圆与模数 2、基圆直径 、 3、齿高 、 4、中心矩 、 必须掌握表7-2
o1
' r1
知道标准齿轮的含义吗？ 知道标准齿轮的含义吗？ 标准中心矩
a = r1 + r2 = r1 + r2
' '
r2' o2
1 = m(z1 + z2 ) 2
例题1:一标准园柱齿轮，齿数z=27,m=5mm。求该齿轮的基 圆、直径齿廓曲线分度圆上的曲率半径及直径dk=140mm 的圆上的压力角。
1.基圆直径： 分度圆直径d=mz=27×5=135mm，压力角α=20° 基圆直径：db=dcosa=135×cos20°=136.86 mm 2.齿廓分度圆的曲率半径 曲率半径即为该点的发生线KN
三、齿轮机构设计内容
内容包括 ①齿轮齿廓形状的设计 ②单个齿轮的基本尺寸的设计 ③一对齿轮传动设计
§7-2齿廓啮合基本定律
§7-2齿廓啮合的基本定律
一、齿廓啮合基本定律
对齿轮传动的基本要求是保证OC O1N O1N ω ω ω1 1 O1N1 1： ω1 1 O1N1 1= O1 1C 瞬时传动比：⇒ 瞬时传动比 ⇒ =ω = = 常数 =O N = ON = O N i12 ωω1/ω2 N =O2C O2C O2 2 2 ω ω2 2 22 2 22 22 结论 两齿廓在任一瞬时（即任意点k 两齿廓在任一瞬时（即任意点k接 1、 ）的传动比：i =ω /ω =？ 1、要使两齿轮的瞬时传动比为一常 触时） 触时 的传动比： 12 1 2 则不论两齿廓在任何位置接触， 数，则不论两齿廓在任何位置接触， n n 过接触点所作的两齿廓公法线都必须 要求 Vn = Vk2= Vk k1 与连心线交于一定点C 与连心线交于一定点 ，这就是平面 齿廓啮合基本定律。 齿廓啮合基本定律。 =ω O N VN1=ω1O1N1 VN2 ω2 2 2 ω 2、定点 称为节点，以O1和O2为圆 n 称为节点， 、定点C称为节点 过节点C 心，过节点 所作的两相切圆称为节 n n Vk1= ω1O1N1和r 表示ω2O2N2 Vk2=。 其半径用r 圆，其半径用 1 2表示。
金属切削原理 (陈日瞿)提纲
金属切削原理与刀具习题与思考题第一章基本定义基本概念：主运动和进给运动、工件的三种表面切削用量三要素参考平面、参考系及关系主要标注角度(γo 、αo、κr 、κr’、λs，)定义及图示工作角度的定义、改变原因切削厚度切削宽度难点与重点：几何参数的基本定义，标注角度图示问题：1、在车床上切槽，使用定义分析其主运动和进给运动、工件的三种表面、刀具上的各刀面和刀刃；找出γo 、αo、αo’、κr 、κr’、λs，γn、αn、γf、αf、γP、αP；用公式描述进给过程中γoe 和αoe的变化规律。
2、列表表示车削内、外圆时选定点高、低于工件回转中心情况下刀具工作角度与标注角度、偏移距离之间的关系。
3、试分别画出主偏角为45o的外圆车刀车外圆和车端面时的所有标注角度。
4、试分别画出主偏角为45o的外圆车刀车外圆和车端面时的切削厚度和切削宽度。
5、车削外圆，其他条件不变，f或κr增大切削厚度怎样变化？a p或κr增大切削宽度怎样变化？6、刀刃上同一点的主剖面与法剖面之间的夹角是多少？为什么？7、车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用刀具前角γο=0o，左刃后角αfL=12o，右刃后角αfR=6 o。
试问左、右刃的工作前、后角是多少？8、半精车45钢外圆，试选择刀具材料牌号；车刀角度κr =75o，κr’=15o，γo=10o，αo=6o，λs=8o；试按制图标准标注刀具角度。
9、粗车HT200内圆，直径80mm，试选择刀具材料牌号；内圆车刀κr =45o，κr’=45o，γo=5o，αo=8o，λs=0o试标注刀具角度(符合制图标准)。
第二章刀具材料难点与重点：刀具材料应具备的性能常用刀具材料性能及应用问题：1、刀具材料是在什么条件下工作的？应具备哪些性能？2、对比高速钢和硬质合金性能指标。
3、常用高速钢有哪些型号？用在哪些场合？列举5种高速钢刀具。
4、常用硬质合金有哪几类？各有哪些常用牌号？其性能特点如何？加工钢料和加工铸铁、粗加工和精加工应如何选择硬质合金？为什么？5、简述YT 、YG两类硬质合金的牌号及应用范围；6、解释YT15 、YT30 、YG6、YG3牌号的含义。
第7章 铣工与齿形加工
第7章铣工与齿形加工在铣床上用铣刀对工件进行切削加工的方法称为铣削。
铣削的加工范围很广，可加工平面、台阶、斜面、沟槽、成形面、齿轮以及切断等，图7-1所示为铣削加工应用的示例。
在铣床上还能钻孔和镗孔。
铣削加工的精度一般可达IT9～7级，表面粗糙度Ra值为6.3～1.6μm。
图7-1 铣削加工应用7.1 铣床铣床的种类很多，最常见的是卧式（万能）铣床和立式铣床。
两者区别是在于前者主轴水平设置，后者竖直设置。
7.1.1 卧式万能铣床XW6132卧式万能铣床的主要组成部分和作用如下（参见图7-2）：图7－2 X6132型卧式万能升降台铣床1－床身底座2－主传动电动机3－主轴变速机构4－主轴5－横梁6－刀杆7－吊架8－纵向工作台9－转台10－横向工作台11－升降台（1）床身床身支承并连接各部件，顶面水平导轨支承横梁，前侧导轨供升降台移动之用。
床身内装有主轴和主运动变速系统及润滑系统。
（2）横梁它可在床身顶部导轨前后移动，吊架安装其上，用来支承铣刀杆。
（3）主轴主轴是空心的（见图7-7），前端有锥孔，用以安装铣刀杆和刀具。
（4）工作台工作台上有T形槽，可直接安装工件，也可安装附件或夹具。
它可沿转台的导轨作纵向移动和进给。
（5）转台转台位于工作台和横溜板之间，下面用螺钉与横溜板相连，松开螺钉可使转台带动工作台在水平面内回转一定角度（左右最大可转过45°）。
（6）纵向工作台纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动，以带动台面上的工件作纵向进给。
台面上的T形槽用以安装夹具或工件。
（7）横向工作台横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。
（8）升降台升降台可沿床身导轨作垂直移动，调整工作台至铣刀的距离。
这种铣床可将横梁移至床身后面，在主轴端部装上立铣头，能进行立铣加工。
铣床的运动请看下图为卧式X6132的万能升降台铣床的传动系统图：图7－3卧式X6132的万能升降台铣床的传动系统图如图7-3所示，立式铣床与卧式铣床很多地方相似。
第七章刀具几何角度和刀具材料(7.2-7.4)
2、 背吃刀量
在一般切削加工中，常用的背吃 刀量有asp（或ap）和侧吃刀量ase （或ae）两个，其单位为mm 。 例：车削 背吃刀量asp； 铣削 背吃刀量asp、侧吃刀量ase
3、进给量
是刀具在运动方向上相对工件的位移量 单位时间进给量称为进给速度。
3、进给运动速度
例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述， 单位：mm / r 刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述， 单位为mm / str。 铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f来表述， 单位：mm/z 进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 和刀具齿数 Z之间的关系如下：
主运动为旋转运动时，切削速度vc计算公 式为： vc=(π dn/1000) （ m / min或m 所选定的测量方向的两平 面间的距离。
2、 背吃刀量
确定吃刀量有三点要注意： 1）确定切削刃的两个端点； 2）确定测量的方向； 3）确定两界限平面。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
3.切削层参数
（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）： 切削面积是指在给定瞬间，切削层在切削层 尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。
3.切削层参数
（2）切削层公称宽度bD（切削宽度）： 切削宽度是指在给定瞬间，在切削层尺寸 平面中测量的作用主切削刃截形上两个极点间 的距离，单位：mm。 例：如图2-6所示，平面cBCDF即为切削层尺寸 平面，BC段为作用的主切削刃，BC两点间的 距离bD即为切削层公称宽度，实际横截面积 BCDE就是切削面积。
第七章 金属切削加工基础知识
二、工件表面 1、待加工表面： 工件上即将被切除的表面。 2、已加工表面： 工件上经刀具切 削后产生的新表面。 3、加工表面 工件上正在被 切除的表面。
第七章 齿轮齿形加工(与司乃钧主编《机械加工基础》配套)
生产率 低 高 较高 较高 高 很高 很高 较低
设备 普通铣床
拉床 插齿机 滚齿机 剃齿机 珩齿机 研齿机 磨齿机
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
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
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。
（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。
7.3.3 磨齿 IT6～IT4→IT3， Ra：0.8～0.2μm 原理：成形法和展成法。 （1）成形法磨齿 IT6～IT5， Ra：0.8～0.4 μm，用成形砂轮磨削，生产率较高， 加工精度较低，应用较少。
成形法磨齿
（2）展成法磨齿 ①锥面砂轮磨齿
砂轮截面齿形为假想齿条的齿形，工件向右滚动，利用 砂轮右侧面磨削第1齿槽的右侧面，从根部 磨至顶部；然后 工件向左滚动，以砂轮左侧面磨削第1齿槽的左侧面，也从 根部磨至 顶部，当第1齿槽两侧面全部磨削完毕时，砂轮自 动退离工件，工件作分度转动，然后再向右滚动，磨削第2 齿槽，这样反复循环，直至磨完全部轮齿。
齿轮刀具的选用方法
齿轮刀具的选用是滚齿工序的一个关键环节。
合理的选用齿轮刀具，不仅可以兼顾齿轮加工的质量和效率，而且可以提高齿轮刀具的使用寿命，节约成本。
滚齿工序可以选择的加工方法从加工原理上可以分为“成形铣齿”和“展成滚齿”两种方法。
风电齿轮用到的成形铣齿刀具主要是硬质合金镶片成形铣刀，展成滚齿的刀具主要有硬质合金镶片滚刀、高速钢双切滚刀、高速钢单刃整体滚刀。
因为风电齿轮箱的输入级、中间级和输出级齿轮零件差异很大，因此根据被加工齿轮（齿轴）的模数、齿数以及设计结构，或者应用成形铣齿方法，或者应用展成滚齿方法，或者集成应用两种加工方法（滚、铣复合加工）。
下面根据风电齿轮箱输入级、中间级、输出级不同特点，选取中间级大轮做加工方法和刀具选用分析。
中间级大轮的模数一般为10～12mm，齿数约100，齿宽在350mm上下。
根据上述数据，从模数和齿数上分析，由于齿数多，且模数适中，排除采用成形铣齿方法（切削效率低）；从齿数和齿宽上分析，该类齿轮切削长度（齿宽和齿数的乘积）超过了一般单刃滚刀的刃口切削寿命（单刃滚刀可以增加外径，提高切削刃口数，但造成刀体材料的浪费。
至于如何优化设计滚刀，不在本文讨论范围之内），因此排除普通单刃滚刀；从刀具成本上分析，由于中间级大轮每台齿轮箱只有一个，数量需求还不够大，故没必要选择高成本的硬质合金镶片滚刀；而双切滚刀正好满足了效率、寿命、成本等各方面要求。
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山东大学机械工程学院
7.1 类型、工作原理、选用
按被加工的齿轮类型分：
❖ 圆柱齿轮刀具
❖ 渐开线圆柱齿轮刀具：盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、 齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、梳齿刀、剃齿刀
❖ 非渐开线圆柱齿轮刀具：圆弧齿轮滚刀、摆线齿轮滚刀 、花键滚刀等
❖ 蜗轮刀具（蜗轮滚刀、蜗轮飞刀、蜗轮剃齿刀等）
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原始剖面—变位系数等于零的剖面0—0，该面中齿顶高和分圆 齿厚都是标准的。在0—0剖面向前刀面的各剖面的变位系数为 正且逐渐增大；在0—0剖面向夹固基面的各剖面的变位系数为 负且逐渐减小。
插齿刀的本质：基圆相同、且变位系数由大到小依次排列而成 的无穷片变位齿轮的组合体。插齿刀重磨一次，得到一个新的 变位系数的齿轮。按齿轮啮合原理，新的插齿刀和重磨后的插 齿刀都能加工出与之相同的模数、齿形角但不同齿数的标准齿 轮和变位齿轮。
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插齿刀的刀齿在端剖面中的截形
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为得到顶刃后角p：插齿刀外圆面应是外锥面，其半锥顶角为p； 为得到侧刃后角：两侧后刀面做成旋向相反的顶圆直径和分圆齿厚都减小，但两侧刃齿
形仍是渐开线。为了保持齿高不变，齿根圆也应向插齿刀轴线移近相同的距 离。 插齿刀每个端剖面截形，可以看成是基圆直径相同、变位系数不同的变位齿 轮。新插齿刀变位系数最大，齿顶高最高，分圆齿厚最厚；使用到最后的端 剖面中的齿形变位系数减小，齿顶高降低，分圆齿厚减薄。
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梳齿刀
刨齿刀
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成形法加工齿轮
指状齿轮铣刀 盘状齿轮铣刀
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展成法加工齿轮
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齿轮滚刀
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❖ 成形法
刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽形状相同 盘状模数铣刀、指状模数铣刀在铣床上铣齿轮，母线（渐开线）用成形
法形成，不需成形运动，导线用相切法（A2、B1）形成。 由于同一模数的铣刀是按被加工工件的齿数范围分号的（每一号铣刀的
❖ 人字齿轮插齿刀：成盘状，两把一套，用于加工无退刀槽人字齿轮，常
用公称分圆直径有三种：100（m=1～6mm）、120（m=2～12mm）和180 （m=2～15mm），螺旋角为30。 ➢ 插齿刀一般用高速钢制造，整体结构。大直径插齿刀也有做成镶齿结构的。
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7.3 直齿插齿刀切削刃及其前、后刀面
插齿原理
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Shaping Machine
Gleason P800S
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7.2 插齿刀结构(Gear Shaper Cutter)
标准插齿刀：直齿(Spur Gear)、斜齿(Helical Gear)插齿刀两类，另有人字齿轮 (Chevron Gear)插齿刀。
直齿插齿刀分3种结构形式：
(4) 小模数直齿插齿刀：盘状63（m=0.3～1mm）和锥柄25（m＝0.3
～1mm）。
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❖ 斜齿插齿刀型式：
(1) 盘形斜齿插齿刀—公称分圆直径100（m=1～7mm），螺旋角有15和23两 种。
(2) 锥柄斜齿插齿刀—加工斜齿内齿轮。公称分圆直径38（m=1～4mm），螺旋 角也有15和23两种。
齿形按所加工的一组齿轮中齿数最少的齿轮的齿形制造），因此，用这 把铣刀切削同组其它齿数的齿轮时齿形有误差。 所需运动简单，不需专门的机床，但要用分度头分度，生产效率低。所 以一般用于单件小批生产低精度的齿轮。
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❖ 展成法
具有较高的生产效率和加工精度。齿轮加工机床绝大多数采 用展成法；
三种标准形式（盘形、碗形、锥柄）
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插齿刀(Gear Shaper Cutter)
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盘形
碗形
锥柄
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插齿刀(Gear Shaper Cutter)
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❖ 直齿插齿刀型式：
(1) 盘形直齿插齿刀（a）—加工外齿轮和大直径的内齿轮。公称分圆 直 径 有 五 种 ： 75（ m=l～4mm）、100（m=1～6mm）、125（ m=4～8mm）、160（m=6～10mm）和200（m=8～12mm）
圆柱齿轮加工方法：滚齿(Hobbing)、插齿(Shaping)等； 锥齿轮加工方法：刨齿(Shaping)、铣齿(Milling)等； 精加工齿轮齿面方法：研齿(Lappiong)、剃齿(Shaving)、磨
齿(Grinding)、珩齿(Honing)等。
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7.2 插齿刀结构(Gear Shaper Cutter)
❖ 锥齿轮刀具
❖ 直齿锥齿轮刀具：成对刨刀、成对盘铣刀、拉－铣刀盘
❖ 曲线齿锥齿轮刀具：弧齿锥齿轮铣刀盘、摆线齿锥齿轮
铣刀盘
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齿轮刀具的分类
按刀具工作原理分： ❖ 成形齿轮刀具
盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘 ❖ 展成齿轮刀具
齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀、剃齿刀、加工非渐开线齿形的各种滚刀 、蜗轮刀具、锥齿轮刀具等
(1) 插齿刀的本质 ❖ 插齿刀的切削刃在前端面上的投影是渐开线，插齿刀的运动轨迹就象
一个齿轮的齿面（假想的“产形”齿轮）。Creating shape ❖ 插齿刀及其产形齿轮的基圆直径：db0=mz0cos ❖ 刀齿结构：一条顶刃和顶后刀面、两条侧刃和侧后刀面
侧刃后角
直齿插齿刀的切削刃与后刀面
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(2) 插齿刀任意剖面的变位系数
侧后刀面（渐开螺旋面）与分圆柱面交线为螺旋线，展开后成为直线，即 梯形两斜边。由于左右两侧刃的后角相等，两侧后刀面分圆柱螺旋角0 相等，故展开图是等腰梯形。
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插齿刀分圆柱面的展开图
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令x0为与原始剖面相距为a的任意剖面Ⅰ—Ⅰ的变位系数，则剖 面内分圆齿厚为：
(2) 碗形直齿插齿刀（b）—加工多联齿轮和某些内齿轮。公称分圆直 径有四种：50（m=l～3.5mm）、75（m=l～4mm）、100（m=1 ～6mm）和125（m=5～8mm）。
(3) 锥柄直齿插齿刀（c）—加工内齿轮。公称分圆直径有两种：25（ m=1～2.75mm）、38（m＝1～3.75mm）。