模块二 金属切削加工 课题七 齿轮加工

图2-173 成形法磨齿
2、展成法磨齿
展成法磨齿：锥形砂轮磨齿和双碟形砂轮磨齿。 展成法磨齿生产率低，但加工精度高，一般可达4级，表面粗糙度Ra值在0.4～ 0.2μm。所以，实际生产中它是齿面要求淬火的高精度齿轮常采用的一种加工 方法。
图2-164 插齿机
2、插齿刀
插齿刀是在轮齿上磨出前角、后角使其具有切削刃的 特殊齿轮。插齿时，插齿刀回转、工件按齿轮副啮合关 系相应回转，从而在齿坯上展成渐开线齿廓，插齿刀作 上、下往复直线运动，即完成切齿。
图2-165 插齿刀
3、插齿切削运动
（1）主运动 即插齿刀的上下往复直线运 动。向下为切削行程，向上的返回行程 是空行程。 （2）分齿运动 插齿刀和齿坯之间被强制 的啮合运动，也称为展成运动。保持一 对传动齿轮的速比关系，即：nw/n0 = z0/zw （3）径向进给运动 即插齿刀逐渐向工件 中心移动的运动，以切出全齿高。当进 给到要求的深度时，径向运动停止，分 齿运动继续进行，直到加工完成。 （4）让刀运动 为了避免插齿刀在返回行 程中，刀齿的后刀面与工件的齿面发生 摩擦，插齿刀返回时，齿坯沿径向让开 一段距离；当切削行程开始前，齿坯恢 复原位，这种运动即为让刀运动。
图2-170 珩磨轮及珩齿加工原理图
a）珩磨轮 b）珩齿加工 c）蜗杆形珩轮加工
2、珩磨轮 珩磨轮：将金刚砂或白刚玉磨料与环氧树脂等材料合成后浇 铸或热压在钢制轮坯上的斜齿轮
图2-171
珩磨轮
珩磨视频
3、珩齿特点及应用
与剃齿相比较，珩齿具有以下工艺特点： （1）珩轮结构和磨轮相似，珩齿后表面质量教好，珩齿速度甚低（通常为 1~3m/s），加之磨粒粒度较细，珩轮弹性较大，故珩齿过程实际上是一种低速 磨削、研磨和抛光的综合过程，齿面不会产生烧伤和裂痕。 （2）珩齿时，齿面间隙沿齿向有相对滑动外，沿齿形方向也存在滑动，因而 齿面形成复杂的网纹，提高了齿面质量。 （3）珩轮弹性较大，对珩前齿轮的各项误差修正作用不强。因此，对珩轮本 身的精度要求不高，珩轮误差一般不会反映到被珩齿轮上。但对珩前齿轮的精 度要求高。 （4）珩轮主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮和毛刺。珩齿余量一般不超 过0.025mm，珩轮转速达到1000r/min以上，纵向进给量为0.05~0.065mm/r。 （5）珩轮生产率甚高，一般一分钟珩一个，通过3~5次往复即可完成，成本低， 设备要求简单，操作方便。
插齿视频
图2-165
插齿切削运动
4、插齿的工艺特点
（1）插齿的齿形精度比滚齿高，且齿面粗糙度值小；但运动精度 低于滚齿，齿向偏差比滚齿大。
（2）插齿和滚齿选择刀具时只要求刀具的模数和压力角与被切齿 轮一致，与齿数无关（最少齿数z≥17）。 （3）插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。
5、插齿应用
插齿多用于加工滚 齿难以加工的内齿轮、 多联齿轮、带台阶齿轮、 扇形齿轮、齿条及人字 齿轮、端面齿盘等，但 不能加工蜗轮。
图2-170 剃齿机加工原理图
4、剃齿特点及应用
（1）剃齿主要用来对调质和淬火前的直、斜齿圆柱齿轮进行精加工， 剃齿的精度取决于剃齿刀的精度。剃齿精度可达7～6级，齿面粗糙 度Ra值为0.8～0.2μm。
（2）剃齿生产率高，一般2～4min钟便可加工好一个齿轮。
（3）剃齿机结构简单，操作方便，也可把铣床等设备改装成剃齿机使 用。
（4）剃齿刀制造较困难，剃齿不便于加工双联或多联齿轮的小齿轮等， 使剃齿的应用受到一定限制。
（5）剃齿通常用于大批大量生产中的齿轮齿形精加工，在汽车、拖拉 机及机床制造等行业中应用很广泛。
（六）珩齿
1、珩齿原理
用珩磨轮在珩齿机上进行 齿形精加工的方法，其原理 和方法与剃齿相同。 珩齿时，珩磨轮高速旋 转（1000r/min～2000r/min）, 同时沿齿向和渐开线方向产 生滑动进行切削，珩齿过程 具有剃削、磨削和抛光的精 加工的综合作用，刀痕复杂、 细密。
5、滚齿的工艺应用

滚齿应用范围较广，可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮等， 但不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。
（四）插齿
1、插齿机 插齿 则是在插齿机上 用插齿刀加工齿形的过程。

其原理是刀具和工件的运动
相当于一对圆柱齿轮传动。 插齿刀是一个是用高速钢制

造并磨出切削刃的齿轮。
图2-163 插齿原理图
m≤16时，用盘状铣刀；m>16时，用指状铣刀。
2、展成法齿形加工（范成法）
展成法加工齿面的原理是利用齿轮副的啮合运动实现齿廓的切 削，是将齿轮副中的一个齿轮制成具有切削能力的齿轮刀具，另一 个齿轮换成待加工的齿坯，由专用的齿轮加工机床提供和实现齿轮 副的啮合运动。这样，在齿轮刀具与齿坯的啮合运动中进行切削， 齿坯将逐渐展成渐开线齿廓。
机械制造工艺与装备
模块二 金属切削加工
课题七
齿轮加工
课题七
知识点
齿轮加工
齿轮加工概述 铣齿加工 滚齿加工、插齿加工 剃齿、珩齿、磨齿加工 技能点 掌握齿轮加工方法及应用特点 掌握滚齿、铣齿、插齿加工特点及应用 了解剃齿、珩齿、磨齿加工特点及应用
一、任务引入
图2-157为双联齿轮加工简图，其中，m=2，Z1=28，Z2=42。工件 毛坯为锻件，批量生产。试选择齿轮加工方法和加工要点。
4、滚齿的工艺特点
（1）滚刀的通用性好 一把滚刀可以加工与其模数、压力角 相同而齿数不同的齿轮。
（2）生产率高 滚齿的整个切削过程是连续的。一般比铣齿 和插齿高.
（3）齿形精度及分度精度高 齿距偏差小。
（4）加工成本高，齿廓粗糙度差一些。 滚齿需要专用机床, 滚刀的制作比铣刀、插齿刀困难，价格较高。
图2-170 剃齿机
剃齿视频
工件用心轴装在机床工作台的两顶 尖之间，可以自由转动；剃齿刀装在机 床主轴上并带动工件时而正转，时而反 转，正转时剃削轮齿的一个侧面，反转 时剃削轮齿的另一个侧面。 剃齿刀轴线与工件轴线间的夹角为 β0。此时，剃齿刀在啮合点A的圆周速 度v0可分解为沿工件圆周切线方向的分 速度vw（使工件旋转）和沿工件轴线方 向的分速度v（使齿面间产生相对滑动） 使剃齿刀从工件上切下发丝状的极细切 屑，从而提高齿形精度和降低表面粗糙 度值。
二、 任务分析
齿轮是机械传动中的重要零件，它具有传动比准确、传动力 大、效率高、结构紧凑、可靠性好等优点，应用极为广泛。随着 科学技术的发展，对齿轮的传动精度和圆周速度等方面的要求越 来越高，因此，齿轮加工在6-1 齿轮加工工艺装备
一 齿轮加工概述： 二 齿轮加工机床介绍（教材P102）：

生产中，把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组，同一组只用一 个刀号的铣刀加工。 为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，各号铣刀的齿形是按该 号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作的。为此，各号铣刀加工范围 内的齿轮除最小齿数的外，其它齿数的齿轮，只能获得近似的齿形， 产生齿形误差。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。
（4）铣齿不但可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮,还可以加工齿 条、锥齿轮及涡轮等。
（5）适用于单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮。
（6）铣齿的加工精度为9级或9级以下，齿面粗糙度值Ra为6.3～ 3.2μm。
（三）滚齿 1、滚齿机
滚齿是利用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿，其滚切原理是 刀具和工件的运动相当于一对蜗杆与蜗轮的合啮原理。
利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：滚 齿刀、插齿刀、剃齿刀等
图2-160 齿廓展成原理 a）展成过程 b）生成齿廓
（二）铣齿 铣齿视频
铣齿是用成形铣刀在万能卧式铣床上进行的。
在卧式铣床上用盘状铣刀铣齿：

铣刀装在刀杆上旋转作主运动，工件紧固在心轴上，心轴安 装在分度头和尾座顶尖之间随工作台作直线进给运动。 每铣完一个齿槽，铣刀沿齿槽方向退回，用分度头对工件进 行分度，然后再铣下一个齿槽，直至加工出整个齿轮。
（七）磨齿
磨齿：用砂轮在磨齿机上对齿轮进行精加工的方法。 按磨齿原理：成形法磨齿和展成法磨齿。 1、成形法磨齿


将砂轮靠外圆处的两侧修整成与工件齿间相 吻合的形状，对已切削过的齿间进行磨削。 每磨完一齿后，进行分度，再磨下一个齿。 可在花键磨床或工具磨床上进行，设备费用 较低。 生产率较高，比展成法磨齿高近10倍。 但砂轮修整较复杂，且也存在一定的误差。 在磨齿过程中砂轮磨损不均以及机床的分度 误差的影响，它的加工精度只能达到6级。
图2-169 剃齿刀及剃齿加工原理图
a）剃齿刀 b）剃齿加工原理图
2、剃齿刀
剃齿刀的形状类似于一个斜 齿圆柱齿轮，每一个齿的两侧， 沿渐开线方向开有许多小槽，以 形成切削刃，材料一般为高速钢。
在与已经滚齿或插齿的齿轮 啮合过程中，剃齿刀齿面上的许 多切削刃，从工件齿面上剃下细 丝状的切屑，以提高齿形精度和 减小表面粗糙度值。
图2-166 双联齿轮
四 齿面精加工
一 、剃齿 1、剃齿原理
剃齿是在滚齿之后，对软齿 面齿轮的齿形进行精加工的一种 常用方法，在大批量生产中得到 广泛应用。剃齿加工也属于展成 法加工。 剃齿加工相当于一对交错斜 齿圆柱齿轮啮合，剃齿刀实质上 是一个高精度的斜齿轮，在客观 存在的齿面上沿渐开线方向开了 一些小槽，这些小槽的侧面与齿 面的交棱形成了剃齿刀的切削刃 （图2-169a）。
表2－39 模数铣刀刀号及其加工齿数的范围 刀 号 加工的齿数 范围 1 12～ 13 2 14～ 16 3 17～ 20 4 21～ 25 5 26～ 34 6 7 8
35～ 55～ 135以上 54 134
铣齿的工艺特点：
（1）成本较低 齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可完成铣齿工 作，铣齿的设备和刀具的费用较低。 （2）生产率低 铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切 入、切出、退刀和分度的时间。 （3）齿形误差较大，加工精度低。