铣工工艺学——齿轮盘铣刀的构造和选择
第7章 齿轮刀具
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）
2020/8/5
17
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。
15
插齿刀的刀齿在端剖面中的截形
2020/8/5
16
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。
2020/8/5
梳齿刀
刨齿刀
3
成形法加工齿轮
指状齿轮铣刀 盘状齿轮铣刀
2020/8/5
4
展成法加工齿轮
2020/8/5
齿轮滚刀
齿轮刀具
套装式
端面键式
带柄式
用飞刀加工蜗轮
3、插齿刀
（1）插齿刀的工件原理(Y5132型插齿机) 如图所示，插齿刀安装在插齿机床的主轴上，它具 有圆周进给运动、上下直线切削主运动，还有让刀运动。 工件逐渐地向插齿刀作径向切入的径向进给运动，并与 插齿刀按规定传动比作啮合旋转运动(展成运动)。这样， 被切齿轮坯转过一周后便成为齿轮。
插齿刀工作原理
(2）插齿刀的选用
插齿刀有三种类型： 盘形插齿刀 加工普通直齿外齿轮和大直径内齿 轮。 碗形插齿刀 加工塔形、双联直齿轮。 锥柄插齿刀 加工直齿内齿轮。 插齿刀的精度有三个等级。AA等级加工6级齿轮；A 等级加工7级齿轮；B等级加工8级齿轮。
4、剃齿刀
（1）剃齿刀工作原理 剃齿刀的结构是一个圆柱斜齿轮，在它的齿侧面上做出许多小的凹形 容屑槽而形成刀刃。剃齿刀安装在剃齿机床的主轴上作旋转运动。被剃 齿轮安装在心轴上，心轴的两端面有中心孔与工作台上的顶尖精度配合。 剃齿刀给被剃齿轮一定并带动被剃齿轮作无间隙的啮合接触点的速度。 由于这对斜齿轮啮合接触点的速度方向不一致，如图3-98所示，使剃齿 刀与被剃齿轮侧面产生相对滑移，图中的vf就是剃削速度,因此,在径向 进给的压力下，剃齿刀的侧面凹槽切削刃在啮合点处切下很薄的一层切 屑(厚度约0.005～0.01mm)。剃齿是对未淬硬齿轮的齿形进行精加工的 一种常用方法。滚齿或插齿以后经过剃齿加工齿轮精度可达6-8级，齿 面粗糙度值可达1.25～0.63Ra。
③阿基米德基本蜗杆 阿基米德基本蜗杆的轴向截面齿形是直线，端截面齿
形是阿基米德螺旋线。设计阿基米德齿轮滚刀时，若对 阿基米德基本蜗杆的齿形角进行修正，可以得到很近似 于渐开线基本蜗杆的齿轮滚刀。由于阿基米德齿轮滚刀 的制造和测量容易，刃磨时齿形精度比较容易控制。所 以，目前我国凡模数在10毫米以下的精加工齿轮滚刀均 规定为阿基米德齿轮滚刀。
铣刀的种类及应用如何选择
铣刀的种类及应用如何选择铣刀是金属加工中常用的一种刀具，广泛应用于各种铣削加工中。
根据不同的材料、工件以及所需加工效果，选择适合的铣刀种类和参数非常重要。
下面将从铣刀的分类、材料选择、工艺参数等方面详细介绍如何选择适合的铣刀。
一、铣刀的分类铣刀根据结构和形状可分为以下几种类型：1. 面铣刀：特点是刀齿分布在刀具的表面上，通过旋转运动实现铣削。
适用于精密铣削，如平面、沟槽、浅切槽等加工。
2. 端铣刀：用于铣削工件的侧面，在金属切削中常用的端铣刀有立铣刀（刀齿布置在刀体端面上）和侧铣刀（刀齿布置在刀体的侧面上）。
3. T形槽铣刀：适用于加工T形槽的铣削，常用于机械加工中的固定螺栓以及V 形和H形槽的加工。
4. 腰铣刀：刀片横截面呈腰形，常用于倒角、凹槽、V形槽等加工。
5. 弯刀：较适合于曲面铣削，可分为球头铣刀和细长弯刀两种。
二、材料选择铣刀的材料主要由刀片和刀体两部分组成，两者要整体匹配，以确保切削性能和寿命。
常用的刀片材料有硬质合金、高速钢、陶瓷和蓝宝石等。
硬质合金刀片具有硬度高、耐磨性好等特点，适合于高速切削和加工难加工材料。
高速钢刀片强度高、耐冲击能力好，适用于一般切削条件。
陶瓷刀片具有耐磨性好、热稳定性好等特点，适用于高温加工。
蓝宝石刀片硬度高、寿命长，适用于高精密度、高表面质量的加工。
刀体的材料一般为优质的纯净钢材，如优质合金结构钢或工具钢。
刀体的材料选择要考虑到刚性、刚性和刚性，以保证刀具的刚性和稳定性。
三、工艺参数选择选择合适的工艺参数是铣刀应用的关键。
主要包括切削速度、进给量、切削深度和切削力等参数。
1. 切削速度：是指铣刀在加工过程中刀齿与工件相对运动的速度。
切削速度的选择要根据刀具材料、工件材料以及加工质量要求等因素综合考虑。
在保证工件表面质量的前提下，应尽可能提高切削速度以提高生产效率。
2. 进给量：是指铣刀每转一圈沿工件轴向移动的距离。
进给量的选择与加工效果和材料性质密切相关。
铣工工艺学——直齿圆锥齿轮铣削
例题：铣m=3mm,齿数Z=61,锥角45°r/b≥3的直齿 锥齿轮，试计算分度头手柄转数n、挂轮及偏移量 各为多少？
2、安装铣刀及对中心
重要环节，一般为试切法对中心
铣削锥齿轮时，假设成型盘铣刀对刀不准，则将会使加 工出的直齿锥齿轮的齿向误差增大。
六、铣削齿槽中部，调整铣削深度
以大端为基准，先对中心再使刀尖和齿胚大端接触，最 后退出齿胚。
齿胚模数大时分几次进给，模数小一次进给铣出全齿深。
七、铣大端两侧余量
在铣床上铣锥齿轮时，每一齿槽均铣3刀，把铣削齿槽两 侧余量的方法称之为偏移铣削法
分度头主轴扳转角度 φ=90°-δf 铣削深度用纵向工作台控制，自动进给是垂直走刀。 铣削两侧方法与上述两方法一样。
小结
1、掌握在铣床上加工直齿圆锥齿轮的加工步骤 2、掌握对刀方法 3、掌握铣削大端齿侧的原理几加工方法
作业 教材212页：5、7、9、12、
大质数直齿锥齿轮铣削对刀不准，引起齿向误差超差，会导 致齿轮啮合时接触面积减少。
例题：已知直齿锥齿轮m=3mm，齿数Z=20， 分度圆锥角45°，求它的当量齿数Z当。
z
z
cos
20 cos450
28齿
例题：直齿锥齿轮铣刀与直齿锥齿轮铣刀有何区别？
如何选用直齿锥齿轮铣刀刀号？
答：一般直齿锥齿轮铣刀的齿形曲线均按大端齿形设计，铣刀 的厚度按小端齿槽宽度设计，因此比圆柱齿轮薄。 直齿锥齿轮铣刀刀号不是按齿轮实际齿数来选择的， 而是按照直齿锥齿轮的当量齿数来确定。
铣削与铣刀结构与特点介绍
3.刀具材料耐热性好取大值 ，耐热性差时取小值
铣削与铣刀结构和特点介绍
二、 切削层参数
1.直齿圆柱铣刀
（1）切削层公称厚度hD ，铣刀上相邻两个刀齿主
切削刃形成的过渡表面间的垂直距离。
切削厚度是一个随时变化 的量。每一瞬间的值为：
hDfzsi n
h f sin 铣削与铣刀结构D 和m 特点ax 介绍
根据对加工过程和机床的影响，按工作台运动方向分解：
（1）纵向分力Ff：与工作台的纵向运动方向平行，又称进给
力，它消耗进给电机的功率。（其作用方向顺铣时与进给方 向一致；逆铣时与进给方向相反。 ）
（2）垂直分力Ffn：作用在铣床工作台面的垂直方向上，由 于铣床这个方向上的刚度最低，当Fv大时，易引起振动。（
顺铣时，（1）切削厚度由厚变薄，无“滑行”现象， 轨迹线短而陡，（2）摩擦挤压较轻，加工表面粗糙度值 小，铣削力小，铣刀磨损也小。同时，（3）垂直分力向 下，将工件压向工作台，避免铣削时上下振动。
（4）但切削力的水平分力与进给方向相同，有使丝 杠和丝母工作面脱开的趋势，容易引起加工中水平方向的 窜动。
hDfzsi n
bD 随刀齿工作位置不同而变
化。刀齿切入工件后， bD 由
零逐渐增大至最大值，然后逐 渐减小至零。
铣削与铣刀结构和特点介绍
3.端铣刀
hDfzco ssin r
bDap/sinr
刀齿开始切入时厚度最小，在中 心位置时最大，以后又逐渐减小。
ADavQ vwapaden vf apaedfzz
其作用方向可能向下，将工件压向工作台，也可能向上，将 工件自铣床工作台抬起。 ）
（3）横向进给力 Fe : 作用于横向进给方向的分力。
铣刀的种类及选择
/ / 铣刀的种类及选择铣刀为多齿回转刀具，其每一个刀齿都相当于一把车刀固定在铣刀的回转面上。
铣削时同时参加切削的切削刃较长，且无空行程，Vc也较高，所以生产率较高。
铣刀种类很多，结构不一，应用范围很广，按其用途可分为加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀等三大类。
通用规格的铣刀已标准化，一般均由专业工具厂生产。
现介绍几种常用铣刀的特点及其适用范围。
1．圆柱铣刀圆柱铣刀如如下。
它一般都是用高速钢制成整体的，螺旋形切削刃分布在圆柱表面上，没有副切削刃，螺旋形的刀齿切削时是逐渐切人和脱离工件的，所以切削过程较平稳。
主要用于卧式铣床上加工宽度小于铣刀长度的狭长平面。
根据加工要求不同，圆柱铣刀有粗齿、细齿之分，粗齿的容屑槽大，用于粗加工，细齿用于精加工。
铣刀外径较大时，常制成镶齿的。
2．面铣刀面铣刀，主切削刃分布在圆柱或圆锥表面上，端面切削刃为副切削刃，铣刀的轴线垂直于被加工表面。
按刀齿材料可分为高速钢和硬质合金两大类，多制成套式镶齿结构，刀体材料为40Cr。
高速钢面铣刀按国家标准规定，直径d=80～250mm，螺旋角β=10°，刀齿数Z=10～26。
硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。
硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式三种。
面铣刀主要用在立式铣床或卧式铣床上加工台阶面和平面，特别适合较大平面的加工，主偏角为90°的面铣刀可铣底部较宽的台阶面。
用面铣刀加工平面，同时参加切削的刀齿较多，又有副切削刃的修光作用，使加工表面粗糙度值小，因此可以用较大的切削用量，生产率较高，应用广泛。
3．立铣刀立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀，其结构，圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。
由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀工作时不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。
铣工工艺学——直齿圆锥齿轮的铣削
直齿
圆锥齿轮的轮齿按齿线形状分 斜齿
曲齿
直齿锥齿轮----齿线是分度圆锥面直素线的锥齿轮。
10.1 直齿圆锥齿轮各部分名称和基本公式
圆锥齿轮俗称伞齿轮， 圆锥齿轮的轮齿分布在圆 锥面上。
一、直齿锥齿轮几何特点 ⒈顶锥、分锥及根锥三个圆锥面相交于一点。 ⒉有大、小端齿廓之分，且齿廓曲线为渐开线。 ⒊轮齿从大端到小端逐渐收缩，大小端齿廓平滑线性过渡， 大小端模数不同。
二、铣刀各参数选择
1、刀号及选择 与直齿圆柱齿轮铣刀一样，直齿锥齿轮铣刀每一模数有8
（或15）个刀号，铣刀侧面有标记，用以区别于直齿圆柱齿 轮铣刀。
铣刀刀号和加工齿数范围与直齿圆柱齿轮铣刀相同，但 应按当量齿数Z当选刀号。
2、直齿锥齿轮的 当量齿数Z当
关于当量齿数，它是根据以下假定确定的，即一个节锥角等 于δ的圆锥齿轮，如以它的大端上垂直于节圆锥的背锥展开成平 面，就得到教材图10-4中扇形平面扇形实线部分，再用虚线把 这扇形平面补足成为完整一个圆，在该圆上按选定锥齿轮模数 m可作出以这圆为节圆的直齿圆柱齿形，而以该圆半径R当节
解：分锥角δ
tan 2
z2 z1
60 30
2
2 63026
2 900 63026 26034
齿顶高
齿根高
。 。 。
ha m 3mm
hf 1.2m 3.6mm
10.2 直齿圆锥齿轮各部分名称和基本公式
一、铣刀
用圆锥齿轮的铣刀。
由于锥齿轮的大小端直径不等，且齿形曲线大端较直，小 端较弯。故为兼顾二者，圆锥齿轮的铣刀的齿形曲线按大端 制造，而铣刀厚度则按小端齿槽宽度设计且比小端齿槽稍薄 一些。这样能够铣削出近似齿形曲线。
盘形齿轮铣刀刀具简介
盘形齿轮铣刀刀具简介用模数盘形齿轮铣刀铣削直齿圆柱齿轮时，刀具廓形应与工件端剖面内的齿槽的渐开线廓形相同，如图9－22所示。
当被铣削齿轮的模数、压力角相等，而齿数不同时，其基圆直径也不同，因而渐开线的形状（弯曲程度）也不同。
因此铣削不同的齿数，应采用不同齿形的铣刀，即不能用一把铣刀铣制同一模数中所有齿数的齿轮齿形，如图9－23所示。
但为了避免制造数量过多的盘形铣刀，生产上采用刀号的办法，如表9－8所示。
即用某一刀号的铣刀铣制模数和压力角相同而齿数不同的一组齿轮。
每号铣刀的齿形均按所铣制齿轮范围中最小齿数的齿形设计的。
表9-8盘形铣刀刀号与所加工齿轮的齿数用盘形铣刀铣制斜齿轮时，铣刀是在齿轮法剖面中进行成形铣削的。
选择刀号时，铣刀模数应依照被切齿轮的法向模数mn和法剖面中的当量齿轮的当量齿数Zv选择。
Zv=Z/（cos3β）式中β－斜齿轮螺旋角（°）；Zv－当量齿数；Z－斜齿轮齿数。
二、齿轮滚刀（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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、课前提问 1、渐开线齿轮的加工方法可分为哪两 种 2、渐开线齿轮几何尺寸计算的五个基 本参数 3、国标规定渐开线直齿圆柱齿轮分度 圆的齿形角α为多少度 4、直齿圆柱齿轮主要参数计算公式 5、直齿圆柱齿轮副正轮盘铣刀的选用方法
解：
根据z=48,按表9-4查得应该选6号铣刀。 即选择模数为3mm，压力角为20°的6 号铣刀
小结
1、明确齿轮铣刀如何分组及分组原因 2、 掌握齿轮盘铣刀的选用方法
作业 教材202页 8
齿轮铣刀刀号及加工齿数范围
刀号
1
2
3
4
5
6
7
8
加工齿 12-13 14-16 17-20 21-25 26-34 35-54 55-134 135以
数范围
上
●选刀号时根据齿轮的齿数从表中查得铣刀号数，再选择与工件相同模数铣刀
例题：齿轮齿数z=48， m=3mm,压力角α=20°。问 选择哪一号铣刀？
一、直齿圆柱齿轮铣刀
1、种类 ⑴盘形齿轮铣刀
⑵指形齿轮铣刀
二、盘形齿轮铣刀刀号
把铣刀铣削的齿数按它们的齿形曲线接近的情况分成段，每段定为一个号 数，每一把铣刀规定可加工一定齿数范围的齿轮，并以这段最小齿数的齿形 作为铣刀齿形。目前模数因约为50个，故铣刀约为50组，每组8或15个刀号。
8把一组的铣刀号： 模数范围为0.3—8mm 15把一组的铣刀号： 模数范围为 9—16mm