齿轮加工机床及原理
列举三种齿轮加工方法及工作原理
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第4章 齿轮加工机床
4.1 工作原理和分类
4.1 工作原理和分类
2.展成法
展成法加工齿轮 是利用齿轮的啮合原理 进行的，即把齿轮啮合 副中的一个制作为刀具， 另一个则作为工件，并 强制刀具和工件作严格 的啮合运动而展成切出 齿廓。
4.1 工作原理和分类
二、齿轮加工机床的类型及其用途
按照被加工齿轮种类不同，齿轮加工机床可分为圆柱齿轮加工机 床和锥齿轮加工机床两大类。 圆柱齿轮加工机床：包括滚齿机、插齿机、剃齿机、珩齿机和磨齿 机等。 滚齿机：用于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗杆。 插齿机：用于加工单联及多联的内、外直齿圆柱齿轮。 剃齿机：用于淬火前的直齿和斜齿圆柱齿轮的齿廓精加工。 珩齿机：主要用于对热处理后的直齿和斜齿圆柱齿轮的齿廓精加工。 珩齿对齿形精度改善不大，主要是降低齿面的表面粗糙度。 磨齿机：主要用于淬火后的圆柱齿轮的齿廓精加工。
其他齿轮加工机床
插 齿 机
主轴 插齿刀 立柱
工件
工作台 床身
4.4
其他齿轮加工机床
一、插齿机 的用途是加工内、外啮合的圆柱齿轮的轮齿，尤其适
合于加工内齿轮和多联齿轮，这是滚齿机无法加工的。 1、插齿原理及运动： 插齿机的加工原理类似一对圆柱齿轮相啮合，其中一个是工件， 另一个是“特别的”齿轮（刀具），它的模数和压力角与被加工齿轮 相同。
珩齿加工是采用齿轮 形珩磨轮与被珩 齿轮作自由啮合 运动(相当于一 对交错轴斜齿轮 传动)，利用其 齿面间的相对滑 动速度和压力进 行珩削的齿面精 加工方法.
磨齿机
刨齿机
铣齿机
拉齿机
4.1 工作原理和分类
三、齿轮制造技术的发展方向
传统的齿轮齿形加工是在齿轮未淬硬前，用滚齿或插齿的方法切出， 经剃齿后淬硬，精度要求高的齿轮，在热处理后还要进行精加工，如磨 齿、珩齿和研齿。珩齿、研齿和硬剃齿的发展是现今齿轮制造技术的一 个趋势。滚齿和插齿的高精度和高速切削也是值得注意的动向。 1.新型滚齿机和插齿机 YC3180型淬硬滚齿机吸收了国内外先进技术，机床结构优良， 动、静刚性好，工作精度高，特别适用于滚切淬硬(50~60)的直齿和斜齿 圆柱齿轮，也可用来滚切蜗轮，同时也能进行小锥度和鼓形齿等齿轮的 仿形加工。该机床也同样适合于非淬硬滚齿轮的滚切。
齿轮加工机床
k——滚刀头数，Z——工件齿数
1. 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
• 根据表面成形原理，加工直齿圆柱齿轮时的成形运动应包括： 形成渐开线齿廓(母线)的运动 形成直线形齿线(导线)的运动。
• 渐开线齿廓由范成法形成，靠滚刀旋转运动B11和工件旋转运动B12组成的复合成形运动—— 范成运动实现。这时一条内联传动链；
2. 范成法(展成法)
• 范成法: 利用齿轮的啮合原理 • 把齿轮啮合副(齿条--齿轮、齿轮——齿轮)中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强制
刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。
展成法加工齿轮
• 范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关 • 每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮。 • 加工精度和生产率一般比较高 • 应用广泛
如图所示, 滚刀沿工件轴线方向，由位 置1运动至位置2为趋近运动α； 由位置2至3为轴向切入运动c；由位 置3至4为进给运动f； 由位置4至1为返回运动α'。
2. 加工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
斜齿圆柱齿轮端面上的齿廓是渐开线， 而在轮齿齿长方向，看起来是一条倾斜的 直线，但实际上是一条螺旋线
齿轮加工机床
本章目的
• 学习齿轮加工机床的用途、分类、加工方法； • 掌握滚齿机的加工原理、传动原理及运动分析； • 了解滚刀安装角的调整、运动方向的确定。
• 滚齿机的传动原理
重点与难点
第一节 概 述
• 加工齿轮轮齿的机床 • 齿轮传动应用广泛，齿轮传动在圆周速度和传动精度等方面的要求越来越高，促进了齿轮加
• 合成机构作用：将两个运动合成，使其不发生矛盾
11 第十一章 齿轮加工
2. 展成法（范成法）
【原理】 利用齿轮的啮合原理加工齿轮：把齿轮副中的一个 转化为刀具；另一个转化为工件，并强制刀具和工 件作严格的啮合运动而切出齿廓。
【展成法加工的特点】 • 展成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或 齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关
第十一章 齿轮加工
11-1 齿轮加工原理及机床
一、齿轮加工的方法
• 齿轮加工的关键是齿面加工。 • 齿面加工的主要方法是刀具切削加工和砂轮磨削 加工。前者由于加工效率高，加工精度较高，因 而是目前广泛采用的齿面加工方法。后者主要用 于齿面的精加工，效率较低。 • 按照形成齿形的原理，可分为成形法和展成法两 大类。
1．主运动 • 插齿刀沿其轴线（工件的轴线）所作的直线往复 运动。 • 立式插齿机上，刀具垂直向下时为工作行程，向 上为空行程。
2．范成运动 • 加工过程中，插齿刀和工件轮坯应保持一对圆柱 齿轮的啮合运动关系 • 插齿刀——工件 转1个齿——转1个齿 1／Z刀转——1／Z工转 这两个运动组成一个复合运动——范成运动
• 主运动：就是滚刀的旋转运动（r/min）。 • 展成运动：就是滚刀的旋转运动和工件的旋转运 动的复合运动，即滚刀与工件间的啮合运动。 • 轴向进给运动：就是滚刀沿工件轴线方向作连续 进给运动，在工件的整个齿宽上切出齿形。
2.滚齿运动传动原理图
（1）主运动传动链 电动机－1－2－uv－3－4－滚刀 外联系传动链
（3）铣齿加工特点 • 成本低：用通用的铣床设备加工，且刀具成本低。 • 生产效率低：每切完一齿要进行分度，占用较多 的辅助时间。 • 齿轮精度低：加工出的齿形是近似的。渐开线形 状取决于基圆大小，基圆与齿数成正比，所以对 于同一模数齿轮，齿数不同，齿廓形状也不同。 每号铣刀的刀齿轮廓只与该范围最少齿槽相吻合， 而此号齿轮铣刀加工同组的其它齿数的齿轮齿形 都有一定的误差。
金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机运动分析
功用：滚切直齿、斜齿圆柱齿轮及蜗轮
一、滚齿原理
p86
金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机 滚齿机动态传动路线
（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
滚切直齿圆柱齿轮的传动原金属理切削图机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机
（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 1.范成运动
u 作用：将范成运动中工件的旋转运动 和工件的附加运动合成后传到工作台， 使工件获得合成运动。
u 用途：加工斜齿圆柱齿轮、 切向进给法加工蜗轮时。
u 合成机构：圆柱齿轮或锥齿轮行星机 构。
金属切削机床概论齿轮加工机床
u 滚切斜齿圆柱齿轮时，工件的旋转运动是两个运 动的合成：范成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹 运动的附加运动B2 。
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续）
2.范成法
加工方法有：插齿和滚齿 插斜齿
插直齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续）
2.范成法
滚直齿
动画演示
滚斜齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
2）范成法
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
1) 范成运动传动链
u 联系滚刀主轴(B11)和工作台(B12) u 传动路线：“滚刀-4-5-ux-6-7-工件” u 保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运
动关系。 u 换置机构ux用于适应工件齿数和滚刀头
数的变化。 u 内联系传动链，要求传动比数值绝对准
确及滚刀和工件两者的旋转方向互相配 合。
金属切削机床概论齿轮加工机床
见图4－4a.b
详谈齿轮加工方法与加工机床
详谈齿轮加工方法与加工机床齿轮加工机床圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿机、拉齿机；弧齿锥齿轮铣齿机。
剃齿机、珩齿机、磨齿机成形法加工齿轮及滚齿二、滚齿机（一）滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程（二）滚齿机运动分析主运动—滚刀旋转运动；展成(啮合)运动—齿坯与滚刀按一定速比转动；进给运动—滚刀沿齿坯轴向运动。
1.加工直齿圆柱齿轮时的运动分析内传动链为：滚刀—4—5—u x —6—7—齿坯u x 为啮合运动传动比。
（3）进给运动A 2 齿坯—7—8—u f —9—10—刀架升降，u f 为进给运动传动比。
（2）展成运动滚刀旋转运动B 11 1/K转(1齿) 齿坯旋转运动B 12 1/ z 转(1齿) （1）主运动B 11 电机—1—2—u v —3—4—滚刀u v 为主运动传动比。
齿轮加工机床广泛应用汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。
齿轮加工机床加工各种圆柱齿轮、锥齿轮其他带齿零件齿部机床。
齿轮加工机床品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮小型机床，加工十几米直径齿轮大型机床，还有大量生产用高效机床加工精密齿轮高精度机床。
齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床锥齿轮加工机床两大类。
圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。
常用有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。
齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床大型齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。
圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。
常用的有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。
大型齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。
文章编辑：东莞永滔齿轮加工厂官方网： huangkaijun。
滚齿机原理
滚齿机原理
滚齿机是一种用于加工齿轮的机床，其原理是利用滚刀和工件之间的相对运动，通过滚切的方式加工出齿轮的齿形。
相比于传统的切削加工方式，滚齿机具有加工效率高、加工精度高、加工表面质量好等优点。
滚齿机的工作原理可以简单地概括为：滚刀和工件之间的相对运动，使得滚刀的齿形与工件的齿形相互匹配，从而实现齿轮的加工。
具体来说，滚刀的齿形是由一组齿形刀片组成的，这些刀片的齿形与要加工的齿轮的齿形相同。
当滚刀与工件接触时，由于滚刀的齿形与工件的齿形相匹配，滚刀会沿着工件的齿形滚动，从而将工件的齿形加工出来。
滚齿机的加工过程中，滚刀和工件之间的相对运动是非常关键的。
为了保证加工精度和表面质量，滚刀和工件之间的相对运动必须是非常精确的。
一般来说，滚刀的齿形和工件的齿形之间的误差应该控制在0.01mm以内，而滚刀和工件之间的相对运动误差应该控制在0.005mm以内。
滚齿机的加工精度和表面质量也与滚刀的材料和制造工艺有关。
一般来说，滚刀的材料应该具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐热性等特点，以保证其在加工过程中不会变形或磨损。
同时，滚刀的制造工艺也非常重要，必须保证滚刀的齿形精度和表面质量达到要
求，才能保证加工出的齿轮的精度和表面质量。
滚齿机是一种非常重要的齿轮加工设备，其原理是利用滚刀和工件之间的相对运动，通过滚切的方式加工出齿轮的齿形。
滚齿机具有加工效率高、加工精度高、加工表面质量好等优点，是现代制造业中不可或缺的一部分。
齿轮加工
滚齿是齿轮加工中应用最广泛的一种。机床多数是立式布置的， 滚齿是齿轮加工中应用最广泛的一种。机床多数是立式布置的， 用于加工直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮；也有卧式布置的， 用于加工直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮；也有卧式布置的，用 于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、 于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、 花键轴和链轮等。 花键轴和链轮等。
锥形砂轮磨齿 锥形砂轮磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的， 锥形砂轮磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的，它所 用的砂轮截面形状是按照齿条的齿廓修整的。 用的砂轮截面形状是按照齿条的齿廓修整的。当砂轮按切削速度旋 并沿工件导线方向作直线往复运动时， 转，并沿工件导线方向作直线往复运动时，砂轮两侧锥面的母线就 形成了假想齿条的一个齿廓。加工时， 形成了假想齿条的一个齿廓。加工时，被磨削齿轮在假想齿条上滚 当被磨削齿轮转动一个齿的同时， 动，当被磨削齿轮转动一个齿的同时，其轴心线移动一个齿距的距 便可磨出工件上一个轮齿一侧的齿面。经多次分度， 离，便可磨出工件上一个轮齿一侧的齿面。经多次分度，才能磨出 工件上全部轮齿齿面。 工件上全部轮齿齿面。
珩齿的原理与剃齿完全相同．只不过不是剃齿刀， 珩齿的原理与剃齿完全相同．只不过不是剃齿刀，而用珩磨 珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的， 轮，珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的，具有很高齿 形精度的“螺旋齿轮” 当它以很高的速度带动工件旋转时． 形精度的“螺旋齿轮”；当它以很高的速度带动工件旋转时．就能 在工件齿面上切除一层很薄的金属． 在工件齿面上切除一层很薄的金属．从而降低齿面粗糙度珩齿对齿 形精度改善不大，主要用于减小热处理后齿面的粗糙度值。 形精度改善不大，主要用于减小热处理后齿面的粗糙度值。
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。
第四章 机械加工齿轮加工专用机床
(2)查表，选挂轮a=30， b=46， c=25，d=70
a c 30 25 24 1 b d 46 70 103 1/ 25 可知z0 103 1/ 25
(3)按轴向进给量标称值查表
uf a1 32 49 uXVII-XVIII b1 46 35
附加运动传动链的特点 （1）附加运动传动链的精度，决定着螺旋角的精度。 在配挂轮的时候，先配范成挂轮，再配附加挂轮。对于8级 精度的齿轮，精确到小数点后4位，对于7级精度的齿轮， 精确到小数点后5位。
a2 c2 sin uy 9 b2 d 2 mn k
（2）附加运动传动链中齿数被抵消掉，说明不同齿数 的齿轮可共用附加运动挂轮，这时螺旋角误差也是相同的， 可以获得良好的啮合。 同一台滚齿机生 产的齿轮螺旋角 的系统误差相同 （3）导程L含有π，与丝杆中的π 抵消，使计算简便。 （4）左旋和右旋，是靠加惰轮实现的。
(四) 滚齿机的运动合成机构
滚齿机所用的运动合成机构通常是圆柱齿轮或锥齿轮 行星机构。
行星架空套 在轴X上
行星架固定 在轴X上
行星机构计算
i
H X-IX
z1 z2 a nX nH nIX nH z2 a z3
nX nH 1 nIX nH
nX 2nH nIX
滚齿加工刀具叫做滚刀，滚刀是理论上应由螺旋角接 近90度的斜齿轮开槽得到，但这种刀具难于加工得到，一 般用阿基米得蜗杆代替。
参与啮合齿的截面
视频
滚刀的旋转在截面上相当于齿条的移动，毛坯与这个 假想的齿条啮合，将齿形切出。
螺旋角=0°
螺旋角=11.3°
螺旋角=45°
毕业设计齿轮加工工艺
毕业设计齿轮加工工艺齿轮加工工艺是机械设计与制造专业中的重要课题之一，也是毕业设计中常见的选题。
在齿轮传动系统中，齿轮的加工工艺直接关系到齿轮的质量和性能。
本文将从齿轮加工的基本原理、加工工艺的选择、加工设备的选型以及加工过程中的常见问题等方面进行论述。
一、齿轮加工的基本原理齿轮加工的基本原理是通过齿轮加工机床上的切削工具，将齿轮的齿廓形状加工到齿轮上。
常见的齿轮加工方法有滚齿、铣齿、插齿等。
其中，滚齿是最常用的加工方法之一，其原理是利用齿轮与滚刀的啮合来完成齿轮齿廓的加工。
铣齿是通过铣刀在齿轮上进行切削，将齿轮齿廓加工出来。
插齿则是利用插齿刀在齿轮上进行切削，实现齿轮齿廓的加工。
二、齿轮加工工艺的选择在选择齿轮加工工艺时，需要考虑齿轮的尺寸、精度要求以及加工效率等因素。
一般情况下，滚齿加工适用于大型齿轮的加工，可以保证较高的加工精度和表面质量。
铣齿加工适用于中小型齿轮的加工，可以提高加工效率。
插齿加工适用于特殊形状的齿轮，如斜齿轮等。
三、加工设备的选型齿轮加工需要用到专门的齿轮加工机床，包括滚齿机、铣齿机、插齿机等。
在选型时，需要考虑齿轮的尺寸、精度要求以及生产批量等因素。
同时，还需要考虑设备的稳定性、可靠性以及操作便捷性等因素。
一般来说，大型齿轮加工一般采用滚齿机，中小型齿轮加工则可以选择铣齿机或插齿机。
四、加工过程中的常见问题在齿轮加工过程中，常常会遇到一些问题，如齿轮齿廓不准、齿轮表面质量不好等。
这些问题可能是由于加工工艺选择不当、切削工具磨损严重或加工设备不稳定等原因引起的。
解决这些问题的方法包括合理选择加工工艺、及时更换切削工具以及加强设备维护保养等。
五、齿轮加工的发展趋势随着科技的不断进步，齿轮加工也在不断发展。
目前，数控技术已经广泛应用于齿轮加工中，大大提高了加工效率和加工精度。
同时，激光加工、电火花加工等新技术也逐渐应用于齿轮加工中，进一步提高了加工质量和加工精度。
综上所述，齿轮加工工艺是毕业设计中常见的选题之一。
数控车床加工齿轮的原理
数控车床加工齿轮的原理数控车床是一种自动化机械设备，通过计算机控制来实现精密加工。
齿轮是一种常见的机械传动元件，其加工过程需要高精度和高平滑度。
本文将从数控车床的基本原理、加工参数设定、刀具选择和加工流程等方面，详细介绍数控车床加工齿轮的原理。
首先，数控车床加工齿轮的原理基于数控系统的指令执行。
数控系统包括硬件和软件两部分，其中硬件主要由计算机、数控装置、伺服系统、驱动装置和执行装置等组成，软件则是通过编程来控制机床的运动和加工过程。
数控车床能够根据预先设定的程序，自动完成齿轮的加工过程。
在数控车床加工齿轮前，首先需要设定一些加工参数。
这些参数包括齿轮模数、齿数、分度圆直径、啮合角、齿顶高、齿根高等。
通过这些参数，数控系统能够计算出齿轮表面的加工轨迹，并将其转化为对应的数控代码。
在加工过程中，刀具的选择也是至关重要的。
一般情况下，齿轮加工采用插齿法进行。
数控车床上常用的齿轮刀具有螺旋铣刀、滚刀、切齿刀等。
根据齿轮的材料、模数和齿形要求，选择合适的刀具进行加工。
接下来是加工流程。
首先，在数控车床上安装合适的刀具和夹具，并进行刀具的装夹和测量。
然后，根据预先设定的加工参数，编写数控程序，并加载到数控系统中。
随后，进行初始位置的设定和机床的调整。
最后，启动数控系统，数控车床会按照程序要求，自动进行齿轮的加工。
在加工过程中，数控车床可以实现自动刀具变更、自动测量和自动补偿等功能。
刀具变更可以提高加工效率和加工质量；测量功能可以实时检测加工尺寸，并进行修正；补偿功能可以根据加工过程中的误差进行修正，提高加工精度。
总而言之，数控车床加工齿轮的原理是基于数控系统的控制。
通过设定合适的加工参数、选择适当的刀具并编写数控程序，数控车床能够实现高精度和高平滑度的齿轮加工。
数控车床的自动化特点使得齿轮加工更加高效、稳定和可靠。
随着科技的不断发展，数控车床在齿轮加工领域的应用将会越来越广泛。
齿轮轮齿的切削加工原理
齿轮轮齿的切削加工原理齿轮是一种常见的机械传动元件，其主要功能是传递和变换转矩与转速。
齿轮的制造关键就在于齿轮的切削加工。
齿轮的切削加工原理是将齿轮加工件固定在切削机床上，通过切削刀具的旋转，将切削刀具沿着齿轮的外圆面逐渐切削出齿槽和齿面，最终形成所需的齿轮形状。
齿轮切削加工通常采用齿轮铣削、齿轮滚齿和齿轮磨削等方法。
下面我们将逐一介绍这些切削加工方法的原理。
齿轮铣削是最为常见的一种齿轮切削加工方法，它利用铣刀在齿轮加工件上进行切削，将齿槽和齿面削出。
齿轮铣削的原理是：将齿轮加工件固定在铣床上的工作台上，通过工作台的移动和铣刀的旋转，在相对运动的作用下逐渐切削出齿槽和齿面。
齿轮铣削具有加工效率高、切削力小等特点，可以满足大部分齿轮的加工需求。
齿轮滚齿是利用专用滚刀在齿轮加工件表面进行滚切削，形成齿轮的齿槽和齿面的一种加工方法。
在齿轮滚齿过程中，滚刀的齿型与待加工齿轮的齿型相匹配，通过滚刀在加工过程中的滚动与压力作用，从而使齿轮加工件的齿槽和齿面逐渐形成。
齿轮滚齿具有加工效率高、加工精度高和表面质量好等特点，特别适用于大量生产齿轮。
齿轮磨削是利用砂轮磨削刀具对齿轮加工件进行切削，形成齿槽和齿面的一种高精度加工方法。
齿轮磨削的原理是：将齿轮加工件安装在外啮合磨削机床上，通过砂轮的旋转和摆动，沿着齿轮加工件的轴向和齿轮的齿面方向逐渐切削。
齿轮磨削具有高加工精度、加工效率较低等特点，适用于对精度要求较高的齿轮加工。
总结起来，齿轮轮齿的切削加工原理是通过切削刀具的旋转，将切削刀具沿着齿轮的外圆面逐渐切削出齿槽和齿面，最终形成所需的齿轮形状。
常见的齿轮切削加工方法有齿轮铣削、齿轮滚齿和齿轮磨削。
每种切削加工方法都具有不同的特点和适用范围，可以根据具体的齿轮加工需求选择合适的加工方法。
齿轮加工机床及切齿刀具概述
齿轮加工机床及切齿刀具概述
1.1齿轮加工机床的工作原理
1．成形法图 8.1 成形法加工齿轮
成形法加工齿轮 所采用的刀具为成形 刀具，其刀刃（切削 刃）形状与被切齿轮 齿槽的截面形状相同， 例如在铣床上用盘形 或指形齿轮铣刀铣削 齿轮见图8.1，在刨床 或插床上用成形刀具 加工齿轮。
齿数 Z 越少，其渐开线曲率越大（曲率半径越小），齿数 Z越多，其渐开线曲率越小，当齿数 Z 达到无穷大时，其渐开 线的曲率半径也变成无穷大，此时渐开线就变成了直线。
表8.1 齿轮铣刀的刀号
刀号
1
2
3
4
加工齿数 范围
12~13
14~1 6
17~20
21~2 5
5 26~34
6
7
35~5 55~13
4
4
8
135以 上
2．展成法 展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即 把齿轮啮合副（齿条一齿轮或齿轮一齿轮）中的一个制 作为刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严 格的啮合运动而展成切出齿廓。
Y3150E型滚齿机
2．圆锥齿轮加工机床 这类机床可分为直齿锥齿轮加工机床和弧齿锥齿轮加 工机床两类。用于加工直齿锥齿轮的机床有锥齿轮刨齿机、 铣齿机、磨齿机等；用于加工弧齿锥齿轮的机床有弧齿锥 齿轮铣齿机、磨齿机等。
金般一套只有八 把，每把铣刀有它规定的铣齿范围见表8.1，铣刀的齿形 曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的，对其他齿数 的齿轮，均存在着不同程度的齿形误差，另外，加工时 分度装置的分度误差，还会引起分齿不均匀，所以其加 工精度不高。此外，这种方法生产率较低，只适用于单 件小批生产一些低速、低精度的齿轮。
1.2齿轮加工机床的类型及其用途
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滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯
③进给运动A21 齿坯B12—7—8—uf—9—10—A21
④ 附加转动B22 A21—11—uy—12—7—齿坯附加
转动B22(产生螺旋线的内传动链) uy按被切齿轮的螺旋角调整
实际上必须用合成机构 把展成运动要求工件转 动B12和差动链要求工件 附加转动B22迭加起来， 然后再传给工作台。
c) 列运算平衡式：
T
3
25 2
2 25
a2 b2
c2 d2
36 72
u合
e f
ux
1 72
1
T m端 Z I tan
m端
m法
cos
T m法 Z I sin
在差动链中: d) 导出换置公式：
u合 2
uy
a2 b2
c2 d2
9 sin
m法 k
滚刀架的轴向进 给丝杠采用了模 数螺纹 （3π）， 使平衡式中的π 得以消去。
28 28
28 28
28 28
42 56
u合
e f
a b
c d
1 72
k Z工
滚切直齿轮时 u合 1
d) 导出换置公式：
ux
a c bd
f e
24k Z工
当5≤
Z工 k
≤20时，取e=48，f=24；
当21≤ Z工 ≤142时，取e=36，f=36；
k
当143 ≤ Z工 时，取e=24，f=48。
×××aa22/1b8/b2/×21 8×c×22/d342/26×/9536×6×/i7Ⅹi2合Ⅱ成—×Ⅹ×Ⅲi合e成/f （×1××）e/f2a主×//2b运5a××/b动c×3/d传πc=×/动df 1×链/712/=72K=/z±1
滚电滚斜动直齿机齿轮→轮时主时，轴，i合（u成合滚＝成刀2＝）1 1430×Φ115/Φ165×21/42 ×iⅡ—Ⅲ × A / B ×28/28 ×28/28 ×28/28×20/80=n刀
1430
115 165
21 42
u变
A B
28 28
28 28
28 28
20 80
n刀
r/min
d) 导出置换公式：
uv
u变
A B
n刀 124.583
②展成运动传动链（换置器官为）
a) 确定末端件：滚刀——工件 b) 计算位移：滚刀转 1 r——工件转 k r
Z工 c) 列运动平衡方程式：
1
80 20
齿轮加工机床及原理
5.4 齿轮加工机床 5.4.1齿轮加工机床的工作原理和分类
（1）齿轮加工方法 5章录象\滚齿.rm 按轮齿成形原理分两大类： ①成形法 加工精度和生产率较低， 适于单件小批生产。 ②展成法 加工精度和生产率较高， 一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。
（2）齿轮加工机床的类型 (圆柱齿轮加工机床、圆锥齿轮加 工机床）
展成法磨齿分： 连续磨齿 (砂轮为蜗杆形) 分度磨齿 (砂轮有碟型、 大平面型、锥 形，利用齿条 和齿轮啮合原 理)
图5-93成形砂轮磨齿的工作原理
插齿、剃齿、磨齿
最大加工直径为500mm； 最大加工宽度为250mm； 最大加工模数为8mm； 最小齿数 Zmin=5×k（k为滚刀头数）；
刀具最大直 径160mm；
刀具最大长 度160mm。
（2）滚切直齿圆柱齿轮的传动链分析计算
① 主运动传动链（换置器官为μV） a) 确定末端件：电动机——滚刀 b) 计算位移： r/min（电动机）—— r/min（滚刀） c) 列运动平衡式：
滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿机、拉齿机 ； 弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、磨齿机。
成形法加工齿轮及滚齿
5.4.2 滚齿机的运动分析 （1）滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程
滚齿机运动分析 主运动—滚刀旋转运动； 展成(啮合)运动—齿坯与滚刀按一定速比转动； 进给运动—滚刀沿齿坯轴向运动。
①滚刀的串刀机构 ②主轴轴承间隙调整 ③工作台
Y
E
31
50
型 滚 齿 机 的 滚 刀 箱 及 刀 具 主 轴
例2.6 用高速钢单头滚刀（Ⅱ型）滚切7级精度、表面粗 糙度为Ra 2.5的钢质齿轮，已知滚刀的直径de=100mm， 头数k=1，模数m=3mm，孔径D=32mm，齿轮的齿数Z工 件=63，模数m=3mm，试确定： （1）滚刀主轴的转速； （2）展成挂轮a、b、c、d的齿数； （3）滚刀架的进给量f。
5.4.4 其它齿轮加工机床 （1）插齿机 5章录象\插剃磨齿.rm
应用：加工内齿轮、多联齿轮、扇形齿轮、齿条等。 ① 插齿原理
主运动：插齿刀上下往复运动，插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动； 展成运动：插齿刀与齿坯按一定速比转动； 让刀运动； 径向进给运动；
②插齿机传动原理图
4～8 圆周进给传动链
（2） 因为Y3150E型滚齿机备有的挂轮齿数分别为：20、 20、23、24、24、25、26、30、31、32、33、34、35、 36、36、37、40、41、43、45、45、、46、47、48、48、 50、52、52、55、57、58、59、60、60、61、62、65、 67、70、71、73、74、75、77、79、80、82、83、85、 86、89、90、92、94、95、97、98、100，所以在调整机 床展成运动传动链时，选用的挂轮必须是机床备有的。
主运动传动链和轴向进给传动链与滚切直齿轮时完全相同。由于滚切
斜齿轮时需要运动合成，这时展成运动传动链的u合成=－1，其计算与滚切 直齿轮相同。由于使用合成机构后，轴的旋转方向改变，所以在展成运动 传动链调整时，要按机床使用说明的规定使用或不使用惰轮。
差动传动链（换置器官为uy）的调整计算如下： a) 找末端件：刀架——--------------------------工件 b) 计算位移：T mm（刀架垂直移动）——l r（工件）
1 k
u45
ux
u67
u合
u89
uy
u1011
1 Z
③方案3 差动运动传动链的运动平衡式：
T t u1213 u y u1415 u合 u67 ux u89 1
方案 1 2 3
展成挂轮传动比ux
k ux Байду номын сангаасC1x Z
ux
C2x
m法 k sin
k ux C3x Z
1～4 主传动链
8～11展成传动链
③Y 5132型插齿机的用途及外形
图5-91 Y 5132型插齿机
Y 5132型 机床主要 用来粗、 精加工外 啮合或内 啮合的直 齿圆柱齿 轮、双联 和多联的 齿轮。
④Y 5132 型插齿机 的传动系 统图
（2）磨齿机
多用于淬硬齿轮的齿面精加工，6～3级精度。 磨齿机分两大类：成形法磨齿和展成法磨齿
（4）内联系传动链换置器官布置方案对比分析
图5-83 滚齿机内联系传动链换置器官的布局方案
①方案1 如图5-83a）所示，展成运动传动链的平衡式为：
1 k
u45
ux
u67
u合
u89
1 Z
差动运动传动链的运动平衡式为：
T t
u1213
uy
u1415 u合
u89
1
②方案2
展成运动传动链的运动平衡式为：
k
③轴向进给传动链
a) 确定末端件：工作台——刀架 b) 计算位移：1 r（工作台）——f mm (刀架垂直进给) c) 列运动平衡式：
1 72 1
2 39 25 39
a1 b1
23 69
u进
2 3
25
f
mm/ r
d) 导出换置公式：
uf
a1 b1
u进
f
0.4608
（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动链分析计算
根据Y3150E型滚齿机展成运动传动链的调整计 算换置公式，将滚刀的头数和被加工齿轮的齿 数代入式中，若被加工齿轮的齿数在机床备有 挂轮齿数中没有，可采用公约数分解的形式进 行试凑，直到分解为机床备有的挂轮齿数形式 为止，即
ux
a c bd
24 k z工
24 63
4546 5749
20 35
24 36
（2）加工直齿圆柱齿轮时的运动分析
①主运动B11 电机—1—2—uv—3—4—滚刀 uv为主运动传动比。
②展成运动
滚刀旋转运动B11 1/K转(1齿)
齿坯旋转运动B12 1/ z 转(1齿) （4）滚刀的安装
内传动链为：
滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯 ux为啮合运动传动比。 ③垂直进给运动A2 齿坯—7—8—uf—9—10—刀架 升降，uf为进给运动传动比。
图5-86 螺旋线的展开图
（4）刀架快速移动传动链
刀架快速移动主要用于调整机床、加工时刀具快速接近 或退离工件。
（（（43））2）滚进展斜给成齿传运轮动动时链传的动差链动链 工刀滚件架刀转移转1动r1L→r→→刀工工架件件移转转动±Km/1zmrr L11××7182/0(/3/12π×0)××2/2285/×/228×3×92/23/2895/28
滚刀螺旋升角为ω(λ0)， 加工直齿时，滚刀轴线 与齿坯端面倾斜δ角， 称为安装角。 δ = ω 右旋滚刀如图,左旋相反
（3）加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析
①主运动B11 电机—1—2—uv—3—4—滚刀
②展成运动
滚刀旋转运动B11
齿坯旋转运动B12 内传动链为：
1/K转(1齿) 1/ z 转(1齿)
切削速度vc=29 m/min；精加工的切削速度vc=38m/min。
粗加工时滚刀的理论转速 n刀