齿轮刀具选型资料
齿轮加工刀具.
rb
A
b0
C
E′
F′
F
B
E
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第七章
s xm tan tan 0 2 b0 b0 xm tan p b0
齿轮加工刀具
插齿刀渐开螺旋面的分圆螺旋角：
tan 0 tan p tan
s0 s0
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第七章
②侧刃后角αc：
齿轮加工刀具
D
rb
A
主剖面：P0
平面ABCD 即是主平面 由右图可以看出， 侧刃上任意一点B的 后角均为βb0
（2）插齿刀的后角及插齿刀的本质：
由①、③，插齿刀可以做成一个齿轮 刀刃：1条顶刃、2条侧刃
10
第七章
齿轮加工刀具
顶刃后角αp： 为形成顶刃后角，将顶后刀面磨成一外圆锥面
但： ①重磨后齿高减小，使被加工齿轮齿高
减小——影响啮合，不允许
②侧刃无后角 为保证重磨后插齿刀齿高不变，则齿根 也要倾斜同样角度—— αg= αp
第七章
1 齿轮加工方法：
齿轮加工刀具
齿轮传动：机械传动中最重要、最常用的一种传动副
齿轮加工精度：直接影响机械的传动精度、平稳性、振动、噪音等
按成型原理分：
成型法 展成法
1
第七章
一 成型法
齿轮加工刀具
刀具刃形按齿轮齿槽形状和尺寸设计
加工精度取决于刃形精度 常用刀具：齿轮铣刀、拉刀（加工内齿轮） 齿轮铣刀：盘铣刀：中、小模数，m <10～15 指状铣刀：大模数，m > 10
齿轮加工刀具
s0
s0
插齿刀的分圆柱面与齿 侧面的交线为螺旋线
左右侧面螺旋方向相反
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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）
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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
第十七章 齿轮刀具 金属切削原理第2版华中科技大学出版社
硬 质 合 金 插 齿 刀
精度等级与实际应用选择：
AA级：加工6级精度齿轮
A 级：加工7级精度齿轮
B级：加工8级精度齿轮
其它刀具： 斜齿插齿刀： 工作形式特点：与直齿加工相比，进给运动多
附加转动角度 结构形式：盘形和锥柄两种 盘形： 公称直径100 mm 锥柄 ： 公称直径38 mm， 分度圆螺旋角：15º，23º两种
轮和加工渐开线花键孔中。
d.插齿刀盘
1 刀体，2 压板，3 切刀齿
仿形原理加工直齿、斜齿圆柱齿轮，也可加工花
键轴。
特点：效率高，结构复杂，要求精度高，成本高， 专用刀具，仅用于大批大量生产的齿轮中，成本 比一般的方法高一些，但比展成法低，现较少用。
(2)展成齿轮刀具
展成法加工特点： o 刀具与工件按啮合关系转动，由刀具齿形包络出工件齿轮的
铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、插齿刀、 梳齿刀和剃齿刀等。 2)非渐开线圆柱齿轮刀具: 如圆弧齿轮滚刀、摆线齿 轮滚刀和花键滚刀等。
(2)蜗轮刀具 蜗轮滚刀、蜗轮飞刀、蜗轮剃齿刀
(3)锥齿轮刀具 1)直齿锥齿轮刀具 成对刨刀、成对盘铣刀、拉一铣刀盘 2)曲线齿锥齿轮刀具 如弧齿锥齿轮铣刀盘、摆线齿锥齿轮铣刀盘
第七章 齿轮刀具
Gear Cutter
o 齿轮是一类非常重要的传动零件，在各种机械 仪表中应用十分广泛，以致于齿轮一度成为工业 的代表。
蜗轮、齿轮刀具的选用
蜗轮刀具的类型和用途蜗轮刀具加工蜗轮时的啮合状态如同蜗杆与蜗轮装配时啮合状态一样，蜗轮刀具的基本参数应与相应蜗杆一致。
蜗轮刀具有蜗轮滚刀、蜗轮飞刀和蜗轮剃齿刀。
蜗轮滚刀是按展成法原理加工蜗轮的一种常用刀具。
蜗轮飞刀是装在刀杆上的一把切刀，相当于蜗轮滚刀的一个刀齿，虽然加工时效率较低，但结构简单，成本低，在蜗轮的单件小批生产（特别是大模数蜗轮加工）中经常使用。
蜗轮剃齿刀用于加工高精度的蜗轮，即用滚刀加工以后，用蜗轮剃齿刀进行最后精加工。
蜗轮滚刀一.蜗轮滚刀加工：在滚齿机上用蜗轮滚刀加工蜗轮与用齿轮滚刀加工齿轮有很多相似的地方，但也有不同之处，下面我们来进行比较下1.滚刀参数蜗轮加工：滚刀轴向模数、分度圆直径、滚刀头数、方向和导程角，以及齿形角，均应和工作蜗杆一致，但外径要比工作蜗杆稍大一些；齿轮加工：滚刀法向模数、齿形角和被加工齿轮一致，其他参数如径、滚刀头数、方向和导程角可按要求选择；2.滚刀使用条件蜗轮加工：蜗轮滚刀水平放置，其轴线应在蜗轮中心平面内，即和蜗轮蜗杆传动啮合状态一样，加工每一个蜗轮要用与工作蜗杆相适应的滚刀；齿轮加工：滚刀刀架要根据加工需要扳动角度。
用同一把滚刀可以加工模数和齿形角相同而齿数和螺旋角不同的各种齿轮；3.滚刀基本蜗杆度运动蜗轮加工：滚刀基本蜗杆形式应与工作蜗杆形式相同；齿轮加工：可采用阿基米德型、渐开线型或法向直齿廓型的基本蜗杆；4.机床分度运动蜗轮加工：分度运动应笨合蜗轮蜗杆传动速比关系，滚刀头数与工作蜗杆头数相同；齿轮加工：分度运动的传动比与蜗轮加工无区别，滚刀头数与被加工齿轮无直接关系；5.进给方式蜗轮加工：加工蜗轮时，采用径向进给或切向进给方式、不采用轴向进给；齿轮加工：加工时常用轴向进给方式，也可采用径向进给或切向进给方式。
径向进给法加工蜗轮：加工时蜗轮滚刀和蜗轮的中心距逐渐缩小，滚刀沿蜗轮径向进刀，从蜗轮的齿顶逐渐切至全齿深。
加工时最好采用螺旋角不大于6°的滚刀，以免产生过切现象；切向进给法加工蜗轮：滚刀为锥形切向进给滚刀，加工时将滚刀轴线与蜗轮轴线的位置调整到和工作蜗杆的中心距位置的一样。
渐开线花键齿轮刀具
齿轮刀具GB/T10095.1、GB/T10095.2《渐开线圆柱齿轮精度》的齿轮。
2.特点及精度：滚刀技术条件按GB/T6084—2001，结构按GB/T6083—2001生产，并作成单头、右旋或左旋，轴向直沟，零度前角。
分为两种基本型式：Ⅰ型为加大直径、长度型，用于AA级滚刀；Ⅱ型为正常直径，长度型，用于AA、A、B、C级四种精度的滚刀。
3.刀具标记及示例订货时注明：名称、产品编号、模数、精度等级、旋向（右旋不注明）、标准号。
例：齿轮滚刀 25100—166 m2 A GB/T6084—20014.规格及主要尺寸参数表1 齿轮刀具（Ⅰ型、AA级） mm表2 齿轮刀具（Ⅱ型AA、A、B、C 级） mm齿轮滚刀 JB2495—781.用途：齿轮滚刀用于加工齿形符合GB1356—78《渐开线圆柱齿轮基准齿形》的齿轮。
2.特点及精度：滚刀结构为单头、右旋或左旋，轴向直沟，零度前角。
滚刀分为AA、A、B、C 级四种精度等级。
3.刀具标记及示例订货时注明：名称、产品编号、模数、精度等级、旋向（右旋不注明）、标准号。
例：齿轮滚刀 25110—044 m2 A 左 JB2495—784.规格及主要尺寸参数表1 齿轮滚刀（A、B、C级） mm表2 齿轮刀具（AA级）mm齿轮滚刀（企业标准）1.用途：齿轮滚刀用于加工齿形符合GB1356—78《渐开线圆柱齿轮基准齿形》的齿轮。
2.特点及精度：滚刀结构为单头、右旋，轴向直沟，零度前角。
滚刀分为AA、A、B、C四种精度等级。
与按GB/T6084制造的滚刀相比，工厂标准滚刀AA级接近GB/T6084的A级；A级基本相当于GB/T6084的B级；B、C级接近GB/T6084的C级。
3.刀具标记及示例订货时注明：名称、产品编号、模数、精度等级。
例：齿轮滚刀 25100—190 m2 A4.规格及主要尺寸参数齿轮滚刀（径节制）企业标准1.用途：齿轮滚刀（径节制）用于加工齿形角为14°30′，齿高系数f=1，径向间隙系数cˊ=0.157的渐开线圆柱齿轮。
硬车加工齿轮的华菱刀具
硬车加工齿轮的华菱刀具一、齿轮的传动及失效形式齿轮在工作时通过齿面的接触传递动力，周期的受弯曲应力和接触应力的作用，在啮合的齿面上，相互运动和滑动造成强烈的摩擦，有时齿轮在换挡、启动或啮合不均匀时还承受冲击力等。
其失效形式主要有齿轮疲劳冲击断裂、过载断裂、齿面接触疲劳与磨损。
因此，要求材料具有高的疲劳强度和接触疲劳强度；齿面具有高的硬度和耐磨性。
齿面心部具有足够的强度与韧性。
但是，对于不同机器中的齿轮，因载荷大小，速度高低、精度要求、冲击强弱等工作条件的差异，对性能的要求也有所不同，故应选用不同的材料及相应的强化方法。
如汽车、拖拉机变速箱、驱动桥的齿轮，立车的重要齿轮等，常采用20CrMnTi、20MnVB、0CrMnMo等渗碳钢为主要材料，主要用于制造速度高、重载荷、冲击较大的硬齿面齿轮，通常采用，经渗碳淬火，低温回火处理，表面硬度高且耐磨，心部强韧耐冲击。
二、齿轮渗碳淬火后变形量大的原因齿轮渗碳淬火后变形量大的原因，主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。
特别是大型齿圈和齿轮，大型齿轮齿圈由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，并受到自重影响，也会增加渗碳淬火后的变形量。
大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大。
齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。
三、硬车加工渗碳淬火齿轮选择什么刀具渗碳淬火后齿大型轮齿圈变形量大，并且硬度一般在HRC60左右，所以传统的方法是采用磨削方式来精加工齿轮齿圈，但批量生产时就会影响加工效率。
随着刀具行业的不断发展，先后推出了，硬质合金刀具，涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具，下面简单介绍一下四种刀具硬车加工齿轮的效果。
（1）硬质合金刀具：适合硬车加工HRC45以下的齿轮，低速切削，如果加工硬度较高的齿轮，刀具会急剧磨损，或者根本车不动。
齿轮刀具
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
图7-2 小模数剃齿刀
图7-3 蜗轮剃齿刀
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
2、剃齿刀工作原理
如图7-4所示，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，其 中1为剃齿刀，2为工件。
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
图7-11渐开线基本蜗杆பைடு நூலகம்线
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
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， 如图 7-12 所示。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 10mm 以下的 精加工齿轮滚刀均规定为阿基米德齿轮滚刀。
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-2 插齿刀的结构
二、插齿刀的工件原理 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。如图7-6所示。
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-2 插齿刀的结构
展成运动 插齿刀 被加工工件
让刀运动
主运动
图7-6插齿刀的工作原理
安徽工程科技学院 机械工程系
§7-2 插齿刀的结构
三、插齿刀的应用 插齿刀可以加工多种不同形式的齿轮。 直齿插齿刀可加工多种圆柱齿轮，还可以 加工精密齿轮、扇形齿轮。 插齿刀可以加工斜齿外齿轮和斜齿内齿轮。 如图7-7所示，这时除了切削运动和展成运动， 还需有一个附加的螺旋运动，由机床上的螺 旋导轨得到。
刀具几何参数与刀具材料的合理选择-yxj资料
种类
碳素 工具 钢 合金 工具 钢
常用牌号
T8A、T10A T12A
9siCr 、 CiWMn
高速 钢
W9Mo3Cr 4V 、 W6Mo5Cr V2
硬度HRC （HRA）
60～64 （ 81 ～ 83） 60～65 （ 81 ～ 84）
63～69 （ 82 ～ 87）
抗弯强 度
（ GP 2.4a5） ～ 2.75
2.刃倾角的选择
选择刃倾角时，应按照刀具的具体工作条件进行具体分析，一般情 况可按加工性质选取。精车λs =0o～5o；粗车λs =0o～-5o； 断续车削λs＝-30o～-45o；大刃倾角精刨刀λs＝75o～80o。
(1)控制切屑的流向 如图5-5所示，当λS =0o 时，切屑垂
直于切削刃流出；λS为负值时，切屑流向已加工表面； λS为正值时，切屑流向待加工表面。
用于机动复 杂的中速刀 具，如钻头、 铣刀、齿轮 刀具等
硬质 合金
陶瓷
（ YG 类 ） 69～81 K 类 （ YT （ 89 ～ 类 ） P 类 93） （ YW 类 ） M类
SG4 、 （ 93 ～
AT6
94）
1500～
2100HV
1.08 ～ 2.16
0.4 ～ 1.115
800 ～ 1100
2.前角的选择原则 （1）主要根据工件材料的性质选择 （2）兼顾根据刀具材料的性质和加工性质 表5-1是硬质 合金车刀合理前角的 参考值。
3.前刀面型式（图5-3 前刀面型式）
（1）正前角平面型 如图5-3a所示，正前角平面型式的特点为：制造简单
能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精加工刀 具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。
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倒角尺寸 0.35 拉前孔径 φ 42.20
矩形花键拉刀
例： 注：
渐开线花键拉 （推）刀
例： 注：
三角花键拉 例： （推）刀 （尖齿拉（推） 刀） 注： 四（六）方拉刀 例： 多边形孔拉刀 注：
拉前孔径 φ 27.60
共同要求
1、拉床型号 2、被加工零件材料 3、当客户对拉刀的柄部或后柄部有特殊要求时必须注明要求
模数 齿数 压力角 例： 非标插齿刀
外径及精度
底径及精度
变位系数Biblioteka 分圆弧齿厚及精度插齿刀型式
例： 非标插齿刀
0 0 -0.055 φ 45.60 0.2 3.433 碗形/盘形/锥形 -0.2 -0.5 -0.125 1、当客户不能提供分圆弧齿厚尺寸时，应提供齿轮的跨齿数和公法线尺寸及精度或提供参数齐全的被加工零件图。 注： 2、若客户订购的是剃前（或磨前）插齿刀时，还须提供留剃量或留磨量、倒角尺寸及与之相吻合齿轮的各项参数。 2 25 20° φ 54.80
特殊齿形插齿刀 注： 提供参数齐全的被加工零件图。
非标成型铣刀
注：
1、提供参数齐全的被加工零件图。 2、当客户对铣刀的外径、内孔、齿数及前角有特殊要求时，必须注明相关要求。
留剃（磨）量 0.07
莫氏锥柄号 4
型式 复合式/单式 型式 复合式
拉前孔径 φ 27.60
插齿刀的齿数
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滚削刀具类
产品名称 齿轮滚刀 例： 敞开线花键滚刀 注： 例： 剃（磨）前齿轮 滚刀 注： 被加工（齿轮）零件参数 模数 齿数 压力角 螺旋角 螺旋方向 外径及精度 底径及精度 变位系数 分圆弧齿厚及精度 0 0 -0.055 2 25 20° 直齿 φ 54.80 φ 45.60 0.2 3.433 -0.2 -0.5 -0.125 当客户不能提供分圆弧齿厚尺寸时，应提供齿轮的跨齿数和公法线尺寸及精度或提供参数齐全的被加工零件图。 模数 齿数 压力角 螺旋角 螺旋方向 外径及精度 底径及精度 变位系数 分圆弧齿厚及精度 倒角值 0 0 -0.055 2 25 20° 直齿 φ 54.80 φ 45.60 0.2 3.433 0.30～0.40 -0.2 -0.5 -0.125 1、当客户不能提供分圆弧齿厚尺寸时，应提供齿轮的跨齿数和公法线尺寸及精度或提供参数齐全的被加工零件图。 2、还必须提供与其相啮合齿轮的各项参数。 3、当客户对齿轮的齿底圆弧有特殊要求时须加以说明。 键数 大径及精度 小径及精度 键宽及精度 拉削长度 倒角值 0.10 0.28 0.085 6 φ 28 φ 23 6 30～50 0.30～0.40 0.05 0 0.035 或提供参数齐全的被加工的花键轴图。 除以上参数外还需向客户了解被加工花键轴的键宽和底径是否要留磨。若要留磨，留磨量是多少？ 螺纹方 蜗杆类型 螺纹升角 莫氏锥柄号 模数 压力角 头数 蜗杆外径 蜗杆底径 滚刀形式 向 阿基米德（ZA） 8 20° 1 6°20＇ 右 φ 88 φ 52.80 杆式 4 或提供参数齐全的蜗杆图。 若杆式蜗轮滚刀还需与客户沟通滚刀的各部长度及刀齿旋向。 齿形类别 节距（P） 滚子直径（d） 三圆弧一直线 9.525 φ 6.35 或提供参数齐全的被加工的链轮齿形图。 齿数 齿形（槽）半 分度圆直径 大径及精度 小径及精度 分圆弧齿厚及精度 0.05 0.10 -0.06 36 45° φ 28.80 φ 30.0 φ 27.85 1.178 0 0 -0.13 当客户不能提供分圆弧齿厚尺寸时，应提供工具的内量棒直径和跨棒距尺寸及精度或提供理论外径。 必须提供参数齐全的被加工零件图。
例： 矩形花键滚刀 注： 例： 蜗轮滚刀 注： 链轮滚刀 例： 注： 三角花键滚刀 （尖齿滚刀） 特殊齿形滚刀 共同要求 例： 注：
当客户对滚刀的外径、内孔、长度及前角有特殊要求时，必须注明相关要求。
拉削刀具类
产品名称 圆孔拉（推）刀 例： 被加工零件参数 孔径及精度 拉削长度 拉前孔径 0.05 φ 20 18-30 φ 19.70 0.02 键数 大径及精度 小径及精度 键宽及精度 拉削长度 拉前孔径 0.10 0.28 0.085 6 φ 28 φ 23 6 30-50 φ 22.7 0.05 0 0.035 或提供参数齐全的被加工零件图。 模数 齿数 压力角 大径及精度 小径及精度 分圆弧齿槽宽精 拉削长度 0.25 0.15 0.125 2 22 30° φ 47.0 φ 42.2 3.145 50 0 0 0.055 当客户不能提供分圆弧齿槽宽尺寸时，应提供工件的内量棒直径和棒间距尺寸及精度。 或提供参数齐全的被加工零件图。 齿数 齿形（槽）半 分圆直径 大径及精度 小径及精度 分圆弧齿槽宽精度 拉削长度 0.05 0.10 0.10 36 45° φ 28.8 φ 30.0 φ 27.85 1.178 45 0 0 0.06 当客户不能提供分圆弧齿槽宽尺寸时，应提供工件的内量棒直径和棒间距尺寸及精度或提供理论外径。 或提供参数齐全的被加工零件图。 边数 对边尺寸及精度 对角尺寸及精度 拉削长度 拉前孔径 0.10 0.10 4 30.25 φ 42.00 50 φ 29.90 0 0 或提供参数齐全的被加工零件图。