齿轮刀具

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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
a) 指形齿轮铣刀
b) 盘形齿轮铣刀
图 7-1 成形齿轮铣刀
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
(2)、展成法齿轮刀具 这类刀具是以展成的方法加工齿轮的刀具。用 展成法加工齿轮齿形的刀具有许多种,在生产中最 常用的有剃齿刀(下面介绍)、插齿刀(§7-2起开 始介绍)、齿轮滚刀(§7-7起开始介绍)、蜗轮滚 刀(§7-10介绍)等。刀具本身相当于一个齿轮, 切齿时刀具与工件之间有相对的啮合运动又称展成 运动。被加工齿轮的齿形由于刀具切削刃在展成过 程中多次切削包络而成,因而刀具的齿形不同于被 切齿轮任何截面中的形状。一把刀具可加工模数相 同而齿数不同的齿轮,这是展成法切齿的主要优点。 加工精度和生产率都较高,广泛地应用于成批和大 量生产中。
图7-4剃齿刀工作原理
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
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 工作台上的顶尖精确配合。剃齿刀给被剃齿轮一定 的压力并带动被剃齿轮作无间隙的啮合运动。由于 这对斜齿轮啮合接触点的速度方向不一致,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 ~ 7 级 , 齿 面 粗 糙 度 值 可 达 Rа1.25 ~ 0.63μm。
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§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。
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
*剃齿刀 1、剃齿刀种类 剃齿刀按其结构分为以下几种: 1)、齿条形剃齿刀。用于加工圆柱形外齿轮,因刀 具复杂,现已很少用。 2)、盘形剃齿刀的结构如图7-2所示,为圆柱斜齿 轮,齿形的两侧面用插刀插出凹槽而形成切削刃。 槽底与齿面一样,是渐开线。为使插刀能够退刀, 在每个齿根钻有倾斜的小孔。当剃齿刀用钝后,需 要重磨齿形表面和齿顶圆柱面。
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§7-8 齿轮滚刀的结构
图7-13 展成法加工齿轮
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§7-8 齿轮滚刀的结构
滚刀
被加工工件 图7-14 滚刀工作原理图
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§7-3 直齿插齿刀的切削刃及其前、后角
图7-9 插齿锥齿轮、端齿轮
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§7-3 直齿插齿刀的切削刃及其前、后角
3、插齿刀的两侧面是两个旋向相反的渐开螺旋 面,即两侧切削刃分别绕刀具轴线作螺旋运动形 成的螺旋面,制造容易,精度高。为了使两个侧 刃有相同的后角,两个侧后刀面的圆柱螺旋角β0 应相等,也就是斜齿轮的齿面,如图7-9b所示, 为刀齿的圆柱剖面的展开图。 4 、标准直齿插齿刀顶刃后角 αp= 6°,侧刃后 角αc≈ 2°,顶刃前角γp= 5°,侧刃投影不是 渐开线,齿形角修正(20°10′15″)见教材P107 第12行。 关于βo推导及齿形尺寸的确定,现给同学们10分 钟,参考教材P104-105。
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§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
一、齿轮滚刀的基本蜗杆 齿轮滚刀的基本结构是一个头的螺纹升角很 小的蜗杆。为了形成切削刃和后角,在蜗杆 上开槽并铲出齿顶和齿侧后角。这种蜗杆就 称为齿轮滚刀的基本蜗杆,如图7-10所示。
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§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
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§7-2 插齿刀的结构
a)
b)
c)
图7-5直齿插齿刀的类型
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§7-2 插齿刀的结构
2、斜齿插齿刀
盘形插齿刀Φ100,β均有15°和23°两种。 锥柄插齿刀Φ38,也β均有15°和23°两种。 加工无空刀槽的人字齿轮, 有Φ100 、150、 180,β为30°。 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。
图7-10齿轮滚刀的基本蜗杆
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§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
基本蜗杆的选用(齿轮滚刀的选用)介绍如下。 1、渐开线基本蜗杆 渐开线基本蜗杆的端截面齿形 是渐开线,轴向截面齿形是凸起的曲线,如图7-11 所示。所以,渐开线齿轮滚刀没有齿形设计误差, 加工精度较高,但制造比较困难,目前应用很少。 2、法向直廓基本蜗杆 法向直廓基本蜗杆的法向截 面齿形是直线,端截面齿形是延长渐开线,法向直 廓齿轮滚刀设计时,若对基本蜗杆齿形角进行修正, 也可以得到近似于渐开线基本蜗杆的齿轮滚刀。但 由于加工精度低,一般用于粗加工和大模数的齿轮 滚刀。
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§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
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§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。
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
图7-2盘形剃齿刀
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
3 )、小模数剃齿刀。这种剃齿刀因齿高较小, 做成通槽结构,用于加工小模数齿轮。如图73所示。 4 )、蜗轮剃齿刀,用于蜗轮的加工。刀具的 主要尺寸应等于和被切蜗轮共轭的涡杆的尺寸。 剃齿刀的螺纹表面开有小槽以形成切削刃,但 在一端保留螺纹表面不开刃沟,用于刀具的检 测。如图7-4所示。
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§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
图7-12阿基米德基本蜗杆曲线
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§7-8 齿轮滚刀的结构
一、齿轮滚刀的工作原理 齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具,是利用一对螺旋齿轮啮合 的原理工作的。把齿轮滚刀安装在滚齿机的刀架上,并将齿轮滚 刀搬转一个螺旋升角 (该角等于容屑槽斜角),使齿轮滚刀的齿 向与被切齿轮的齿向相同。调整好切削深度αp,齿轮滚刀旋转并 下移进给,被切齿轮按一定的传动比作圆周进给,即加工直齿时 滚刀每转一转,当滚刀为单头时,工件转一个齿,当滚刀为多头 时,工件转数个齿,这样就形成了展成运动。如图7-13所示为展 成法加工齿轮的齿形,使被切齿轮的两侧齿形是包络曲线,近似 等于渐开线。一把刀具可加工模数相同而齿数不同的齿轮,这是 展成法切齿的主要优点。加工精度和生产率都较高,广泛地应用 于成批和大量生产中。如图7-14所示,滚齿时滚刀安装角度规定: 当滚刀与齿轮螺旋角旋向一致时, 等于工件分圆螺旋角 与滚刀 、 分圆螺旋升角 之差;反之 等于 两角之和。滚削直齿 zo zo 时, ,则 。 0 zo
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
齿轮刀具是用来加工齿形的。为满足各种齿轮加工 需要,齿轮刀具种类很多,结构复杂。 1、按被加工的齿轮类型分,可分为如下三类: ⑴、圆柱齿轮刀具,它又可分为两类: ①、渐开线圆柱齿轮刀具,如盘形齿轮铣刀、指形 齿轮铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、插齿 刀和剃齿刀等; ②、非渐开线圆柱齿轮刀具,如圆弧齿轮滚刀、花 键滚刀等。 ⑵、蜗轮刀具,如蜗轮滚刀、蜗轮飞刀等; ⑶、锥齿轮刀具,它又分为直齿锥齿轮刀具和曲线锥齿 轮刀具。
1、插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为 产形齿轮直齿插齿刀切削刃的端面投影就是“产形” 齿轮的端面齿形,必须是渐开线。不考虑前角影响, 插齿刀端面齿形是渐开线。 2、插齿刀的每个齿都有三个刃:一个顶刃、两个侧 刃,有顶刃后角和侧刃后角,重磨后顶圆直径和分 圆齿厚减小。不同端剖面应是变位量不同的变位齿 轮,新刀变位量最大,重磨后逐渐减小。如图7-9a 所示,为不同剖面中的齿形,O-O剖面变位量为零 称为原始剖面,具有标准齿形。
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§7-7 齿轮滚刀的基本蜗杆
图7-11渐开线基本蜗杆曲线
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§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。
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§7-2 插齿刀的结构
图7-7插齿斜外齿轮
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§7-2 插齿刀的结构
插齿刀还可以加工带锥度的外齿轮和内齿轮, 如图 7-8a 所示;加工端面的非渐开线齿轮,如 图7-8b所示。
图7-8插齿锥齿轮、端齿轮
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§7-3 直齿插齿刀的切削刃及其前、后角
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§7-1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用
2、按照齿轮齿形的形成原理,可分为成形法齿轮刀具和
展成法齿轮刀具两大类。 (1)、成形法齿轮刀具
这类刀具是以成形的方法加工齿形,切削刃的廓形与被加工 的直齿齿轮端剖面内的槽形相同,常用的成形齿轮刀具主要有以 下几种: ①、 指形齿轮铣刀 如图7-1a所示,它是成形立铣刀,可做成铲 齿或尖齿结构。切齿过程中工件沿齿向作进给运动,铣完一个齿 后,用分度头分度铣第二个齿。这种铣刀适合加工人字齿轮及加 工大模数的直齿、斜齿轮。由于刀齿负荷大,进给量小,齿形精 度也不高,因而加工效率和精度都较低。 ② 、盘形齿轮铣刀 如图7-1b所示,它就是一把铲齿成形铣刀。 可用于加工直齿或斜齿轮。切齿过程中刀具旋转,沿齿槽方向进 给,铣完一个齿槽后需分度。由于这种方法的加工精度和生产率 都很低,故盘形齿轮铣刀多用于机修工作中低精度配件的加工或 单件小批量生产。成形齿轮刀具,除上述两种外,还有用于大批 量生产的专用成形齿轮拉刀,成形齿轮切割刀盘等。 此外有齿轮拉刀、插齿刀盘等。
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§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
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§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。
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§7-2 插齿刀的结构
一、插齿刀的类型
插齿刀分为标准直齿插齿刀和斜齿插齿刀。 1、标准直齿插齿刀有以下三种类型: (1)、盘形插齿刀 用于加工普通直齿外齿轮租大直径内齿 轮,加工外齿轮和大径内齿轮有Φ75mm、Φ100mm、 Φ125mm 、 Φ160mm 、 Φ200mm 五种。结构如图 75a所示。 (2) 、 碗 形 插 齿 刀 用 于 加 工 塔 形 、 双 联 直 齿 轮 , 有 Φ50mm 、 Φ75mm 、 Φ100mm 、 Φ125mm 四种。结 构如图7-5b所示。 (3) 、 锥 柄 插 齿 刀 用于加工直齿内齿轮,有 Φ25mm(m1~2.75)、Φ38mm (m1~3.75)结构两种, 如图7-5c所示。
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