机械制造基础第十二章 齿轮加工.
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机械制造基础
第十二章 齿轮加工
黄石理工学院
一 齿轮及加工概述
齿轮是重要的机械零件，为了保证其运转精确、
平稳可靠，必须采用合适的齿形曲线。最常用的 齿形曲线是渐开线，此外还有摆线和圆弧。
齿轮的加工包括两个部分：齿坯加工、齿形加工。 齿坯加工采用通用的方法：铸件或锻件，车削加
工（单件或小批量）或钻孔-拉孔-多刀车削（大 批量）。
主要用于磨削高精度的直齿和螺旋齿圆柱齿轮。
在内齿轮磨床上利用成形法可磨削内齿轮。
（2）铣齿的特点与应用
铣齿的误差：齿形误差和分齿误差。 铣齿可以加工直齿、斜齿、人字齿圆柱齿轮，也
可加工齿条和锥齿轮。
一般铣齿用于单件、小批量生产，或维修时加工
精度不高的低速齿轮。
铣齿的特点是：生产成本低、加工精度低、生产
效率低。
2插齿
插齿属于展成法加工，它是按一对圆柱齿轮相啮合 的原理进行加工的。需要用专用的设备插齿机。
齿形加工比较复杂，按原理分为成形法和展成法
（也叫范成法和包络法）两种。
成形法是用与被切齿轮齿槽法向截面形状相符的
成形刀具切出齿形的方法。
展成法则是利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动，
在专用齿轮加工机床上切出齿形的方法。
二 齿形加工方法
1铣齿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铣齿属于成形法加工，是一种粗加工。
铣齿的主运动是铣刀的旋转，进给运动是齿轮坯
3磨齿
磨齿是用砂轮在磨齿机上加工高精度齿形的方法。
磨齿具有加工精度高（可达IT6～4级）、齿面粗
糙度低（Ra值0.4～0.2μm）的特点。
磨齿有成形法磨齿和展成法磨齿两种，可以磨削
淬火或未淬火的齿轮。 成形法磨齿生产率较高，但精度较低（IT6～5）。 展成法磨齿生产率较低，但精度较高（IT6～4）。
的直线运动。
（1）铣齿的刀具
铣齿加工的刀具有盘状铣刀和指装铣刀两种。其
中盘状铣刀在卧式铣床上加工m＜8的齿轮；指状 铣刀在立式铣床上加工m≥8的齿轮。
实际生产中将同一模数的齿轮，按其齿数划分为8
组。每组采用同一把铣刀加工，该铣刀齿形按组 内的最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作，保证加工时 不会产生于涉（卡住）。
（1）插齿时的运动
主运动：插齿刀的上下往复直线运动。以每分钟插 齿刀的往复次数（str/min）表示。插齿是工作行 程，返回是空行程。 分齿运动：维持插齿刀和工件之间，按一定速比强 制啮合关系的运动。齿数与转速之乘积必须保持 恒定。
圆周进给运动：分齿运动过程中插齿刀的旋转运
动。插齿刀往复一次在分度圆上转过的弧长称为 圆周进给量（mm/str）。 径向进给运动：插齿刀沿齿轮坯径向的移动。用 往复一次的径向移动距离表示（mm/str）。
轴向进行的垂直移动。
（2）滚齿的特点与应用
加工精度高：插、滚齿IT8-7，铣齿IT12-9（插齿
和滚齿相当，且都比铣齿高）。
齿面粗糙度小：Ra3.2～0.6μm。
生产效率高：滚齿高于插齿，更高于铣齿。 滚齿主要用于加工各种批量的直齿或斜齿外圆柱
齿轮、蜗轮。不能加工内齿轮和相距很近的多联 齿轮。
注意：剃齿不能修正分齿误差。
2珩齿
珩齿是用珩磨轮在珩齿机上加工高精度齿形的方法。 珩齿的原理和方法与剃齿相同。
珩齿的特点：具有磨削/剃削和抛光的综合作用、
可有效减小Ra（达0.4～0.2μm）值、但对齿形精 度改善不大。
当m＞4时，采用带金属齿芯的珩磨轮；当m＜4
时，则采用不带齿芯的珩磨轮。
滚刀外形象蜗杆（齿数很少、螺旋角很大，具有
切削刃的螺旋齿轮）。
用高速钢等刀具材料制成， 并在其中与螺纹垂直的方 向开出沟槽容纳切屑，形 成刀齿及切削刃。
（1）滚齿时的运动
主运动：滚刀的旋转运动（r/min）。 分齿运动：强制滚刀与齿轮毛坯之间保持齿轮齿条 啮合关系的运动。
这里的k是滚刀螺纹线数。 垂直进给运动：滚刀沿工件
三 齿形的精加工
铣齿、插齿、滚齿只能对齿形达到半精加工，对于7 级精度以上或经淬火的齿轮，在插齿、滚齿之后， 还需要进行精加工。 齿轮的精加工方法有：剃齿、珩齿和磨齿。
1剃齿
剃齿用剃齿刀在剃齿机上加工高精度齿形的方法。 多用于大批量生产，主要加工滚齿后、未经淬火 的直齿或螺旋齿圆柱齿轮。 剃齿的特点：生产率高、加工精度高（IT7～6， 比滚齿高至少一级）、齿面粗糙度低（Ra0.8～ 0.2μm）。 剃齿刀高速旋转时，由于剃齿刀和工件在接触点的 速度方向不一致，使工件的齿侧面沿剃齿刀侧面 滑移，在刀具与工件的啮合齿面间沿螺旋线的切 线方向产生相对滑动速度（剃削速度）。
让刀运动：工件在
径向上短距离往复移 动所形成的退让与复 位运动。
（2）插齿的特点与应用
加工精度高（IT8～7），齿面粗糙度低
（Ra1.6μm），生产效率高。
插齿加工可生产各种批量的直齿圆柱齿轮、内齿
轮、双联或多联齿轮。
3滚齿
滚齿也属于展成法加工，是在滚齿机上使用齿轮
滚刀加工齿轮的方法。它相当于一对轴线相交叉 的螺旋齿轮（或齿轮与齿条）作无间隙啮合运动。
第十二章 齿轮加工
黄石理工学院
一 齿轮及加工概述
齿轮是重要的机械零件，为了保证其运转精确、
平稳可靠，必须采用合适的齿形曲线。最常用的 齿形曲线是渐开线，此外还有摆线和圆弧。
齿轮的加工包括两个部分：齿坯加工、齿形加工。 齿坯加工采用通用的方法：铸件或锻件，车削加
工（单件或小批量）或钻孔-拉孔-多刀车削（大 批量）。
主要用于磨削高精度的直齿和螺旋齿圆柱齿轮。
在内齿轮磨床上利用成形法可磨削内齿轮。
（2）铣齿的特点与应用
铣齿的误差：齿形误差和分齿误差。 铣齿可以加工直齿、斜齿、人字齿圆柱齿轮，也
可加工齿条和锥齿轮。
一般铣齿用于单件、小批量生产，或维修时加工
精度不高的低速齿轮。
铣齿的特点是：生产成本低、加工精度低、生产
效率低。
2插齿
插齿属于展成法加工，它是按一对圆柱齿轮相啮合 的原理进行加工的。需要用专用的设备插齿机。
齿形加工比较复杂，按原理分为成形法和展成法
（也叫范成法和包络法）两种。
成形法是用与被切齿轮齿槽法向截面形状相符的
成形刀具切出齿形的方法。
展成法则是利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动，
在专用齿轮加工机床上切出齿形的方法。
二 齿形加工方法
1铣齿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铣齿属于成形法加工，是一种粗加工。
铣齿的主运动是铣刀的旋转，进给运动是齿轮坯
3磨齿
磨齿是用砂轮在磨齿机上加工高精度齿形的方法。
磨齿具有加工精度高（可达IT6～4级）、齿面粗
糙度低（Ra值0.4～0.2μm）的特点。
磨齿有成形法磨齿和展成法磨齿两种，可以磨削
淬火或未淬火的齿轮。 成形法磨齿生产率较高，但精度较低（IT6～5）。 展成法磨齿生产率较低，但精度较高（IT6～4）。
的直线运动。
（1）铣齿的刀具
铣齿加工的刀具有盘状铣刀和指装铣刀两种。其
中盘状铣刀在卧式铣床上加工m＜8的齿轮；指状 铣刀在立式铣床上加工m≥8的齿轮。
实际生产中将同一模数的齿轮，按其齿数划分为8
组。每组采用同一把铣刀加工，该铣刀齿形按组 内的最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作，保证加工时 不会产生于涉（卡住）。
（1）插齿时的运动
主运动：插齿刀的上下往复直线运动。以每分钟插 齿刀的往复次数（str/min）表示。插齿是工作行 程，返回是空行程。 分齿运动：维持插齿刀和工件之间，按一定速比强 制啮合关系的运动。齿数与转速之乘积必须保持 恒定。
圆周进给运动：分齿运动过程中插齿刀的旋转运
动。插齿刀往复一次在分度圆上转过的弧长称为 圆周进给量（mm/str）。 径向进给运动：插齿刀沿齿轮坯径向的移动。用 往复一次的径向移动距离表示（mm/str）。
轴向进行的垂直移动。
（2）滚齿的特点与应用
加工精度高：插、滚齿IT8-7，铣齿IT12-9（插齿
和滚齿相当，且都比铣齿高）。
齿面粗糙度小：Ra3.2～0.6μm。
生产效率高：滚齿高于插齿，更高于铣齿。 滚齿主要用于加工各种批量的直齿或斜齿外圆柱
齿轮、蜗轮。不能加工内齿轮和相距很近的多联 齿轮。
注意：剃齿不能修正分齿误差。
2珩齿
珩齿是用珩磨轮在珩齿机上加工高精度齿形的方法。 珩齿的原理和方法与剃齿相同。
珩齿的特点：具有磨削/剃削和抛光的综合作用、
可有效减小Ra（达0.4～0.2μm）值、但对齿形精 度改善不大。
当m＞4时，采用带金属齿芯的珩磨轮；当m＜4
时，则采用不带齿芯的珩磨轮。
滚刀外形象蜗杆（齿数很少、螺旋角很大，具有
切削刃的螺旋齿轮）。
用高速钢等刀具材料制成， 并在其中与螺纹垂直的方 向开出沟槽容纳切屑，形 成刀齿及切削刃。
（1）滚齿时的运动
主运动：滚刀的旋转运动（r/min）。 分齿运动：强制滚刀与齿轮毛坯之间保持齿轮齿条 啮合关系的运动。
这里的k是滚刀螺纹线数。 垂直进给运动：滚刀沿工件
三 齿形的精加工
铣齿、插齿、滚齿只能对齿形达到半精加工，对于7 级精度以上或经淬火的齿轮，在插齿、滚齿之后， 还需要进行精加工。 齿轮的精加工方法有：剃齿、珩齿和磨齿。
1剃齿
剃齿用剃齿刀在剃齿机上加工高精度齿形的方法。 多用于大批量生产，主要加工滚齿后、未经淬火 的直齿或螺旋齿圆柱齿轮。 剃齿的特点：生产率高、加工精度高（IT7～6， 比滚齿高至少一级）、齿面粗糙度低（Ra0.8～ 0.2μm）。 剃齿刀高速旋转时，由于剃齿刀和工件在接触点的 速度方向不一致，使工件的齿侧面沿剃齿刀侧面 滑移，在刀具与工件的啮合齿面间沿螺旋线的切 线方向产生相对滑动速度（剃削速度）。
让刀运动：工件在
径向上短距离往复移 动所形成的退让与复 位运动。
（2）插齿的特点与应用
加工精度高（IT8～7），齿面粗糙度低
（Ra1.6μm），生产效率高。
插齿加工可生产各种批量的直齿圆柱齿轮、内齿
轮、双联或多联齿轮。
3滚齿
滚齿也属于展成法加工，是在滚齿机上使用齿轮
滚刀加工齿轮的方法。它相当于一对轴线相交叉 的螺旋齿轮（或齿轮与齿条）作无间隙啮合运动。