第十一章 齒輪刀具

1、第十一章 齒輪刀具第一節(jié) 齒輪刀具的主要類型和選用 第二節(jié) 成形齒輪刀具 第三節(jié) 齒輪滾刀和蝸輪滾刀第四節(jié) 剃齒刀第五節(jié) 插齒刀第六節(jié) 非漸開線齒輪刀具 小結(jié) 習(xí)題 第一節(jié)第一節(jié) 齒輪刀具的主要類型和選用齒輪刀具的主要類型和選用 齒輪的種類很多，加工要求又各有不同，因此齒輪刀具的品種極其繁多。通常按加工齒輪的品種和加工原理的方法來分類。11.1.1 按加工齒輪的品種分1、加工漸開線圓柱齒輪的刀具。、加工漸開線圓柱齒輪的刀具。2、加工蝸輪的刀具。、加工蝸輪的刀具。 3、加工錐齒輪的刀具。、加工錐齒輪的刀具。4、加工非漸開線齒形工件的刀具。、加工非漸開線齒形工件的刀具。 11.1.2 按加工原理分

2、11.1.2.1 成形齒輪刀具 這類刀具的切削刃廓形與被加工的直齒齒輪端剖面內(nèi)的槽形相同。這類刀具中有盤形齒輪銑刀、指形齒輪銑刀、齒輪拉刀、插齒刀盤等。. 盤形成形齒輪銑刀。 . 指形齒輪銑刀。 11.1.2.2 展成齒輪刀具 這類刀具切削刃的廓形不同于被切齒輪任何剖面的槽形。切齒時除主運(yùn)動外，還需有刀具與齒坯的相對嚙合運(yùn)動，稱展成運(yùn)動。工件齒形是由刀具齒形在展成運(yùn)動中的若干位包絡(luò)切削形成的。用這類刀具加工齒輪時，刀具本身好像也是一個齒輪，它和被加工的齒輪各自按嚙合關(guān)系要求的速比轉(zhuǎn)動，而由刀具齒形包絡(luò)出齒輪的齒形。這類刀具中有齒輪滾刀、插齒刀、梳齒刀、剃齒刀、加工非漸開線齒形的各種滾刀、蝸輪刀

3、具和錐齒輪刀具等。11.1.2.3 齒輪刀具的選用根據(jù)不同的生產(chǎn)要求和條件，選用合適的齒輪刀具是很重要的。在以上所說的各類齒輪刀具中，要數(shù)加工漸開線圓柱齒輪的刀具應(yīng)用最廣泛；而在這類刀具中，又以齒輪滾刀最為常用。插齒刀的優(yōu)越性主要在于既可加工外嚙合齒輪，也能 加工內(nèi)嚙合齒輪，還能加工有臺階的齒輪如雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪和人字齒輪等。經(jīng)過滾齒和插齒的齒輪，如果需要進(jìn)一步提高加工精度和降低表面粗糙度，可用剃齒刀來進(jìn)行精加工?？讖叫〉膬?nèi)齒輪或漸開線花鍵孔，用拉刀來拉削是唯一的方法。對于精度要求不高的單件或小批量齒輪，采用盤形齒輪銑刀加工是比較方便和經(jīng)濟(jì)合算的。在錐齒輪刀具中，成對刨刀是多年來加工直齒錐齒

4、輪的基本刀具，由于其加工效率和精度不高，現(xiàn)已逐漸被成對盤銑刀所代替。在生產(chǎn)批量較大的情況下，還可采用效率更高的拉銑刀盤來加工。 成形齒輪刀具常用的有下列幾種： 盤形齒輪銑刀； 指形齒輪銑刀； 齒輪拉刀。 第二節(jié) 成形齒輪刀具 11.2.1 成形齒輪刀具的種類和應(yīng)用范圍11.2.2.1 加工直齒外齒輪的銑刀分組 齒輪銑刀的齒形由兩部分組成：漸開線部分和過渡曲線部分。11.2.2.2 銑刀齒形的過渡曲線部分 銑刀這部分的齒形應(yīng)按被加工齒輪齒槽底部過渡曲線的形狀考慮。 11.2.2 加工直齒外齒輪的銑刀的分組和銑刀齒形11.3.1 齒輪滾刀11.3.1 .1 滾齒的應(yīng)用范圍和滾 齒運(yùn)動 齒輪滾刀是按

5、展成法加工齒輪的刀具。在齒輪制造中應(yīng)用廣泛，可用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪。加工齒輪的范圍很大，從模數(shù)大于0.1mm到小于40mm的齒輪，均可用滾刀加工。 加工齒輪的精度一般達(dá)79級，在使用超高精度滾刀和嚴(yán)格的工藝條件下也可以加工56級精度的齒輪。用一把滾刀可以加工模數(shù)相同的任意齒數(shù)的齒輪。 第三節(jié) 齒輪滾刀和蝸輪滾刀 11.3.1.2. 齒輪滾刀的基本蝸桿 齒輪滾刀一般是指加工漸開線齒輪用的滾刀。它是按螺旋齒輪嚙合原理加工齒輪的，由于被它加工的齒輪是漸開線齒輪，所以它本身也應(yīng)具有漸開線齒輪的幾何特性。滾刀基本蝸桿的分圓柱導(dǎo)程角為： (11.1) 式中：mn 滾刀基本蝸桿

6、的法向數(shù)，它等于 被加工齒輪的法向模數(shù)； z0 滾刀基本蝸桿螺紋頭數(shù)； d0 滾刀的分圓柱直徑。滾刀基本蝸桿的法向分圓齒距為： (11.2)n000m zsindn 0npm 基本蝸桿螺紋在分圓柱面上的截形展開圖：n0n000coscosxpmp由圖可得基本蝸桿的軸向齒距： 當(dāng)z01時，基本蝸桿的導(dǎo)程為：00000tanxxpp zd 11.3.1.3. 齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)11.3.1.3.1 齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)形式整體式滾刀鑲齒式滾刀 11.3.1.3.2 齒輪滾刀的直徑 強(qiáng)齒輪滾刀的直徑大小是可以自由選定的，但直徑大些會有下列優(yōu)點(diǎn)：(1) 當(dāng)分度圓柱直徑較大時，分度圓柱導(dǎo)程角就較 小，這樣能減少近

7、似齒形滾刀的齒形誤差。(2) 滾齒時，在軸向進(jìn)給量相同的情況下，能減小 齒輪齒面上的軸向波紋度。(3) 能使刀齒的數(shù)目增多，從而減輕每個刀齒的切 削負(fù)擔(dān)，并有利于傳出切削熱和降低切削溫度。(4) 能使?jié)L刀的孔徑加大，因而可采用較粗的心軸， 提高心軸剛性，并能用較大的切削用量進(jìn)行滾 齒。但是如果滾刀的直徑過大，也有下列缺點(diǎn)：(1)不但浪費(fèi)高速鋼，而且滾刀的制造、刃磨和安裝都不方便。(2)會使?jié)L齒機(jī)刀架內(nèi)部的傳動零件受到較大的扭矩，切削時容易發(fā)生沖擊振動，影響加工精度。(3)會增加滾齒時的切入長度和切入時間，影響生產(chǎn)效率。滾刀的外徑一般為： a1k2()2DdtH 式中： t1鍵槽尺寸，即鍵槽底面

8、到對面孔壁的距離； D 滾刀孔的直徑，D(0.200.45)da； 滾刀刀體的壁厚，(0.25 0.30)D； Hk 容屑槽深度。11.3.1.3.3 齒輪滾刀的長度L11.3.1.3.4 滾刀的切削錐部 當(dāng)齒輪的螺旋角大于20時，就應(yīng)當(dāng)在滾刀上做出切削錐部。為了使?jié)L刀軸線的安裝傾斜角不太大，滾刀的螺旋方向應(yīng)與被加工齒輪的螺旋方向相同。這樣，切削錐部總是做在齒輪坯轉(zhuǎn)出的一邊。必須注意，將現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀改磨為有切削錐部的滾刀時，必須驗(yàn)算剩下的圓柱部分是否還有足夠的長度來包絡(luò)齒輪的完整齒形 。11.3.1.4滾刀的削參數(shù)(1)滾刀前刀面結(jié)構(gòu)與選擇 滾刀前刀面的一般形式是由直母線形成的螺旋面。它

9、的特征由前角、容屑槽螺旋角決定。 前角與螺旋角組合可能有四種形式： 零前角直槽滾刀： ry0、k0 正前角直槽滾刀： ry0、k0 零前角螺旋槽滾刀：ry0、k0 正前角螺旋槽滾刀：ry0、k0 (2)滾刀后刀面結(jié)構(gòu)參數(shù) 后面包括齒頂鏟面及左、右側(cè)鏟面，它們都是阿基米德螺旋面。11.3.1.5 齒輪滾刀的外形尺寸11.3.1.6 阿基米德齒輪滾刀的齒形誤差 生產(chǎn)中普遍使用的齒輪滾刀是阿基米德齒輪滾刀。但是它與漸開線滾刀相比，其齒形是有誤差的。這個誤差就是由于其基本蝸桿是阿基米德蝸桿，而不是漸開線蝸桿。11.3.2 蝸輪滾刀11.3.2.1 蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)和工作方式 蝸輪滾刀是加工蝸輪的主要刀具

10、。從結(jié)構(gòu)上來說，直徑較大的蝸輪滾刀是在刀體內(nèi)做出孔和軸向鍵槽、以孔定位套裝在心軸上加工蝸輪；直徑較小時則在滾刀的端面上做出端面鍵槽。對于直徑很小的蝸輪滾刀，考慮到強(qiáng)度和剛度問題，就不能在刀體內(nèi)做出孔，此時必須將滾刀做成連柄式，即滾刀與心軸連成一個整體，如圖所示。 蝸輪滾刀切削蝸輪時，可采用兩種不同的進(jìn)給方式；徑向進(jìn)給方式和切向進(jìn)給方式用徑向進(jìn)給方式時，滾刀每轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)應(yīng)等于滾刀的頭數(shù)，這樣就形成了展成運(yùn)動。 切削錐部的位置，可按下述原則確定：即面對滾刀的前刀面，左螺旋滾刀的切削錐部在左端，右螺旋滾刀的切削錐部在右端。 11.3.2.2 阿基米德蝸輪滾刀的設(shè)計(jì)計(jì)算1)基本參數(shù)和尺寸

11、如前所述，蝸輪滾刀的基本蝸桿必須符合工作蝸桿，不但蝸桿的類型要相同，而且它們的主要尺寸也應(yīng)相同，阿基米德型的工作蝸桿是以軸向模數(shù)m和軸向齒形角表示的，所以阿基米德蝸輪滾刀也是以這兩個參數(shù)來表示。此外，這種滾刀的下列一些參數(shù)也與工作蝸桿相同：螺紋頭數(shù) z0=z1 (11.13)分圓柱導(dǎo)程角 tan0 = tan1 (11.14)軸向齒距 px0=px=m (11.15)法向齒距 pn0=mcos0 (11.16)螺紋的導(dǎo)程 pz0=px0z1=mz1 (11.17)分圓柱直徑 pz0=px0z1=mz1 (11.18)2) 蝸輪滾刀的鏟削量 滾刀的后角是由徑向鏟齒獲得的。對于螺旋槽和直槽的滾刀，

12、為了使其端削面內(nèi)能鏟出頂刃后角p，則鏟削量應(yīng)為：a 0pktandkz（11.24） 滾齒時，考慮滾刀頂刃工作后角(p)在頂后刀面的螺紋方向較為合理，而p與p的關(guān)系為a0p0ktancosdkz代入式(11.24)，得徑向鏟削量為 ：pp0tantancos（11.25）（11.26）3) 蝸輪滾刀的長度式中：lk滾刀切削錐部的長度： lc滾刀圓柱部分的長度11Llm 1c4.55kLllm4.55klmc2lm 徑向進(jìn)給滾刀的切削部分長度為：(11.27)式中：l1工作蝸桿螺紋部分的長度徑向進(jìn)給滾刀的切削部分長度為：(11.28)4) 圓周齒數(shù)的選擇 設(shè)計(jì)蝸輪滾刀時，如何選擇其圓周齒數(shù)(即容

13、屑槽數(shù))是一個相當(dāng)重要的問題，選得是否恰當(dāng)，對于被加工的蝸輪齒形精度和表面質(zhì)量以及滾刀刀齒的切削負(fù)荷都有很大的影響。 (1) 徑向進(jìn)給蝸輪滾刀的圓周齒數(shù)zk。 (2) 切向進(jìn)給蝸輪滾刀的圓周齒數(shù)zk。11.3.3 滾刀的合理使用11.3.3.1 齒輪滾刀的選用和合理安裝 在加工齒輪時，選用適當(dāng)?shù)臐L刀是很重要的。滾刀的法向模數(shù)和法向齒形角應(yīng)選得與被加工齒輪的法向模數(shù)和法向齒形角相同。同時還應(yīng)注意滾刀的精度等級是否與齒輪要求的精度等級相當(dāng)。11.3.3.2 滾刀的重磨 使用磨損了的滾刀滾齒時，會降低齒輪的齒形精度和惡化表面質(zhì)量，還會加劇機(jī)床的振動。滾刀的磨損量在粗切時超過0.8一1mm或精切時超過

14、0.20.5mm，就需要重磨前刀面。滾刀的重磨精度對于滾刀的齒形精度有很大影響，必須十分重視。為保證滾刀的重磨精度，滾刀刃磨需使專用的刃磨機(jī)。它具有精密的分度機(jī)構(gòu)、正弦尺螺旋運(yùn)動機(jī)構(gòu)及砂輪修正機(jī)構(gòu)。在工具磨床上加裝附件也可刃磨滾刀。11.3.3.3 重磨滾刀時產(chǎn)生的誤差及其檢驗(yàn)方法 重磨或刃磨滾刀時可能產(chǎn)生的誤差主要有三項(xiàng)：(1)前刀面徑向性誤差。 (2)前刀面與滾刀軸線的平行性誤差。(3)圓周齒距誤差。11.3.3.4 蝸輪飛刀 由于蝸輪滾刀是專用刀具，當(dāng)制造蝸輪的數(shù)量很少時，用蝸輪滾刀往往不夠經(jīng)濟(jì)。此時可用蝸輪飛刀(簡稱飛刀)來加工。11.3.3.4.1 蝸輪飛刀的工作原理 所謂飛刀，就是

15、在刀桿2上裝一把刀頭1來代替蝸輪滾刀的一個刀齒，所以飛刀可以看作是單齒的蝸輪滾刀，由于它的刀齒數(shù)目少，因而加工生產(chǎn)率比滾刀低得多。但是它的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，因而較適宜于在修配工作中或在單件小批生產(chǎn)中加工蝸輪。用飛刀加工蝸輪，需在具有切向刀架的滾齒機(jī)上進(jìn)行。加工時，飛刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，蝸輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)等于工作蝸桿的頭數(shù)，這就是分齒運(yùn)動。為了切出蝸輪的正確齒形，用飛刀加工蝸輪時還必須有展成運(yùn)動11.3.3.4.2 飛刀刀桿與刀頭的結(jié)構(gòu)(1)飛刀刀桿的結(jié)構(gòu) 飛刀刀頭裝入刀桿后，應(yīng)裝卡牢固，不能在切削時發(fā)生轉(zhuǎn)動或移動,安裝位置應(yīng)精確。飛刀的徑向尺寸應(yīng)能調(diào)整。(2)刀頭結(jié)構(gòu) 飛刀刀頭一般做成圓柄式，其前角一般

16、為零度，前刀面須通過軸心線，頂刃與側(cè)刃后角可取為812，重磨時重磨后刀面。 (3) 刀頭的安裝位置與飛刀齒形 與蝸輪滾刀一樣，飛刀的兩側(cè)刀刃應(yīng)在基本蝸桿的螺紋表面上。故加工不同類型的蝸輪時，刀頭的安裝位置及其齒形也有所不同。第四節(jié) 剃 齒 刀11.4.1 剃齒刀的類型和應(yīng)用 剃齒刀是一種精加工齒輪用的刀具，剃齒后齒輪精度可達(dá)67級，較剃齒前約提高一級。因剃齒刀的耐用度和生產(chǎn)率較高，所用的機(jī)床簡單，調(diào)整方便，因此生產(chǎn)中不少齒輪是用剃齒刀來精加工的。剃齒法的主要限制是不能加工淬硬的齒輪(一般要低于HRC 35)。剃齒刀按其結(jié)構(gòu)，分為三種：(1) 齒條形剃齒刀。(2) 盤形剃齒刀。(3) 蝸輪剃齒刀

17、。 11.4.2 剃齒原理 11.4.2.1 剃齒時的切削速度 盤形剃齒刀加工齒輪時，切削速度vp來自螺旋齒轉(zhuǎn)嚙合時的齒面滑移運(yùn)動。剃齒刀和齒輪的齒面相對滑移速度vp為兩者沿齒長方向的速度之差，由圖可看出 p10t1t01sincosvvvvv式中： 剃齒刀和齒輪軸的交錯角。式中： 、 齒輪和剃齒刀的節(jié)圓螺旋角，當(dāng)兩者螺旋角同向時上式取主+號，異向時取號。 1010 以上分析的是盤形剃齒刀嚙合節(jié)點(diǎn)處的切削速度。由于嚙合時接觸點(diǎn)變化是的，所以齒面不同高度處各點(diǎn)的切削速度是不同的，變化規(guī)律如下圖所示 11.4.1. 2 剃齒時的嚙合關(guān)系 嚙合線PM的長度為2222110b01 1b1b0b1b0c

18、oscoscoscosbrrrrK PM PLKPPM 式中： 和 1 剃齒刀和齒輪的節(jié)圓半徑；0rr b0r 和 剃齒刀、齒輪的基圓半徑； b1rb0 和 剃齒刀、齒輪的基圓螺旋角。 b1 11.4.1.3 有效嚙合線和剃齒刀頂圓根圓半徑的確定 11.4.1.4 剃齒時的進(jìn)給方向 現(xiàn)在常用的剃齒方法是工作的進(jìn)給方向和被剃齒輪的軸線一致 但這方法有如下缺點(diǎn)：(1)工作臺行程 較長，(2)刀具齒面上僅有一部分被使用，不是整個齒面均勻磨損。 sL為縮短進(jìn)給行程長度可采用斜向進(jìn)給，即對角剃齒法，如圖 對角剃齒法可提高剃齒效率且使刀具全齒面磨損均勻，提高剃齒刀耐用度。但這種方法要求：剃齒機(jī)臺面上增加一

19、個回轉(zhuǎn)工作臺；剃齒的切削力增加，要求機(jī)床有較高的剛度和功率；刀具寬度增加；要求有較高的剃齒調(diào)整工藝水平。 11.4.1.5 剃齒刀的齒形修正 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，正確漸開線齒形的剃齒刀并不能保證被剃齒輪為漸開線齒形?，F(xiàn)在生產(chǎn)中采用的解決辦法是先修正剃齒刀的齒形(修正后剃齒刀不是純漸開線齒形)，這樣反而能加工出齒形精度高的齒輪?，F(xiàn)在還只能先用剃齒刀加工齒輪，測量這種齒輪的齒形誤差，根據(jù)齒輪齒形誤差的位置大小，再對剃齒刀進(jìn)行齒形修正。有時要反復(fù)修形數(shù)次，才能得到較好的剃齒效果。 11.4.3 剃齒刀主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定11.4.3.1 剃齒刀的公稱分度圓直徑和齒數(shù) 11.4.3.2. 剃齒刀的分度圓螺旋角

20、 剃齒刀的螺旋角0可根據(jù)被剃齒輪的分度圓螺旋角1和軸交角 確定01 剃齒刀和齒輪的軸交角是一個重要的參數(shù)。軸交角太小將使實(shí)際切削作用減小，影響剃齒效率；軸交角太大將影響嚙合的平穩(wěn)性，降低剃齒精度。最適宜的軸交角應(yīng)為1015。 11.4.3.3 剃齒刀齒面的刃溝 (1)閉槽剃齒刀的刃溝 一種是平行于剃齒刀端面的(圖a)， 另一種是垂直于齒面的(圖b)。 (2) 通槽剃齒刀 模數(shù)在0.2mm1.75mm的剃齒刀因?yàn)檠例X較小，一般制成通槽 11.4.3.4. 剃齒刀的變位量 閉槽剃齒刀用鈍后應(yīng)重磨其齒形表面，因此剃齒刀相當(dāng)于變位齒輪，新剃齒刀變位量最大，重磨后變位量逐漸減小，如圖。 新剃齒刀的最大變

21、位量受到下列因素的限制： 剃齒刀的齒頂變尖，齒頂寬度 應(yīng)大干1.5mm。 剃齒刀根圓處的齒間寬度 不應(yīng)小于1.5mm，否則齒面刃溝的加工有困難。 a0nsf 0ne11.4.4 剃前刀具 剃前齒輪精度和剃齒余量對剃齒精度都有很大影響。剃前刀具必須選擇較好的余量形式，并且還應(yīng)具有足夠的精度。 左圖是一種較好的剃齒余量形式，余量在齒輪齒面均勻分布，近齒根處有微量沉切以免剃齒刀頂角參與切削，齒頂有一定修緣以免剃齒后齒頂有毛刺。 第五節(jié) 插 齒 刀 11.5.1 插齒刀的工作原理、類型和應(yīng)用 11.5.1.1 插齒刀的工作原理 插齒刀形狀如齒輪，有前角和后角以形成切削刃，用展成原理來插制齒輪。插齒時插

22、齒刀本身有往復(fù)的切削運(yùn)動。 插齒刀和被切齒輪有配合的展成運(yùn)動(圓周進(jìn)給)，這種運(yùn)動一方面包絡(luò)形成齒輪的漸開線齒廓，另一方面也是連續(xù)的確分齒運(yùn)動；插齒刀每次后退空行程時，有讓刀運(yùn)動以避免刀具和加工齒面的摩擦，讓刀運(yùn)動可由刀具或工件完成；開始切削時有徑向切入進(jìn)給，達(dá)到要求的切深時，徑向進(jìn)給停止，圓周進(jìn)給的展成運(yùn)動繼續(xù)進(jìn)行，直到齒輪切完為止。 因?yàn)椴妪X刀是用展成原理加工齒輪的，所以同一插齒刀可以加工模數(shù)和齒形角相同而齒數(shù)不同的齒輪?？梢约庸?biāo)準(zhǔn)齒輪，也可加工變位齒輪。 11.5.1.2. 插齒刀的類型 (1) 盤形直齒插齒刀，主要用于加工外齒輪和大直徑 的內(nèi)齒輪。 (2) 碗形直齒插齒刀，主要用于加

23、工多聯(lián)齒輪和某些內(nèi)齒輪。 (3) 錐柄直齒插齒刀 ，主要用于加工內(nèi)齒輪 。11.5.1.3. 插齒刀的應(yīng)用 插齒刀可以加工很多種不同形式的齒輪。 插齒刀可以用于加工斜齒外齒輪和斜齒內(nèi)齒輪，這時可使用斜齒插齒刀。工作原理如左圖 插齒刀還可以加工帶錐度的外齒輪和內(nèi)齒輪，如圖a所示；加工端面齒的非漸開線齒輪，如圖b所示。直齒插齒刀的主要規(guī)格與應(yīng)用范圍見表直齒插齒刀的類型、規(guī)格與用途 11.5.2 插齒刀的齒面形狀、前角和后角 11.5.2.1 插齒刀的齒面形狀 根據(jù)齒輪嚙合的基本條件，這個產(chǎn)形齒輪的模數(shù)m和齒形角應(yīng)等于倍加工齒輪的模數(shù)和齒形角。因此插齒刀及其產(chǎn)形齒輪的基圓直徑為 b00cosdmz

24、插齒刀的每個刀齒都有三個切削刃，如圖，一個頂刃和兩個側(cè)刃。 1分圓柱面 2側(cè)后刀面 3側(cè)刃 4頂刃 下圖是插齒刀在其分圓柱面上的截形展開圖，圖中的梯形表示刀齒在分圓柱面上的截形。由于側(cè)后刀面做成螺旋面，它在分圓柱面上的截線是螺旋線，所以在展開圖中的這些截線就成為了直線，即梯形的兩個斜邊。剖面內(nèi)的分圓齒厚為 式中： 直齒插齒刀 原始剖面中的分圓齒厚； m 直齒插齒刀的模數(shù)； 直齒插齒刀的齒形角 0S002tanSS變位系數(shù)x0 為:00tantanxm插齒刀任意墻剖面中的齒形尺寸為 :齒頂高(相對于分圓柱面)齒根高(相對于分圓柱面) 頂圓半徑 根圓半徑 *a000()mahhx*f 0f 00(

25、)mhhx*a00a00(/2)mrzhx*f 00f 00(/2)mrzhx式中： 和 插齒刀的齒頂高系數(shù)和 齒根高系數(shù) ，*a0h*f 0h11.5.2.2 插齒刀的后角和前角 (1) 插齒刀的頂刃后角 和側(cè)刃后角 標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀采用頂刃后角 6，插齒刀的側(cè)刃后角 在側(cè)刃主剖面中測量，如圖 ppcccb0ptantansintan齒形角 20頂刃后角 6的插齒刀 其側(cè)刃后角 2。 pc(2) 插齒刀的頂刃前角 和側(cè)刃前角 標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀采用頂刃前角 5。 pcp插齒刀的側(cè)刃前角 在主剖面Po中測量。主剖面Po和基圓相切。側(cè)刃上任意點(diǎn)：y處的前角 ccycptantansinyy式中： bc

26、osyyrr11.5.3 正前角插齒刀的齒形誤差及其修正方法 由此式也可寫出jPB上半徑為 的P點(diǎn)的齒形角 0r0pp0tantantantantanjrr由上式可以看出 這就是說：若將插齒刀的側(cè)后刀面在端剖面內(nèi)的截形齒形角做成理論漸開線齒形角 ，則當(dāng)頂刃前角 0和頂刃后角 0時，插齒刀側(cè)刃在前端面上的投影曲線的齒形角 就會小于理論漸開線齒形角 pp 這樣的齒形將使刀齒的齒頂變厚而齒根變薄，如圖所示。用這樣的插齒刀加工的齒輪，也必然使齒形角變小，齒頂變寬而齒根被過切；而且這種缺陷還隨著插齒刀頂刃前角 和頂刃后角 的增大而加劇，所以這種齒形誤差必須給予修正。 pp修正齒形誤差的方法是：將插齒刀側(cè)

27、后刀面在剖面內(nèi)的截形(漸開線)的齒形角不做成 值，而是改做成比 值稍大一些的某值 ，即得 00pptantan1tan 要進(jìn)行插齒刀的齒形誤差修正，具體的辦法是將插齒刀側(cè)后刀面(漸開螺旋面)的基圓柱直徑 和基圓柱螺旋角 加以改變。修正齒形誤差插齒刀側(cè)后刀面的基圓柱直徑應(yīng)為 b0eb0e0000()2()2coscosdrrmz分圓柱螺旋角 應(yīng)為0e0ptan()tantan0e()側(cè)后刀面的基圓柱螺旋角 b0ebetan()tan()b0e()應(yīng)為 00cossintanp11.5.4 外嚙合直齒插齒刀加工齒輪時的校驗(yàn) 外嚙合直齒插齒刀是用途最廣泛的一種插齒刀，當(dāng)按照所需加工的直齒齒輪的模數(shù)m

28、和齒形角 來選用直齒插齒刀時，須校驗(yàn)這把插齒刀的其他一些參數(shù)是否合適。校驗(yàn)的內(nèi)容有下列三項(xiàng)。 第一項(xiàng)校驗(yàn) 校驗(yàn)被加工的齒輪副嚙合時是否發(fā)生過渡曲線干涉 齒輪l和2嚙合時，它們有效齒形最低點(diǎn)的曲率半徑k1和k2分別為 齒輪l和2嚙合時，它們有效齒形最低點(diǎn)的曲率半徑k1和k2分別為 11 11212121222costantan2kmAkA Ak Azzz2221221121221costantan2kmA kA Ak Azzz 為了兩齒輪嚙合時不發(fā)生過渡曲線干涉，插齒刀切齒輪1和2時，應(yīng)使齒輪的漸開線齒形在與過渡曲線銜接的C1點(diǎn)和C2,點(diǎn)處的曲率半徑 和 滿足下列條件： c1c2c1 ； 1kc

29、22k 第二項(xiàng)校驗(yàn) 校驗(yàn)齒輪是否被根切 根切是因?yàn)楫?dāng)插齒刀的變位系數(shù)較小時，其頂圓和嚙合線的交點(diǎn)C1超出了嚙合極限點(diǎn)A1。當(dāng)C1點(diǎn)和A1點(diǎn)重合時，剛好不發(fā)生根切。因此齒輪1不被根切的條件是 10cp 同理，齒輪2不被根切的條件是 20cp 第三項(xiàng)校驗(yàn) 校驗(yàn)齒輪是否被頂切 l校驗(yàn)第一類頂切。 用變位系數(shù)較小的插齒刀加工齒輪時，齒輪的齒角相對于插齒刀運(yùn)動的軌跡從幾何原理來講也可能侵入插齒刀的齒形內(nèi)部。這種現(xiàn)象稱為第一類頂切。 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是齒輪的頂圓和嚙合線的交點(diǎn)(k1或k2)超出了嚙合極限點(diǎn)以外。 齒輪 l 不發(fā)生第一類頂切的條件是 20k齒輪 2不發(fā)生第一類頂切的條件是 10kl校驗(yàn)第二

30、類頂切 第二類頂切是指齒輪的齒頂與插齒刀的根圓之間的徑向間隙小于零而產(chǎn)生的頂切，如圖。 當(dāng)切削齒輪 l 時，徑向間隙為 101010afCrr當(dāng)切削齒輪2 時，徑向間隙為 202020afCrr式中： 和 齒輪l 和2與插齒刀的中心距。 1020如果 和 大于零，就表示不發(fā)生第二類頂切。 20C10C第六節(jié) 非漸開線齒輪刀具11.6.1 非漸開線齒輪刀具的種類和用途 非漸開線齒形的齒輪有花鍵軸、鏈輪、圓弧齒輪、擺線齒輪、棘輪、凸輪等。這類零件的加工方法與漸開線齒輪類似可以用展成法或成形法加工，所用的刀具稱為非漸開線齒輪刀具。這類刀具有非漸開線滾刀、非漸開線插齒刀和展成車刀。其中非漸開線滾刀用得

31、較多。 非漸開線滾刀的優(yōu)點(diǎn)是：可以進(jìn)行連續(xù)切削，故生產(chǎn)率較高，刀具的齒距誤差不影響工件的齒距誤差，可以加工長軸件等。因此該刀常用于花鍵軸及其他零件的加工。 非漸開線滾刀按工作原理又可分為展成滾刀和成形滾刀。 (1)展成滾刀。它是按展成法工作的，與齒輪滾刀加工漸開線齒輪時類似?；ㄦI滾刀是常用的一種展成滾刀。(2)成形滾刀。它是按成形原理工作的，用這種滾刀加工時，工件上不產(chǎn)生過渡曲線，因此齒底不允許有過渡曲線的工件常用成形滾刀加工。最典型的例子是棘輪滾刀。11.6.1.1 非漸開線滾刀 非漸開線插齒刀是按展成原理工作的。加工時，刀具和工件好像是一對嚙合的非漸開線齒輪，在插齒機(jī)上與一般插齒刀一樣加工

32、工件。由于用非漸開線插齒刀能加工一些別的方法難以加工的零件，加工精度與生產(chǎn)率也較高，且不需要用專用機(jī)床，因此近年來它的應(yīng)用日益增多。 11.6.1.2 非漸開線插齒刀 11.6.1.3 展成車刀 展成車刀是另一類展成刀具，它在專用機(jī)床上或改裝的車床上以車削方式加工各種形狀的回轉(zhuǎn)體，如蝸桿、絲杠、手柄和齒輪等。 用展成滾刀加工的零件形狀雖然各不相同，但是它們齒形的求法卻有共同之處。通常是以能與工件嚙合的齒條齒形作為展成滾刀基本蝸桿的法向齒形，也就是把滾刀和工件近似地看成是齒條和齒輪的嚙合。當(dāng)滾刀的導(dǎo)程角較小時，這種齒形設(shè)計(jì)法的精度是足夠的。求齒條齒形的方法很多，可以用作圖法，也可以用計(jì)算法。 1

33、. 作圖法 利用“齒形法線原理”求齒條齒形的作圖法，這個方法的原理是：一對共軛齒形在任意接觸點(diǎn)處的公法線必定通過嚙合節(jié)點(diǎn)。 2. 計(jì)算法11.6.2 展成滾齒刀具的一般求法 11.6.3 工件節(jié)圓半徑的選擇 設(shè)計(jì)非漸開線齒形的展成刀具時，如何選擇工件的節(jié)圓半徑是一個很重要的問題。如果節(jié)圓半徑取得太小，會使工件齒頂處切不出完整的齒形；而當(dāng)節(jié)圓半徑取得太大時，又會在工件齒根處留下較高的過渡曲線。因此，節(jié)圓半徑有一個合理的最小值。 從齒形嚙合原理可知：當(dāng)工件齒形上任意一點(diǎn)處的法線與節(jié)圓的交點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到嚙合節(jié)點(diǎn)時，這一點(diǎn)就成為這一瞬時的接觸點(diǎn)。因此，要能加工出工件齒形，首要的條件就是齒形上各點(diǎn)處的法線必須

34、能與節(jié)圓相交。11.6.4 用近似圓弧代替理論齒形 由計(jì)算法求得的花鍵滾刀齒形是以若干點(diǎn)的坐標(biāo)值表示的。生產(chǎn)中一般可按此坐標(biāo)值來制造和檢驗(yàn)滾刀齒形。但與此同時，常在工作圖中標(biāo)出齒形的代用圓弧，以供修整鏟磨齒形砂輪時參考。用圓弧近似代替理論齒形的方法在刀具設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到。這種方法對刃形復(fù)雜的刀具設(shè)計(jì)有普遍意義。 三點(diǎn)共圓法求代用圓弧 前述計(jì)算法求出理論齒形上兩個點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)(x1,y1)和B(x2,y2)，連同嚙合節(jié)點(diǎn)P(0，0)在內(nèi)共有三點(diǎn)。通過這三點(diǎn)作一圓弧，即可代替理論齒形。圓弧的半徑R1和中心坐標(biāo)值(x0,y0)按下列公式計(jì)算：2112sinsin()xxR012012cos()sin(

35、)xRxyRy 11tanyx22tanyx2121tanxxyy(11.110)(11.111) 其中、按下列公式計(jì)算： (11.112)(11.113)(11.114) 用一個圓弧代替理論齒形時，如果誤差超過容許值，應(yīng)該用兩個圓弧來代替理論齒形，此時要在理論齒形上求出三點(diǎn)的坐標(biāo)(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)連同嚙合節(jié)點(diǎn)P(0，0)在內(nèi)共四點(diǎn)，如圖所示。用第一個圓弧連接P(0，0)、(x1,y1)和(x2,y2)三點(diǎn)，其半徑R1和圓心坐標(biāo)(xa,ya)的求法仍與上面一樣。第二個圓弧僅連接(x2,y2)和(x3,y3)兩點(diǎn)，但它的圓心(xa,ya)應(yīng)與點(diǎn)(x2,y2)和點(diǎn)(xa

36、,ya)在同一條直線上，這樣才能使兩個圓弧在點(diǎn)處(x2,y2)圓滑地連接。第二個圓弧的半徑R2和圓心坐標(biāo)(xa,ya)可由田求得為：3222sincos()yyR(11.115)02cos()xRx022sin()yRy 3232tanyyxx(11.116)(11.117)(11.118)式(11.115)中的按式(11.118)計(jì)算：式中的、仍按式(11.112)，式(11.113)，式(11.114)計(jì)算。本章 小結(jié)齒輪刀具的種類，按加工齒輪的品種分，可分為：加工漸開線圓柱齒輪的刀具：齒輪銑刀、插齒刀、梳齒刀、齒輪滾刀和剃齒刀等。加工蝸輪的刀具：蝸輪滾刀、飛刀和蝸輪剃齒刀等。加工錐齒輪的刀具：加工直齒錐齒輪的成對刨刀和成對銑刀，加工弧齒和擺線齒錐齒輪的銑刀盤等。加工非漸開線齒形工件的刀具：花鍵滾刀、圓弧齒輪滾刀、棘輪滾刀、花鍵插齒刀和展成車刀等。按加工原理分，可分為：成形齒輪刀具：盤形成形齒輪銑刀、指形齒輪銑刀、齒輪拉刀和插齒刀盤等。展成齒輪刀具：齒輪滾刀、插齒刀、梳齒刀、剃齒刀、加工非漸開線齒形的各種滾刀、蝸輪刀具和