齒輪切制與根切原理概要課件

齒輪切制與根切原理齒輪切制與根切原理110.6切齒原理及根切現(xiàn)象齒輪加工方法仿形法鑄造法熱軋法沖壓法模鍛法粉末冶金法切制法最常用銑削拉削范成法(展成法共軛法包絡法)插齒滾齒剃齒磨齒一、齒輪加工方法10.6切齒原理及根切現(xiàn)象齒輪加仿形法鑄造法熱軋法沖壓法模2齒輪成型刀具實物齒輪成型刀具實物3插刀實物模型插刀實物模型4齒條插刀插齒

齒輪插刀加工齒條插刀插齒齒輪插刀加工5內(nèi)齒輪插齒加工及磨齒加工齒輪的一般加工工藝路線：滾齒（插齒）剃齒熱處理珩齒滾齒（插齒）熱處理磨齒剃齒內(nèi)齒輪插齒加工及磨齒加工齒輪的一般加工工藝路線：滾齒（插齒）6齒輪滾刀齒輪滾刀7滾直齒輪滾斜齒輪滾直齒輪滾斜齒輪8概括上述的齒輪加工方法：A、整體制造一次把齒輪上的輪齒全部制出，如：鑄造、模鍛、沖壓、粉末冶金、拉刀拉齒。B、整齒制造每次把齒輪上的一個輪齒全部制出，如：銑齒、刨齒。C、包絡法制造一次切削只能切制出輪齒上的一點或一線，如：插齒、滾齒、磨齒。A、B兩種方法稱為仿形法，C稱為范成法。概括上述的齒輪加工方法：A、整體制造B、整齒制造C、包絡法制9

形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過3600/z，再銑下一個齒槽，直到銑出所有的齒槽。銑直齒銑斜齒1.仿形法銑削二、齒廓切制的基本原理形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完10齒輪插刀加工過程四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；２、輪坯的讓刀運動；３、插刀的切削（上下運動）；４、插刀的徑向進給運動；齒輪插刀加工過程四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；２、輪坯11盤銑刀指狀銑刀仿形銑刀(盤/指):旋轉(zhuǎn)+直移齒輪毛坯:間歇旋轉(zhuǎn)仿形法進給進給分度切削進給空回切削空回分度盤銑刀仿形銑刀(盤/指):旋轉(zhuǎn)+直移仿形法進給進給分度切削進12作者：潘存云教授作者：潘存云教授指狀銑刀加工盤銑刀加工銑刀旋轉(zhuǎn)，工件進給分度、斷續(xù)切削。適用于加工大模數(shù)m>20

的齒輪和人字齒輪。進給分度分度切削ω切削ω進給作者：潘存云教授作者：潘存云教授指狀銑刀加工盤銑刀加工銑刀旋13刀齒形狀與齒輪齒槽形狀相同優(yōu)點:普通銑床加工問題:精度低分度誤差刀具齒形誤差db=dcos=mzcos決定齒形(z的函數(shù)),刀具量大工程處理:同m和的刀具只有8把生產(chǎn)率低空回行程分度,夾緊等輔助工作時間長應用:修配和小批量生產(chǎn)仿形法加工特點8把一組各號銑刀切制齒輪齒數(shù)范圍刀號齒數(shù)1234567812~1314~1617~2021~2526~3435~5455~134135刀齒形狀與齒輪齒槽形狀相同生產(chǎn)率低仿形法加工特點8把一組各號14機械設計基礎——齒輪傳動2.范成法(展成法、包絡法)加工齒輪原理1)范成運動兩輪分度圓相切以i12=w1/w2=z2/z1傳動2)切削運動齒輪插刀沿輪坯軸線方向作往復運動，以切除材料相同的m、a,只要用一把刀具,通過調(diào)節(jié)i12,就可以加工不同齒數(shù)的齒輪w1w2O1w1w2O2

輪坯w2又稱展成法、包絡法刀具:齒輪(條)插刀,滾刀齒輪毛坯:嚙合式旋轉(zhuǎn)機械設計基礎——齒輪傳動2.范成法(展成法、包絡法)加工15機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m、a相同而Z不同的所有齒輪。不僅可加工外齒輪，而且可加工內(nèi)齒輪缺點：加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低范成法—齒輪插齒讓刀運動范成切削運動空回運動復位0范成運動i=0/=z/z0機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m、a相同16齒輪插刀切齒動畫

四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；２、輪坯的讓刀運動；３、插刀的切削（上下運動）；４、插刀的徑向進給運動；（1）齒輪型刀具的齒形齒輪插刀切齒動畫四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；17機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪缺點：不能加工內(nèi)齒輪。加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低范成法—齒條插齒切削空回v范成讓刀復位v=d/2=mz/2機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同18（2）齒條型刀具的齒形四個運動的復合運動：1、輪坯１、輪的旋轉(zhuǎn)運動；２、輪坯的讓刀運動；３、齒條的上下運動；４、齒條的往復直線運動（回刀）；加工過程動畫（2）齒條型刀具的齒形四個運動的復合運動：1、輪坯１、輪的旋19作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0i=ω0/ω=z/z02.范成法齒輪插刀共軛齒廓互為包絡線切削運動ωω0范成運動讓刀運動作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0i=ω0/ω=20插直齒插斜齒加工方法有：插齒和滾齒插直齒插斜齒加工方法有：插齒和滾齒21進給切削讓刀ωv范成V＝ωr＝ωmz/22.2齒條插刀插齒加工過程為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。進給切削讓刀ωv范成V＝ωr＝ωmz/22.2齒條插刀插齒22作者：潘存云教授滾刀進給進給ω0ωvωω0范成運動V＝ωr＝ωmz/2γ滾刀傾斜tt滾刀軸剖面相當于齒條相當于齒輪齒條嚙合傳動ω0切削2.3齒輪滾刀被加工齒輪作者：潘存云教授滾刀進給進給ω0ωvωω0范成運動V＝ωr＝23滾直齒滾斜齒2.3齒輪滾刀(續(xù))滾直齒滾斜齒2.3齒輪滾刀(續(xù))24設計：潘存云范成法加工的特點：用范成法加工齒輪時，只要刀具與被切齒輪的模數(shù)和壓力角相同，不論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可以用同一把刀具來加工，這給生產(chǎn)帶來了很大的方便，因此范成法得到了廣泛的應用。ttttγ設計：潘存云范成法加工的特點：ttttγ25實際生產(chǎn)中所用滾刀的情況：漸開線蝸桿應用較少，因為磨齒較困難阿基米德蝸桿修形應用較多，因為比較容易磨齒和修形實際生產(chǎn)中所用滾刀的情況：漸開線蝸桿應用較少，因為磨齒264.標準齒輪及變位齒輪的加工１、標準齒輪：加工齒輪時，如果刀具的分度線與輪坯的分度圓相切加工出來的齒輪稱為標準齒輪；２、變位齒輪：加工齒輪時，將刀具相對于輪坯中心向外移出或向內(nèi)移近一段距離，則刀具的中線將不再與輪坯的分度圓相切，加工出的齒輪稱為變位齒輪4.標準齒輪及變位齒輪的加工１、標準齒輪：加工齒輪時，如27加工過程齒條刀具為例這種齒輪稱為標準齒輪。1）標準齒輪加工條件：齒條刀具的分度線與齒輪毛坯的分度圓相切刀具移動的線速度v等于輪坯分度圓的線速度ωr，即v=ωr，亦即作純滾動。加工結(jié)果：分度圓壓力角等于刀具的齒形角

（為什么？）分度圓齒厚s等于刀具分度線上的齒槽寬e（為什么？）刀具的齒頂高等于齒輪的齒根高（為什么？）加工過程齒條刀具為例這種齒輪稱為標準齒輪。1）標準齒輪28加工過程2）變位齒輪加工條件：齒條刀具的分度線不與齒輪毛坯的分度圓相切，相離或相割刀具移動的線速度v等于輪坯分度圓的線速度ωr，即v=ωr。xmxm相割相切相離稱x為變位系數(shù)相割時x為負值相離時x為正值相切時x為零稱xm為變位量加工過程2）變位齒輪加工條件：齒條刀具的分度線不與齒輪29變位齒輪的優(yōu)點（1）可以避免根切（2）可以提高齒輪輪齒的抗彎曲強度（3）可以配湊中心距變位齒輪的優(yōu)點（1）可以避免根切30根切現(xiàn)象：根切危害：根切產(chǎn)生原因：如何避免根切：根切現(xiàn)象：31

用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點N1時，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切（如圖所示）。

根切使齒輪的抗彎強度削弱、承載能力降低、嚙合過程縮短、傳動平穩(wěn)性變差，因此應避免根切。三、根切現(xiàn)象

用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓32作者：潘存云教授作者：潘存云教授PααrbrraN1O1基圓1.根切的后果：①削弱輪齒的抗彎強度；2.根切的原因②使重合度ε下降。23B1PB2<PN1不根切1刀具在位置1開始切削齒間；在位置2開始切削漸開線齒廓；在位置3切削完全部齒廓；當B2落在N1點的下方：PB2<PN1

B2分度圓作者：潘存云教授作者：潘存云教授PααrbrraN1O1基圓33作者：潘存云教授PααrbrraN1O13PB2=PN1不根切1刀具在位置1開始切削齒間；在位置2開始切削漸開線齒廓；在位置3切削完全部齒廓；當B2落在N1點之上：PB2=PN1

2B1B2作者：潘存云教授PααrbrraN1O13PB2=PN134作者：潘存云教授O1PαN1rbr結(jié)論：刀具齒頂線與嚙合線的交點B2落在極限嚙合點N1的右上方，必發(fā)生根切。根切條件為：PB2>PN1B2作者：潘存云教授O1PαN1rbr結(jié)論：刀具齒頂線與嚙合線的353.避免根切的方法提高嚙合極限點N1加大壓力角增加齒數(shù)Z降低刀具齒頂線減小齒頂高系數(shù)正變位x>0M不根切的最小齒數(shù)：3.避免根切的方法提高嚙合極限點N1加大壓力角增加齒36作者：潘存云教授作者：潘存云教授B’ra2P3.漸開線齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)極限嚙合點N1的位置隨基圓大小變動當N1B2兩點重合時，正好不根切。不根切的條件：在△PN1O1中有：在△PB2B’中有：代入求得：

z≥2ha*/sin2α

取α=20°,ha*=1，得:zmin=17h*am即：

zmin＝2ha*/sin2α

PN1≥P

B2=mzsinα/2PN1=rsinαPB2=ha*m/sinααrb

N1O1rα不根切剛好不根切根切N1rb1O1Pra1B2ra3∞h*am齒條型刀具比齒輪型刀具更容易發(fā)生根切。凡齒條刀不根切，則齒輪刀肯定不會發(fā)生根切，故只討論齒條型刀具。B2rb1N1

rb3

N1作者：潘存云教授作者：潘存云教授B’ra2P3.漸開線齒輪37齒輪切制與根切原理齒輪切制與根切原理3810.6切齒原理及根切現(xiàn)象齒輪加工方法仿形法鑄造法熱軋法沖壓法模鍛法粉末冶金法切制法最常用銑削拉削范成法(展成法共軛法包絡法)插齒滾齒剃齒磨齒一、齒輪加工方法10.6切齒原理及根切現(xiàn)象齒輪加仿形法鑄造法熱軋法沖壓法模39齒輪成型刀具實物齒輪成型刀具實物40插刀實物模型插刀實物模型41齒條插刀插齒

齒輪插刀加工齒條插刀插齒齒輪插刀加工42內(nèi)齒輪插齒加工及磨齒加工齒輪的一般加工工藝路線：滾齒（插齒）剃齒熱處理珩齒滾齒（插齒）熱處理磨齒剃齒內(nèi)齒輪插齒加工及磨齒加工齒輪的一般加工工藝路線：滾齒（插齒）43齒輪滾刀齒輪滾刀44滾直齒輪滾斜齒輪滾直齒輪滾斜齒輪45概括上述的齒輪加工方法：A、整體制造一次把齒輪上的輪齒全部制出，如：鑄造、模鍛、沖壓、粉末冶金、拉刀拉齒。B、整齒制造每次把齒輪上的一個輪齒全部制出，如：銑齒、刨齒。C、包絡法制造一次切削只能切制出輪齒上的一點或一線，如：插齒、滾齒、磨齒。A、B兩種方法稱為仿形法，C稱為范成法。概括上述的齒輪加工方法：A、整體制造B、整齒制造C、包絡法制46

形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過3600/z，再銑下一個齒槽，直到銑出所有的齒槽。銑直齒銑斜齒1.仿形法銑削二、齒廓切制的基本原理形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完47齒輪插刀加工過程四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；２、輪坯的讓刀運動；３、插刀的切削（上下運動）；４、插刀的徑向進給運動；齒輪插刀加工過程四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；２、輪坯48盤銑刀指狀銑刀仿形銑刀(盤/指):旋轉(zhuǎn)+直移齒輪毛坯:間歇旋轉(zhuǎn)仿形法進給進給分度切削進給空回切削空回分度盤銑刀仿形銑刀(盤/指):旋轉(zhuǎn)+直移仿形法進給進給分度切削進49作者：潘存云教授作者：潘存云教授指狀銑刀加工盤銑刀加工銑刀旋轉(zhuǎn)，工件進給分度、斷續(xù)切削。適用于加工大模數(shù)m>20

的齒輪和人字齒輪。進給分度分度切削ω切削ω進給作者：潘存云教授作者：潘存云教授指狀銑刀加工盤銑刀加工銑刀旋50刀齒形狀與齒輪齒槽形狀相同優(yōu)點:普通銑床加工問題:精度低分度誤差刀具齒形誤差db=dcos=mzcos決定齒形(z的函數(shù)),刀具量大工程處理:同m和的刀具只有8把生產(chǎn)率低空回行程分度,夾緊等輔助工作時間長應用:修配和小批量生產(chǎn)仿形法加工特點8把一組各號銑刀切制齒輪齒數(shù)范圍刀號齒數(shù)1234567812~1314~1617~2021~2526~3435~5455~134135刀齒形狀與齒輪齒槽形狀相同生產(chǎn)率低仿形法加工特點8把一組各號51機械設計基礎——齒輪傳動2.范成法(展成法、包絡法)加工齒輪原理1)范成運動兩輪分度圓相切以i12=w1/w2=z2/z1傳動2)切削運動齒輪插刀沿輪坯軸線方向作往復運動，以切除材料相同的m、a,只要用一把刀具,通過調(diào)節(jié)i12,就可以加工不同齒數(shù)的齒輪w1w2O1w1w2O2

輪坯w2又稱展成法、包絡法刀具:齒輪(條)插刀,滾刀齒輪毛坯:嚙合式旋轉(zhuǎn)機械設計基礎——齒輪傳動2.范成法(展成法、包絡法)加工52機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m、a相同而Z不同的所有齒輪。不僅可加工外齒輪，而且可加工內(nèi)齒輪缺點：加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低范成法—齒輪插齒讓刀運動范成切削運動空回運動復位0范成運動i=0/=z/z0機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m、a相同53齒輪插刀切齒動畫

四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；２、輪坯的讓刀運動；３、插刀的切削（上下運動）；４、插刀的徑向進給運動；（1）齒輪型刀具的齒形齒輪插刀切齒動畫四個運動的復合運動：１、輪坯的轉(zhuǎn)動；54機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪缺點：不能加工內(nèi)齒輪。加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低范成法—齒條插齒切削空回v范成讓刀復位v=d/2=mz/2機械設計基礎——齒輪傳動優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同55（2）齒條型刀具的齒形四個運動的復合運動：1、輪坯１、輪的旋轉(zhuǎn)運動；２、輪坯的讓刀運動；３、齒條的上下運動；４、齒條的往復直線運動（回刀）；加工過程動畫（2）齒條型刀具的齒形四個運動的復合運動：1、輪坯１、輪的旋56作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0i=ω0/ω=z/z02.范成法齒輪插刀共軛齒廓互為包絡線切削運動ωω0范成運動讓刀運動作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0i=ω0/ω=57插直齒插斜齒加工方法有：插齒和滾齒插直齒插斜齒加工方法有：插齒和滾齒58進給切削讓刀ωv范成V＝ωr＝ωmz/22.2齒條插刀插齒加工過程為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。進給切削讓刀ωv范成V＝ωr＝ωmz/22.2齒條插刀插齒59作者：潘存云教授滾刀進給進給ω0ωvωω0范成運動V＝ωr＝ωmz/2γ滾刀傾斜tt滾刀軸剖面相當于齒條相當于齒輪齒條嚙合傳動ω0切削2.3齒輪滾刀被加工齒輪作者：潘存云教授滾刀進給進給ω0ωvωω0范成運動V＝ωr＝60滾直齒滾斜齒2.3齒輪滾刀(續(xù))滾直齒滾斜齒2.3齒輪滾刀(續(xù))61設計：潘存云范成法加工的特點：用范成法加工齒輪時，只要刀具與被切齒輪的模數(shù)和壓力角相同，不論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可以用同一把刀具來加工，這給生產(chǎn)帶來了很大的方便，因此范成法得到了廣泛的應用。ttttγ設計：潘存云范成法加工的特點：ttttγ62實際生產(chǎn)中所用滾刀的情況：漸開線蝸桿應用較少，因為磨齒較困難阿基米德蝸桿修形應用較多，因為比較容易磨齒和修形實際生產(chǎn)中所用滾刀的情況：漸開線蝸桿應用較少，因為磨齒634.標準齒輪及變位齒輪的加工１、標準齒輪：加工齒輪時，如果刀具的分度線與輪坯的分度圓相切加工出來的齒輪稱為標準齒輪；２、變位齒輪：加工齒輪時，將刀具相對于輪坯中心向外移出或向內(nèi)移近一段距離，則刀具的中線將不再與輪坯的分度圓相切，加工出的齒輪稱為變位齒輪4.標準齒輪及變位齒輪的加工１、標準齒輪：加工齒輪時，如64加工過程齒條刀具為例這種齒輪稱為標準齒輪。1）標準齒輪加工條件：齒條刀具的分度線與齒輪毛坯的分度圓相切刀具移動的線速度v等于輪坯分度圓的線速度ωr，即v=ωr，亦即作純滾動。加工結(jié)果：分度圓壓力角等于刀具的齒形角

（為什么？）分度圓齒厚s等于刀具分度線上的齒槽寬e（為什么？）刀具的齒頂高等于齒輪的齒根高（為什么？）加工過程齒條刀具為例這種齒輪稱為標準齒輪。1）標準齒輪65加工過程2）變位齒輪加工條件：齒條刀具的分度線不與齒輪毛坯的分度圓相切，相離或相割刀具移動的線速度v等于輪坯分度圓的線速度ωr，即v=ωr。xmxm相割相切相離稱x為變位系數(shù)相割時x為負值相離時x為正值相切時x為零稱xm為變位量加工過程2）變位齒輪加工條件：齒條刀具的分度線不與齒輪66變位齒輪的優(yōu)點（1）可以避免根切（2）可以提高齒輪輪齒的抗彎曲強度（3）可以配湊中心距變位齒輪的優(yōu)點（1）可以避免根切67根切現(xiàn)象：根切危害：根切產(chǎn)生原因：如何避免根切：根切現(xiàn)象：68

用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點N1時，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切（如圖所示）。

根切使齒輪的抗彎強度削弱、承載能力降低、嚙合過程縮短、傳動平穩(wěn)性變差，因此應避免根切。三、根切現(xiàn)象

用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓69作者：潘存云教授作者：潘存云教授PααrbrraN1O1基圓1.根切的后果：①削弱輪齒的抗彎強度；2.根切的原因②使重合度ε下降。23B1PB2<PN1不根切1刀具在位置1開始切削齒間；在位置2開始切削漸開線齒廓；在位置3切削完全部齒廓；當B2落在N1點的下方：PB2<P