齒輪齒形的加工

會(huì)計(jì)學(xué)1齒輪齒形的加工一、齒輪的基本知識(shí)

齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的一個(gè)重要組成部分，它起著傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的作用。其傳動(dòng)可靠性好、承載能力強(qiáng)、制造工藝成熟，已廣泛應(yīng)用于機(jī)器、儀器制造業(yè)。1.齒輪的功用和分類第1頁(yè)/共36頁(yè)齒輪的分類按輪齒形狀分直齒斜齒人字齒按輪齒結(jié)構(gòu)分連軸齒輪帶孔齒輪圓柱孔齒輪花鍵孔齒輪漸開線齒輪的齒形曲線有擺線圓弧線第2頁(yè)/共36頁(yè)齒輪和齒輪副的種類第3頁(yè)/共36頁(yè)2、漸開線的形成及其特征若一動(dòng)直線在平面內(nèi)沿半徑為rb的圓作純滾動(dòng)時(shí)，則動(dòng)直線上任一點(diǎn)a的軌跡稱為半徑為rb

的圓的漸開線。半徑為rb的圓稱為基圓，動(dòng)直線稱為發(fā)生線。漸開線齒輪的一個(gè)輪齒就是由同一基圓形成的兩條相反漸開線組成的。漸開線的形成漸開線齒輪2.漸開線漸開線齒輪的任一輪齒就是由同一基圓形成的兩條相反的漸開線所組成第4頁(yè)/共36頁(yè)3、分度圓、模數(shù)、壓力角直齒圓柱齒輪的幾何尺寸3.分度圓與模數(shù)理論齒厚和齒寬相等的圓稱為分度圓即s=e分度圓齒距p=s+e第5頁(yè)/共36頁(yè)

齒輪齒數(shù)是Z，分度圓直徑是d,齒距P與齒數(shù)Z之間的關(guān)系為：或令即其中m稱為模數(shù)，單位為mm第6頁(yè)/共36頁(yè)

漸開線齒形上任一點(diǎn)K的法向力F與其速度vk之間所夾的銳角，稱為K點(diǎn)的壓力角αk。漸開線上各點(diǎn)的壓力角是不相同的。

通常所說(shuō)的壓力角是指分度圓上A點(diǎn)處的壓力角，用α表示（α=20°）

由此可得基圓直徑rb和分度圓直徑r的關(guān)系為：

rb=cosα·r

=cos20·r≈0.94r

4.壓力角漸開線的壓力角第7頁(yè)/共36頁(yè)

模數(shù)和壓力角是直齒圓柱齒輪的兩個(gè)基本參數(shù)。模數(shù)m是周節(jié)P與π之比，即m=P/π則D

=mz模數(shù)m的數(shù)值已標(biāo)準(zhǔn)化，如m=0.1，0.5，1，1.5，2，3等。

漸開線齒輪正確嚙合的條件：兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。在齒形加工中，刀具的模數(shù)和壓力角的數(shù)值也必須與被加工齒輪相同。第8頁(yè)/共36頁(yè)

齒輪是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，在不同的工作條件下，對(duì)精度的要求有所不同。從傳遞運(yùn)動(dòng)方面看，應(yīng)保證傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)；從傳遞動(dòng)力方面看，應(yīng)保證傳動(dòng)可靠和靈活。因此，一般齒輪傳動(dòng)的精度要求有以下四個(gè)方面：5、圓柱齒輪精度簡(jiǎn)介5.圓柱齒輪精度（1）齒輪傳動(dòng)的精度要求傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性

即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)，使齒輪副傳動(dòng)比變化小，以保證傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。第9頁(yè)/共36頁(yè)傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性

即要求齒輪在轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角的范圍內(nèi)，其最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)，使齒輪副瞬時(shí)傳動(dòng)比變化小，以免引起振動(dòng)和噪音，保證傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。載荷分布的均勻性即要求在輪齒嚙合過(guò)程中，工作齒面沿全齒高和全齒長(zhǎng)上保持均勻接觸，并且接觸面積盡可能的大。④傳動(dòng)側(cè)隙（對(duì)齒輪副的要求）

即要求一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，在非工作齒面間應(yīng)留有合理的間隙，否則會(huì)出現(xiàn)卡死或燒傷現(xiàn)象。齒輪副側(cè)隙對(duì)儲(chǔ)藏潤(rùn)滑油、補(bǔ)償齒輪傳動(dòng)受力后的彈性變形和熱變形，以及補(bǔ)償齒輪及其傳動(dòng)裝置的加工誤差和安裝誤差都是必要的。第10頁(yè)/共36頁(yè)（2）齒輪的精度等級(jí)

GB10095—88《漸開線圓柱齒輪精度》規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)，由高到低依次為1，2，3，...，12級(jí)。1～2級(jí)是遠(yuǎn)景級(jí)，3～6級(jí)為高精度級(jí)，7～8中等精度級(jí)，9～12低精度級(jí)C=+1fPtG=-6fPtL=-16fPtR=-40fPtD=0H=-8fPtM=-20fPtS=-50fPtE=-2fPtJ=-10fPtN=-25fPt

F=-4fPtK=-12fPtP=-32fPt

齒厚極限偏差注：對(duì)外嚙合齒輪，公法線平均長(zhǎng)度上偏差Ewms=ESScosa－0.72Frsina

公法線平均長(zhǎng)度下偏差Ewmi=ESicosa+0.72Frsina公法線平均長(zhǎng)度公差Ewm=TScosa－1.44Frsina第11頁(yè)/共36頁(yè)齒距極限偏差(±fpt)值um分度圓直徑

mm法向模數(shù)

mm精度等級(jí)大于到5678910—1251～3.5＞3.5～6.3＞6.3～106891013141418202025282836404050561254001～3.5＞3.5～6.3＞6.3～10＞10～1679101111141618162022252228323632404550455663714008001～3.5＞3.5～6.3＞6.3～10＞10～16891113131418201820252825283640364050565056718080016001～3.5＞3.5～6.3＞6.3～10＞10～1691011131416182020222528283236404045505656637180第12頁(yè)/共36頁(yè)二、齒輪精度的選擇選擇：選擇齒輪精度時(shí)，應(yīng)以傳動(dòng)的用途、傳

遞功率的大小、齒輪的圓周速度及工作

條件等為依據(jù)，并參考同類機(jī)械進(jìn)行具

體選擇。一般情況下，齒輪的三個(gè)公差

組選用相同的精度等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根據(jù)

齒輪使用要求的不同，允許對(duì)三個(gè)公差

組選用不同的精度等級(jí)。圖樣標(biāo)注：在齒輪零件圖上應(yīng)標(biāo)注齒輪的精度等級(jí)和齒厚極限偏差的字母代號(hào)。標(biāo)注示例：

a)齒輪三個(gè)公差組精度同為7級(jí)，其齒厚上偏差為F，下偏差為L(zhǎng)：第13頁(yè)/共36頁(yè)b)第Ⅰ公差組精度為7級(jí)，第Ⅱ、Ⅲ公差組精度為6級(jí)，齒厚上偏差為G，齒厚下偏差為M：c)齒輪的三個(gè)公差組精度同為4級(jí)，其齒厚上偏差為-330um，下偏差為-405um：第14頁(yè)/共36頁(yè)第15頁(yè)/共36頁(yè)一個(gè)齒輪的加工過(guò)程是由若干工序組成的。為了獲得符合精度要求的齒輪，整個(gè)加工過(guò)程都是圍繞著齒形加工工序服務(wù)的。齒形加工方法很多，按加工中有無(wú)切削，可分為無(wú)切削加工和有切削加工兩大類。無(wú)切削加工包括熱軋齒輪、冷軋齒輪、精鍛、粉末冶金等新工藝。無(wú)切削加工具有生產(chǎn)率高，材料消耗少、成本低等一系列的優(yōu)點(diǎn)，目前已推廣使用。但因其加工精度較低，工藝不夠穩(wěn)定，特別是生產(chǎn)批量小時(shí)難以采用，這些缺點(diǎn)限制了它的使用。齒形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齒形的主要加工方法。按其加工原理可分為成形法和展成法兩種。

二、圓柱齒輪齒形加工第16頁(yè)/共36頁(yè)二、圓柱齒輪齒形加工（也稱仿形法）是用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削輪齒的方法。如銑齒、成形法磨齒、拉齒。

（也叫包絡(luò)法或范成法）是利用齒輪的嚙合原理進(jìn)行切削的。只需一把刀具就能加工出模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪。如插齒、滾齒、剃齒和展成法磨齒。成形法

展成法第17頁(yè)/共36頁(yè)

1.

銑齒銑削直齒圓柱齒輪的方法如下圖：用盤形齒輪銑刀銑齒輪

用指狀齒輪銑刀銑齒輪二、圓柱齒輪齒形加工第18頁(yè)/共36頁(yè)盤狀齒輪銑刀：齒輪模數(shù)m＜8時(shí)用，在臥式銑床上使用；指狀齒輪銑刀：齒輪模數(shù)m≥8時(shí)用，在立式銑床上使用，可加工直齒輪、斜圓柱齒輪、人字齒輪。

a)盤形齒輪銑刀

b)指狀齒輪銑刀成形法齒輪刀具第19頁(yè)/共36頁(yè)（2）刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工成本低，但是加工精度和效率較低。銑齒加工的特點(diǎn)（1）成形法銑齒加工的基本特點(diǎn)：銑刀切削部分剖面形狀與被銑齒輪槽的剖面形狀相符。所以，齒輪銑刀與每一種齒數(shù)的齒輪是一一對(duì)應(yīng)的，是專用刀具。

為了降低加工成本，實(shí)際生產(chǎn)中把同一模數(shù)的齒輪按齒數(shù)分成8組或15組，每組采用同一種刀號(hào)的銑刀加工。見P138表4-5：齒輪銑刀的分號(hào)。第20頁(yè)/共36頁(yè)銑齒加工的應(yīng)用

成形法銑齒主要用于單件、小批量生產(chǎn)和修配，用于制造低于8級(jí)精度的齒輪，齒面的表面粗糙度Ra值為6.3~3.2μm。成形法銑齒可以加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪，也可加工齒條和錐齒輪等。第21頁(yè)/共36頁(yè)

插齒機(jī)的工作原理類似一對(duì)圓柱齒輪嚙合，其中一個(gè)齒輪作為工件，另一個(gè)齒輪變?yōu)辇X輪形的插齒刀具，它的模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同，且在端面磨有前角，齒頂及齒側(cè)均磨有后角。展成法2.插齒插齒屬于展成法加工（1）插齒原理第22頁(yè)/共36頁(yè)插齒運(yùn)動(dòng)插齒原理及插齒運(yùn)動(dòng)第23頁(yè)/共36頁(yè)展成法第24頁(yè)/共36頁(yè)插齒刀的類型a)盤形b)碗形c)錐柄

插齒刀的類型第25頁(yè)/共36頁(yè)插齒需要下列四個(gè)運(yùn)動(dòng)①插削主運(yùn)動(dòng)：指插削刀的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。插齒運(yùn)動(dòng)（2）插齒運(yùn)動(dòng)

圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指插齒刀每上下往復(fù)一次其分度圓圓周所轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)（mm/dstr）。即②范成運(yùn)動(dòng)：也叫分齒運(yùn)動(dòng)，插齒刀與齒坯間強(qiáng)制保持一對(duì)齒輪嚙合速比關(guān)系的運(yùn)動(dòng)，也叫展成運(yùn)動(dòng)。第26頁(yè)/共36頁(yè)⑤讓刀運(yùn)動(dòng)：插齒刀向上運(yùn)動(dòng)（空行程）時(shí)，為了避免擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件之間應(yīng)該讓開，使之產(chǎn)生一定間隙，而在插齒刀向下開始工作行程之前，應(yīng)迅速恢復(fù)到原位，以便刀具進(jìn)行下一次切削。④徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在分齒運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，為切至全齒深，插齒刀逐漸向齒坯中心移動(dòng)，用插齒刀每上下往復(fù)行程一次徑向移動(dòng)的距離表示（mm/dstr）。刀齒切至全齒深后，徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)自動(dòng)停止，齒坯再回轉(zhuǎn)一周，即可完成加工。第27頁(yè)/共36頁(yè)

滾齒就是用齒輪滾刀在滾齒機(jī)上加工齒輪的輪齒，實(shí)際上是按一對(duì)螺旋齒輪相嚙合的原理進(jìn)行加工的。

蝸桿蝸輪嚙合一對(duì)螺旋齒輪嚙合滾齒原理3、滾齒第28頁(yè)/共36頁(yè)

齒輪滾刀是一個(gè)蝸桿形刀具，為了形成切削刃，在垂直于蝸桿螺旋線方向或平行于軸線方向開出容屑槽，形成前刀面，并對(duì)滾刀的頂面和側(cè)面進(jìn)行鏟背，鏟磨出后角。齒輪滾刀整體式齒輪滾刀滾刀第29頁(yè)/共36頁(yè)

③垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：為了切出齒全寬，滾刀沿被切齒輪的軸線作連續(xù)的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（mm/r或mm/min）滾齒運(yùn)動(dòng)（2）滾齒運(yùn)動(dòng)①主運(yùn)動(dòng)：指滾齒刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。用其轉(zhuǎn)速表示（r/min）

②范成運(yùn)動(dòng)：也叫分齒運(yùn)動(dòng)，滾齒刀和齒坯間準(zhǔn)確地保持一對(duì)斜齒輪嚙合速比關(guān)系的運(yùn)動(dòng)。即第30頁(yè)/共36頁(yè)④滾齒的徑向切深是由工作臺(tái)控制的。模數(shù)小的齒輪，一次切出全齒深，模數(shù)大的齒輪得分2-3次切出。（3）滾齒工藝的特點(diǎn)和應(yīng)用

適應(yīng)性好由于滾齒加工是采用展成法加工，因而一把滾刀可以加工與其模數(shù)和壓力角相同的不同齒數(shù)的齒輪。

生產(chǎn)率較高滾齒為連續(xù)切削，無(wú)空行程，且滾刀為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以滾齒生產(chǎn)率一般比插齒高。

分齒精度比插齒高，而齒形精度比插齒低。④滾齒齒面的Ra比插齒大，一般3.2---1.6第31頁(yè)/共36頁(yè)滾齒機(jī)加工范圍（1）直齒圓柱齒輪（2）斜齒圓柱齒輪（3）蝸輪三、齒輪加工第32頁(yè)/共36頁(yè)

附加運(yùn)動(dòng)保證刀架沿工件軸線方向移動(dòng)一個(gè)螺旋線導(dǎo)程T時(shí),工件附加轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)的附加運(yùn)動(dòng)滾齒機(jī)第33頁(yè)/共36頁(yè)滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)鏈滾齒機(jī)滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)