齒輪齒形加工

齒輪齒形加工

一、齒輪加工方法與加工機(jī)床

（一）齒輪加工方法按輪齒成形原理分兩大類：

1.成形法

加工精度和生產(chǎn)率較低，適于單件小批生產(chǎn)。

2.展成法加工精度和生產(chǎn)率較高，一把刀可加工相同模數(shù)、相同壓力角的任何齒數(shù)的齒輪。（二）齒輪加工機(jī)床圓柱齒輪：滾齒機(jī)、插齒機(jī)等；直齒錐齒輪刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)；弧齒錐齒輪銑齒機(jī)。剃齒機(jī)、珩齒機(jī)、磨齒機(jī)成形法加工齒輪及滾齒二、滾齒機(jī)（一）滾齒原理—模擬一對(duì)螺旋齒輪嚙合過程（二）滾齒機(jī)運(yùn)動(dòng)分析主運(yùn)動(dòng)—滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；展成(嚙合)運(yùn)動(dòng)—齒坯與滾刀按一定速比轉(zhuǎn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)—滾刀沿齒坯軸向運(yùn)動(dòng)。1.加工直齒圓柱齒輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)分析內(nèi)傳動(dòng)鏈為：滾刀—4—5—ux—6—7—齒坯ux為嚙合運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比。（3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A2齒坯—7—8—uf—9—10—刀架升降，uf為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比。（2）展成運(yùn)動(dòng)滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B111/K轉(zhuǎn)(1齒)齒坯旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B121/z轉(zhuǎn)(1齒)

（1）主運(yùn)動(dòng)B11電機(jī)—1—2—uv—3—4—滾刀uv為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比。（4）滾刀的安裝滾刀螺旋升角為λ0，加工直齒時(shí)，滾刀軸線與齒坯端面傾斜δ角，稱為安裝角。δ=λ0

右旋滾刀如圖左旋相反2.加工斜齒圓柱齒輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)分析（1）主運(yùn)動(dòng)B11電機(jī)—1—2—uv—3—4—滾刀（2）展成運(yùn)動(dòng)滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B111/K轉(zhuǎn)(1齒)齒坯旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B121/z轉(zhuǎn)(1齒)

內(nèi)傳動(dòng)鏈為：滾刀—4—5—ux—6—7—齒坯（3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A21與B22(螺旋線)齒坯B12—7—8—uf—9—10—A21A21—11—uy—12—7—齒坯附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22(產(chǎn)生螺旋線的內(nèi)傳動(dòng)鏈)uy按被切齒輪的螺旋角調(diào)整實(shí)際上必須用合成機(jī)構(gòu)把展成運(yùn)動(dòng)要求工件轉(zhuǎn)動(dòng)B12和差動(dòng)鏈要求工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22迭加起來，然后再傳給工作臺(tái)。滾齒機(jī)是根據(jù)滾切斜齒輪的傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)滾切直齒輪時(shí)，將差動(dòng)鏈斷開，并把合成機(jī)構(gòu)固定成一個(gè)整體。（4）滾刀的安裝安裝角δ取決于滾刀螺旋升角λ0

、旋向及齒輪螺旋角β、旋向。二者同向時(shí)δ=β－λ0；二者反向時(shí)δ=β＋λ0

右旋滾刀如圖左旋相反（5）齒坯附加轉(zhuǎn)動(dòng)的方向圖a)為右旋滾刀切右旋齒輪，附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22與B12同

向，即比切直齒時(shí)多轉(zhuǎn)些。圖b)為右旋滾刀切左旋齒輪，附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22與B12反向，即比切直齒時(shí)少轉(zhuǎn)些。（三）Y3150E滾齒機(jī)

1.機(jī)床的特點(diǎn)及用途

能加工工件最大直徑為500mm，最大模數(shù)為8.2.機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析

抓兩端—連中間（1）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈電動(dòng)機(jī)→主軸（滾刀）（2）展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈滾刀轉(zhuǎn)1r→工件轉(zhuǎn)K/zr（3）進(jìn)給傳動(dòng)鏈工件轉(zhuǎn)1r→刀架移動(dòng)mm（4）滾斜齒輪時(shí)的差動(dòng)鏈刀架移動(dòng)L→工件轉(zhuǎn)±1r（5）滾切蝸輪徑向法滾切（1）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈電動(dòng)機(jī)→主軸（滾刀）

1430×Φ115/Φ165×21/42×iⅡ—Ⅲ×A/B×28/28

×28/28

×28/28×20/80=n刀iⅡ—Ⅲ—三種傳動(dòng)比；A/B

—三種傳動(dòng)比。（2）展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈滾刀轉(zhuǎn)1r→工件轉(zhuǎn)K/zr1×80/20×28/28×28/28×28/28×42/56×i合成×e/f×a/b×c/d×1/72=K/z

滾直齒輪時(shí)，u合成＝1（3）進(jìn)給傳動(dòng)鏈工件轉(zhuǎn)1r→刀架移動(dòng)mm1×72/1×2/25×39/39×a1/b1×23/69×iⅩⅡ—ⅩⅢ

×2/25×3π=f（4）滾斜齒輪時(shí)的差動(dòng)鏈刀架移動(dòng)L→工件轉(zhuǎn)±1rL×1/(3π)×25/2×2/25×a2/b2×c2/d2×36/72×i合成×e/f×a/b×c/d×1/72=±1滾斜齒輪時(shí)，i合成＝2三、其它齒輪加工機(jī)床（一）插齒機(jī)應(yīng)用：加工內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪、扇形齒輪、齒條等。1.插齒原理主運(yùn)動(dòng)：插齒刀上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，插斜齒輪時(shí)插刀主軸在螺旋導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)；展成運(yùn)動(dòng)：插齒刀與齒坯按一定速比轉(zhuǎn)動(dòng)；讓刀運(yùn)動(dòng)；徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；2.插齒機(jī)傳動(dòng)原理1～4主傳動(dòng)鏈4～8圓周進(jìn)給傳動(dòng)鏈8～11展成傳動(dòng)鏈（二）磨齒機(jī)

多用于淬硬齒輪的齒面精加工，6～3級(jí)精度。磨齒機(jī)分兩大類：成形法磨齒和展成法磨齒展成法磨齒分：連續(xù)磨齒(砂輪為蝸桿形)分度磨齒(砂輪有碟型、大平面型、錐形，利用齒條和齒輪嚙合原理)四、齒輪刀具

按齒形的形成原理分成形法齒輪刀具和展成法齒輪刀具（一）滾刀

1.滾刀基本蝸桿根據(jù)滾切原理知，滾刀基本蝸桿的端面齒形應(yīng)是漸開線，法向模數(shù)和壓力角應(yīng)分別等于被切齒輪的模數(shù)和壓力角。（1）漸開線基本蝸桿

齒面是漸開螺旋面，造形誤差為零；端面齒形：漸開線軸向齒形：曲線制造較為困難。（2）阿基米德基本蝸桿齒面是阿基米德螺旋面，

會(huì)產(chǎn)生一定的造形誤差，端面齒形：阿基米德螺線

軸向齒形：直線制造比較容易。

軸向截形應(yīng)與漸開線蝸桿齒形在分度圓處相切，即齒形角應(yīng)是漸開線蝸桿分度圓處的齒形角。2.齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)和類型（1）整體齒輪滾刀

高速鋼材料套裝式結(jié)構(gòu)軸肩與內(nèi)孔同心裝刀檢測(cè)徑跳多為零前角頂刃后角10～12°側(cè)刃后角大約3°齒輪滾刀大多為單頭，螺旋升角較小，加工精度較高；粗加工用滾刀有時(shí)做成雙頭，以提高生產(chǎn)率。（2）鑲齒齒輪滾刀

齒輪模數(shù)較大時(shí)，做成鑲齒結(jié)構(gòu)，既節(jié)約高速鋼，又使刀片易鍛造，提高性能和使用壽命。（3）硬質(zhì)合金滾刀用于小模數(shù)齒輪或精加工硬齒面齒輪，代替磨齒。常采用大的負(fù)前角，可達(dá)－30°～－45°3.齒輪滾刀的合理使用（1）齒輪滾刀結(jié)構(gòu)參數(shù)分析1）容屑槽形式

直槽制造方便，但左右側(cè)刃前角不等，零度前角直槽滾刀左側(cè)刃前角小于零，λ0≤4°時(shí)采用。螺旋槽λ0＞4°時(shí)采用為使左右側(cè)刃前角相等，讓螺旋槽垂直于滾刀螺紋，即βk=－λ02）滾刀直徑和螺旋升角

滾刀直徑↑→螺旋升角λ0↓→造形誤差↓；圓周齒數(shù)↑但滾刀直徑過大，相同速度下轉(zhuǎn)速降低，生產(chǎn)率降低，刀坯鍛造難度增大，成本增加。精加工滾刀適當(dāng)增大直徑。3）齒輪滾刀的頭數(shù)

滾刀頭數(shù)主要影響生產(chǎn)率和齒形精度。單頭滾刀，λ0小，造形誤差小，包絡(luò)刃數(shù)多，齒面光潔；多頭滾刀，λ0大，造形誤差大，但生產(chǎn)率高。精加工齒輪滾刀都用單頭的，粗加工和半精加工可用多頭的（2）滾刀的合理使用

1）齒輪滾刀的磨損和竄刀

各刀齒磨損不均，齒輪中線處刀齒磨損較嚴(yán)重。確定滾刀長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮軸向竄刀長(zhǎng)度，標(biāo)準(zhǔn)滾刀長(zhǎng)度為導(dǎo)程的4～5倍。2）齒輪滾刀螺旋方向的選擇

齒輪滾刀旋向根據(jù)被切齒輪旋向而定。被切齒輪螺旋角β≤10°時(shí)，滾刀做成右旋；β＞10°時(shí)，滾刀螺旋方向應(yīng)與被切齒輪旋向相同，以減小滾刀的安裝角減小切入端負(fù)荷3）滾刀的刃磨和檢驗(yàn)①刃磨后必須保證前角不變；②檢驗(yàn)前刀面與滾刀軸線的平行度（直槽）或前刀面導(dǎo)程誤差（螺旋槽）；③容屑槽的圓周齒距誤差；④前刀面徑向性誤差。（二）插齒刀

1.插齒刀的分類和用途（1）標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀

①盤形插齒刀加工外齒輪和大徑內(nèi)齒輪

Φ75、100、125、160、200②碗形插齒刀加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪，有Φ50、75、100、125mm。

③錐柄插齒刀加工內(nèi)齒輪，有Φ25mm(m1~2.75)、Φ38mm(m1~3.75)（2）斜齒插齒刀盤形插齒刀Φ100；錐柄插齒刀Φ38,β均有15°和23°兩種。（3）人字齒輪插齒刀加工無空刀槽的人字齒輪，

有Φ100、150、180,β為30°。2.插齒刀的齒面形狀①插齒刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡形成一齒輪稱為產(chǎn)形齒輪

直齒插齒刀切削刃的端面投影就是產(chǎn)形齒輪的端面齒形，必須是漸開線。不考慮前角影響，插齒刀端面齒形是漸開線。②插齒刀有頂刃后角和側(cè)刃后角，重磨后頂圓直徑和分圓齒厚減小。不同端剖面應(yīng)是變位量不同的變位齒輪，新刀變位量最大，重磨后逐漸減小。O-O剖面變位量為零稱為原始剖面，具有標(biāo)準(zhǔn)齒形。

插齒刀實(shí)質(zhì)上是個(gè)變變位齒輪③插齒刀的兩側(cè)面是兩個(gè)旋向相反的漸開螺旋面，即兩側(cè)切削刃分別繞刀具軸線作螺旋運(yùn)動(dòng)形成的螺旋面，也就是斜齒輪的齒面，制造容易，精度高。④任意端剖面的變位系數(shù)

x0=b0tgαp