齒輪齒形加工

一、齒輪加工方法與加工機床

（一）齒輪加工方法按輪齒成形原理分兩大類：

1.成形法

加工精度和生產率較低，適于單件小批生產。

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

（1）主運動B11電機—1—2—uv—3—4—滾刀uv為主運動傳動比。（4）滾刀的安裝滾刀螺旋升角為λ0，加工直齒時，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的運動分析（1）主運動B11電機—1—2—uv—3—4—滾刀（2）展成運動滾刀旋轉運動B111/K轉(1齒)齒坯旋轉運動B121/z轉(1齒)

內傳動鏈為：滾刀—4—5—ux—6—7—齒坯（3）進給運動A21與B22(螺旋線)齒坯B12—7—8—uf—9—10—A21A21—11—uy—12—7—齒坯附加轉動B22(產生螺旋線的內傳動鏈)uy按被切齒輪的螺旋角調整實際上必須用合成機構把展成運動要求工件轉動B12和差動鏈要求工件附加轉動B22迭加起來，然后再傳給工作臺。滾齒機是根據滾切斜齒輪的傳動原理設計的。當滾切直齒輪時，將差動鏈斷開，并把合成機構固定成一個整體。（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δ=β－λ0；二者反向時δ=β＋λ0

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

向，即比切直齒時多轉些。圖b)為右旋滾刀切左旋齒輪，附加轉動B22與B12反向，即比切直齒時少轉些。（三）Y3150E滾齒機

1.機床的特點及用途

能加工工件最大直徑為500mm，最大模數為8.2.機床的運動分析

抓兩端—連中間（1）主運動傳動鏈電動機→主軸（滾刀）（2）展成運動傳動鏈滾刀轉1r→工件轉K/zr（3）進給傳動鏈工件轉1r→刀架移動mm（4）滾斜齒輪時的差動鏈刀架移動L→工件轉±1r（5）滾切蝸輪徑向法滾切（1）主運動傳動鏈電動機→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—三種傳動比；A/B

—三種傳動比。（2）展成運動傳動鏈滾刀轉1r→工件轉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，u合成＝1（3）進給傳動鏈工件轉1r→刀架移動mm1×72/1×2/25×39/39×a1/b1×23/69×iⅩⅡ—ⅩⅢ

×2/25×3π=f（4）滾斜齒輪時的差動鏈刀架移動L→工件轉±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，i合成＝2三、其它齒輪加工機床（一）插齒機應用：加工內齒輪、多聯齒輪、扇形齒輪、齒條等。1.插齒原理主運動：插齒刀上下往復運動，插斜齒輪時插刀主軸在螺旋導軌上運動；展成運動：插齒刀與齒坯按一定速比轉動；讓刀運動；徑向進給運動；2.插齒機傳動原理1～4主傳動鏈4～8圓周進給傳動鏈8～11展成傳動鏈（二）磨齒機

多用于淬硬齒輪的齒面精加工，6～3級精度。磨齒機分兩大類：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.滾刀基本蝸桿根據滾切原理知，滾刀基本蝸桿的端面齒形應是漸開線，法向模數和壓力角應分別等于被切齒輪的模數和壓力角。（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，

會產生一定的造形誤差，端面齒形：阿基米德螺線

軸向齒形：直線制造比較容易。

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

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

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

直槽制造方便，但左右側刃前角不等，零度前角直槽滾刀左側刃前角小于零，λ0≤4°時采用。螺旋槽λ0＞4°時采用為使左右側刃前角相等，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↑但滾刀直徑過大，相同速度下轉速降低，生產率降低，刀坯鍛造難度增大，成本增加。精加工滾刀適當增大直徑。3）齒輪滾刀的頭數

滾刀頭數主要影響生產率和齒形精度。單頭滾刀，λ0小，造形誤差小，包絡刃數多，齒面光潔；多頭滾刀，λ0大，造形誤差大，但生產率高。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重。確定滾刀長度時應考慮軸向竄刀長度，標準滾刀長度為導程的4～5倍。2）齒輪滾刀螺旋方向的選擇

齒輪滾刀旋向根據被切齒輪旋向而定。被切齒輪螺旋角β≤10°時，滾刀做成右旋；β＞10°時，滾刀螺旋方向應與被切齒輪旋向相同，以減小滾刀的安裝角減小切入端負荷3）滾刀的刃磨和檢驗①刃磨后必須保證前角不變；②檢驗前刀面與滾刀軸線的平行度（直槽）或前刀面導程誤差（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）標準直齒插齒刀

①盤形插齒刀加工外齒輪和大徑內齒輪

Φ75、100、125、160、200②碗形插齒刀加工多聯齒輪和內齒輪，有Φ50、75、100、125mm。

③錐柄插齒刀加工內齒輪，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插齒刀往復運動時刀刃運動軌跡形成一齒輪稱為產形齒輪

直齒插齒刀切削刃的端面投影就是產形齒輪的端面齒形，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刃后角，重磨后頂圓直徑和分圓齒厚減小。不同端剖面應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，具有標準齒形。

插齒刀實質上是個變變位齒輪③插齒刀的兩側面是兩個旋向相反的漸開螺旋面，即兩側切削刃分別繞刀具軸線作螺旋運動形成的螺旋面，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

x0=b0tgαp