齿轮范成法加工原理

齿轮范成法加工原理齿轮范成法加工原理范成法: 是利用一对齿轮作无侧隙啮合传动时，两轮齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的方法。

它又称为包络法、展成法，是目前齿轮加工中最常用的一种切削加工方法。

那么，它的基本原理是什么?一对齿轮作无侧隙啮合传动时，共存在四个基本因素：两个几何因素(两轮的渐开线齿廓);两个运动因素(两轮的角速度和)。

在这四个因素中，只要给定其中任何三个因素，就能获得第四个因素。

一对齿轮啮合传动时，给定的是哪三个因素?获得的第四个因素是什么?齿轮刀具加工齿轮时，是已知两个运动因素(利用机床传动系统人为地使刀具与轮坯按的关系运动)和一个几何因素(刀具的齿廓)，通过包络，得到第四个因素---轮坯上的齿廓。

1、齿轮插刀插齿齿轮插刀是一个齿数为 zc的具有刀刃的外齿轮，用它可加工出模数、压力角与插刀相同而齿数为 z 的齿轮。

在切削过程中, 齿轮插刀与轮坯之间的相对运动有以下四个：1)范成运动:相当于一对齿轮的啮合运动，为加工出所需齿数z，齿轮插刀与轮坯必须以定传动比转动，这是加工齿轮的主运动。

2)切削运动:为了将齿槽部分的材料切去，齿轮插刀需要沿轮坯轴线方向作往复运动。

3)进给运动:为了切出轮齿的高度，齿轮插刀需要向着轮坯方向移动。

4)让刀运动:为避免齿轮插刀向上运动时，擦伤已形成的齿面，轮坯需要沿径向作微量运动，在齿轮插刀向下切削到轮坯前又恢复到原来的位置。

优点：用同一把刀具可加工出m、均相同而齿数不同的所有齿轮。

不仅可加工外齿轮还可以插齿加工内齿轮。

2、齿条插刀插齿齿条插刀切削齿轮时，齿轮插刀与轮坯之间的相对运动也有四个：范成运动: 相当于齿轮与齿条的啮合运动，为加工出所需齿数z，齿条插刀的移动速度与轮坯转动的角速度间的关系应为：切削运动、进给运动和让刀运动均与齿轮插刀插齿的相应运动相同。

优点：由于齿条插刀的齿廓为直线，所以，刀具制造精度较高。

共同的缺点：用以上两种齿轮刀具加工齿轮，它们的切削运动都是不连续的，生产率不高，因此在目前生产中广泛采用齿轮滚刀来加工齿轮。

齿轮范成原理实验报告数据齿轮是一种常见的传动装置，在机械制造行业中应用广泛。

齿轮的传动原理是利用轮齿之间的啮合来传递动力和运动，因此齿轮的设计和制造非常重要。

本实验主要通过实验数据的分析，探究齿轮的范成原理。

一、实验原理齿轮范成原理是指用一个齿轮来制造另一个齿轮时，制造成品的模具齿轮称为母齿轮，被制造成品的齿轮称为子齿轮。

当母齿轮和子齿轮啮合时，子齿轮可以复制母齿轮的齿形和齿距。

这个过程称为范成。

通常用刀具在母齿轮上切削出与齿形相同的齿槽（即范），把范放在待加工的齿轮上，然后利用滚刀或齿轮刀等加工工具，在待加工的齿轮上加工出与母齿轮相同的齿形和齿距的齿轮。

这种方法适用于全部齿数位数相同的齿轮，或少量齿数不同但斜齿轮加工时。

二、实验内容本实验主要通过制作母齿轮、按照范成原理制造子齿轮和检测子齿轮的啮合效果来探究齿轮范成原理。

实验过程如下：1. 选择一个适合制作母齿轮的材料。

2. 设计并制作母齿轮，注意保证母齿轮的齿距和齿数。

3. 利用刀具在母齿轮上切削出与齿形相同的齿槽（即范）。

4. 用此范进行子齿轮的制作，注意子齿轮的齿形和齿距必须与母齿轮相同。

5. 组装母齿轮和子齿轮，检查它们的啮合是否正常。

三、实验步骤1. 选择适合制作母齿轮的材料。

本实验选择了一种金属材料，比较容易加工和表面光滑度好。

2. 设计并制作母齿轮。

我们选择了一个20齿的齿轮作为母齿轮，材料为黄铜。

需要注意的是，首先需要计算出母齿轮的齿距和齿数，才能按照设计进行制作。

3. 在母齿轮上切削出齿槽。

使用刀具在母齿轮表面上切割出与齿形相同的齿槽，即范。

在切削过程中需要控制好加工参数，比如切削深度、速度等。

4. 利用范制造子齿轮。

将范与待制造子齿轮进行啮合，在待制造子齿轮表面上形成与母齿轮相同的齿形和齿距。

同样，在制造子齿轮时需要控制好加工参数和啮合效果。

5. 检查母齿轮和子齿轮的啮合效果。

将母齿轮和子齿轮装配起来，检查它们的啮合效果是否正常。

实验三齿轮范成原理实验在工程中，齿轮齿廓的制造方法很多，但其中以用范成法（亦称展成法）制造最为普遍。

因此，有必要对这种方法的基本原理及齿廓的形成过程加以研究。

一、实验目的：1．了解用范成法加工渐开线齿轮的基本原理，观察齿廓渐开线部分及过渡曲线部分的形成过程。

2．了解渐开线齿轮在制造过程中产生根切现象的原因和避免根切现象的方法——变位法，并比较标准齿轮和变位齿轮各部分尺寸的异同点。

二、实验的原理和方法：1．基本原理：范成法是利用一对齿轮或齿条与齿轮啮合原理来加工齿轮的一种方法。

常见有滚齿（刀具为齿轮滚刀）法，插齿法（刀具为齿轮插刀，齿条插刀）。

我们这里只讨论齿条形刀具。

齿轮滚刀在绕其轴线自转时，其轴向剖面相当于一个沿轴线平移的齿条（见图2－1）。

滚刀范成加工齿轮是强制性地保证刀具和轮坯之间按齿条与齿轮啮合运动关系来保证齿形的准确和分度均匀。

同时再辅以切削及走刀等运动。

这样对于同一把刀具就能加工出同一模数m和压力角α的不同齿数z的齿轮。

齿条型刀具与传动用的齿条在齿形上的差别仅在于：刀具在其中线以上的高度为，比齿条高出了c*m，这部分的齿廓曲线是某种圆角部分，（图2－2）此圆角部分所范成出连接渐开线与齿根圆的某种过渡曲线，使被切齿轮在啮合传动时具有径向间隙。

由齿轮与齿条啮合传动的特点可知：用齿条型刀具加工齿轮时，被加工齿轮的分度圆始终等于节圆，而刀具上与之相切并作纯滚动的直线为节线。

齿轮范成加工中的两个重要因素是：a)运动条件：为了保证被加工齿轮的分度圆（始终等于节圆）与刀具的相切作纯滚动，一定要满足下列关系：。

b）刀具与轮坯的相对位置：加工标准齿轮时，必须以刀具的中线作为节线，使轮坯的分度圆与刀具中线相切作纯滚动，加工正（负）变位齿轮时，刀具的中线相对于轮坯中心外移（内移）一个xm使轮坯的分度圆与齿条刀具上另一条与中线平行的直线（节线）相切作纯滚动。

图2－3为一齿条刀具范成齿轮的过程，轮坯以ω回转，而齿条刀具以移动，通过机床运动链使，且轮坯分度圆与刀具节线相切，图中所示的是齿条插刀在对滚过程中在轮坯上切出的刀刃痕迹，这些刀刃痕迹的包络线即为被加工齿轮的渐开线齿廓曲线。

简范成法加工齿轮的原理加工齿轮是通过机械方式将齿轮预定的外径、模数和齿数等几何参数加工到工件上的过程。

它是一种重要的机械加工工艺，在各种机械传动装置中起到了重要的作用。

下面将详细介绍加工齿轮的原理。

首先，加工齿轮的原理之一是根据齿轮的几何参数进行设计。

齿轮设计的基本参数包括模数、齿数、压力角、啮合角等。

这些参数是根据传动装置所要求的传动比、工作转速、承载能力等来确定的。

齿轮设计的目的是保证齿轮在传动过程中的可靠性、效率和寿命。

其次，加工齿轮的原理之二是通过加工工艺流程将齿轮的几何参数加工到工件上。

常见的加工工艺包括滚削、铣削、车削、磨削等。

这些工艺可以分为两类：一类是从齿廓形状入手进行加工，如滚削和铣削；另一类是从齿底进行加工，如车削和磨削。

加工齿轮的关键是保证齿轮的模数、齿高、啮合间隙等几何参数与设计要求相符合。

第三，加工齿轮的原理之三是根据齿轮的材料和硬度进行热处理。

热处理可以提高齿轮的硬度和耐磨性，提高其使用寿命。

常见的热处理方法有淬火、回火、渗碳等。

热处理后的齿轮需要进行进一步的机械加工，如研磨和修整，以保证齿轮的精度和表面质量。

第四，加工齿轮的原理之四是进行齿轮的装配和调试。

齿轮的装配是将齿轮与其他传动零件进行组合，并采取适当的间隙和啮合条件，以确保齿轮传动的精度和平稳性。

调试是通过调整齿轮的相对位置和啮合条件，使其工作在设计要求范围内。

最后，加工齿轮的原理之五是根据齿轮的应用要求进行表面处理。

表面处理可以提高齿轮的抗疲劳性和耐蚀性，提高齿轮传动的可靠性和寿命。

常见的表面处理方法包括镀铬、磷酸盐化、氮化等。

总的来说，加工齿轮的原理是根据齿轮的设计要求，通过加工工艺流程将几何参数加工到工件上，并通过热处理、装配和调试等过程确保齿轮的性能和质量。

加工齿轮是一项复杂的工艺，需要高精度的加工设备和严密的工艺控制，以满足各种传动装置的要求。

一、实验目的1. 理解范成法加工齿轮的原理及过程。

2. 掌握范成法加工齿轮的实验操作步骤。

3. 分析范成法加工齿轮中可能出现的误差及解决方法。

4. 了解范成法加工齿轮的应用及优缺点。

二、实验原理范成法加工齿轮是利用一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理进行加工的方法。

其中一个齿轮作为刀具，另一个齿轮作为被加工的齿轮坯。

在加工过程中，刀具与齿轮坯按一定的传动比进行旋转，刀具沿齿轮坯轴线方向进行切削，从而形成齿轮的齿廓。

三、实验设备与材料1. 实验设备：范成法加工齿轮实验台、渐开线齿轮刀具、齿轮坯、游标卡尺、千分尺等。

2. 实验材料：45号钢齿轮坯。

四、实验步骤1. 将齿轮坯固定在实验台上，调整刀具与齿轮坯的相对位置，使刀具的齿顶与齿轮坯的齿根对齐。

2. 启动实验台，使刀具与齿轮坯按一定的传动比进行旋转。

3. 开启切削电源，进行切削加工。

4. 加工完成后，关闭切削电源，停止实验台旋转。

5. 使用游标卡尺和千分尺等工具对加工完成的齿轮进行测量，检查其齿形、齿距、齿厚等参数是否符合要求。

五、实验结果与分析1. 实验结果显示，通过范成法加工的齿轮齿形较为理想，齿距、齿厚等参数符合要求。

2. 在实验过程中，发现以下误差现象：（1）齿形误差：可能是由于刀具磨损、加工中心偏移等原因引起的。

（2）齿距误差：可能是由于传动比设置不准确、刀具安装误差等原因引起的。

（3）齿厚误差：可能是由于刀具磨损、加工中心偏移等原因引起的。

3. 针对以上误差现象，提出以下解决方法：（1）定期更换刀具，确保刀具的锋利度。

（2）精确调整传动比，减小传动误差。

（3）确保加工中心的安装精度，减小加工中心偏移。

六、实验结论1. 范成法加工齿轮是一种常用的齿轮加工方法，具有加工精度高、生产效率高等优点。

2. 在实验过程中，应严格控制刀具磨损、传动比设置、加工中心偏移等因素，以保证加工质量。

3. 通过本次实验，掌握了范成法加工齿轮的原理、操作步骤及误差分析，为今后从事齿轮加工工作奠定了基础。

范成原理加工齿轮的缺点及其原因
范成原理加工齿轮是一种常见的齿轮加工方法，然而，它也存在一些缺点。

在本文中，我将讨论范成原理加工齿轮的缺点及其原因。

首先，范成原理加工齿轮的一个主要缺点是加工精度较低。

这是因为在范成原理中，齿轮的加工是通过将齿轮模具与工件模具进行配对来完成的。

由于模具之间难以完全匹配，加工出的齿轮往往存在一定的误差。

这个误差会对齿轮的传动性能和使用寿命产生不利影响。

其次，范成原理加工齿轮的加工效率较低。

因为在这种加工方法中，需要使用两个模具进行成型，加工过程繁琐而耗时。

而且，范成原理加工通常需要多次调试和调整，以确保模具之间的配合准确，进一步增加了加工时间。

此外，范成原理加工齿轮还存在着工装复杂的问题。

由于齿轮模具和工件模具需要高度精确地配合，所以需要设计和制造复杂的工装夹具。

这不仅增加了加工成本，还增加了加工过程中的易出错性。

最后，范成原理加工齿轮还可能导致齿轮表面质量较差。

因为模具的使用会对齿轮表面产生一定的压力和摩擦力，在一些情况下可能会导致齿轮表面出现划痕或磨损现象。

这对于一些对齿轮表面质量要求较高的应用来说，是一个较大的缺点。

综上所述，范成原理加工齿轮虽然是一种常见的加工方法，但它也存在一些缺点。

加工精度低、加工效率低、工装复杂和齿轮表面质量较差是其主要的缺点。

对于需要高精度和高质量齿轮的应用来说，需谨慎考虑是否采用范成原理加工方法。

实验二渐开线齿轮范成原理实验
一、实验目的
1.掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓基本原理，观察齿廓的形成过程。

2.了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法，建立变位齿轮的基本概念。

3.了解刀具变位对被加工齿轮各参数的影响，分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。

二、设备与工具
1.齿轮范成仪、剪刀；
2.学生自备圆规、三角尺、两支不同颜色的铅笔或圆珠笔；
三、实验方法
1．原始数据：齿条与齿轮
模数m=20mm 齿顶高系数h a*=1.0 最小齿数Z min=17mm
压力角α=20°径向间隙系数C*=0.25 分度圆直径d=200mm 径向变位系数X 2
四、实验注意事项及要求
⒈一定要用插销使半圆与圆盘固定；
⒉纸坯转角要小，以便“切”画出连续光滑的齿廓线；
⒊要将刀具在纸坯上的所有投影线一次画出来；铅笔要与纸坯平直；
⒋比较两种齿形时，一定要使其分度圆与基圆重合，齿廓一边对齐；
⒌回答下面思考题。

五、思考题：
1．通过实验说明你所观察到的根切现象的特点怎样？
是由何原因引起的？避免根切方法有哪些？
2．谈一谈对本实验课的心得体会和意见。

思考题答案：
答：1.根切现象去的是被切齿轮齿根部分的渐开线齿廓；
产生的原因是：用范成法加工渐开线齿轮时，刀具齿顶线超过了啮合极限点；
避免根切的发生要：①在允许不发生根切的最少齿数内加工；②在允许不发生根切的最小变位系数内加工；
③避免根切可采用非标准刀具或改变刀具和轮坯的相对位置。

渐开线齿轮范成实验一、实验目的1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理；2、通过观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形成过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法；3、分析比较标准齿轮与正负变位齿轮齿形变化的异同点。

二、实验仪器及工具1、齿轮范成仪。

2、铅笔、圆规、三角板、剪刀等（自备）。

3、300X300mm2的厚图纸两张。

三、齿轮范成法原理范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。

加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，刀具和轮坯在机床链作用下保持定传动比传动，完全和一对真正的齿轮相互啮合传动一样，刀具作径向进给运动的同时，还沿轮坯的轴向作切削运动。

这样切出的齿廓就是刀刃在各个位置的包络线。

若用渐开线作刀具的齿廓，可以证明其所包络出的齿廓必为渐开线。

今用齿条渐开线（基园半径为无限大时渐开线为一倾斜直线）齿廓加工齿轮，那么刀具刀刃在各个位置的包络线就是渐开线，即加工出的齿廓为渐开线齿廓。

因为在实际加工时，看不到刀刃形成包络轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这一过程，用铅笔将刀刃的各个位置描绘在轮坯纸上，这样就能清楚地观察到轮齿范成的过程。

四、齿轮范成仪的构造及使用方法简介齿轮仪所用的刀具模型为齿条插刀，其结构示意图如下：图2-1 渐开线齿廓范成仪圆盘1代表工作台，其上安装齿轮毛坯，它可绕轴心O旋转（通过旋转小齿轮3），工作台下面d=Φ238mm齿轮2与齿条4啮合，齿条4（即刀架）可在机架5上沿导轨移动，使工作台1相对刀架4在Φ240mm的圆上做无滑动的纯滚动，也就是说，该范成仪只能加工分度圆是Φ238mm的齿轮。

齿条刀6可安装在相对轮坯的不同位置，如齿条刀6安装在其中线与轮坯的分度圆相切的位置，可切制出标准渐开线齿轮；若齿条刀6的中线与轮坯的分度圆不相切，而移动了一定距离（其移距xm可在刀架4的刻度上直接读出），则可按移动距离的方向和大小，切制出各种正变位或负变位齿轮。