热加工工艺基础第七章齿轮齿形的加工

热加工工艺基础第七章齿轮齿形的加 工
2、成形法磨齿(P106)
成形法磨齿与铣齿相似，是用两分别是两侧已修整成 渐开线的成形砂轮，对已经进行过粗加工的齿轮槽逐 个进行磨削。 成形法磨齿的精度，主要取决于成形砂轮的修整精度 和机床的分齿精度。
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•加工 方法
•铣齿 •拉齿 •插齿 •滚齿 •剃齿 •珩齿 •磨齿
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一、铣齿
1、铣齿的方法(P98)
铣齿的方法属于成形法，如P99图7-1所示。铣刀的旋 转为主运动；工作台带着工件作纵向进给运动。
m≤8时，一般用盘状模数铣刀；m>8时，通常用指状 模数铣刀。
铣刀的模数必须与齿轮模数一致；铣刀的号数必须与 被切齿轮的齿数Z相对应。
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五、珩齿(P105)
珩齿是齿轮光整加工方法：主要作用是去除齿轮淬火 后的氧化皮，使Ra值减小到0.8～0.4mm。
珩齿原理与剃齿相同：珩磨轮是由磨料+环氧树脂等材 料混合，浇注或热压成形。珩磨生产率极高，珩磨一 个齿轮只需约1分钟。
珩磨余量极小：一般为0.01～0.02mm，所以珩磨时径 向进给是一次完成的，珩磨开始时，齿面压力较大， 随后逐渐减小，直至消失。
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四、剃齿(P104)
剃齿是齿轮精加工方法之一：用来加工已经经过滚齿 或插齿，但未经淬火的齿轮。精度可达IT7～IT6、Ra 值为0.8～0.4um。
剃齿所用的刀具称为剃齿刀：如P104图7-9所示。其形 状很象斜齿圆柱齿轮，齿形做得非常准确，在齿面上 开出许多小沟槽，以形成切削刃。
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2、滚齿运动(P101)
1)主运动：滚刀的旋转为主运动，其转速为n0(r/s)。
2)分齿运动：滚刀的转速n0和被切齿轮的转速nw之间必须 满足啮合关系。即： nw×Z= n0×K (Z为齿数、K为滚刀条数)
3)垂直进给运动：滚刀还应沿被切齿轮的轴线方向作垂 直进给，以切出整个齿宽。
常用齿轮加工方法的比较
•加工 原理
•成形 法
•成形 法
•展成 法
•展成 法
•展成 法
•展成 法
•成形 法，展
居法
•加工质量
•精度 等级
•9
•齿面 粗糙 Ra/m •6.3~3.
2
•生产率
•较插齿、滚 齿低
•7 •1.6~.4
•高
•8~7
•8~7
•7~6 •改善 不大 •6~3
•3.2~1. •一般较滚齿
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二、滚齿
1、滚齿的原理和滚刀(P100)
滚刀可看成是开槽和铲背的蜗杆。如P101图7-4所示。
由于齿条与同模数、不同齿数的渐开线齿轮都能正确 啮合，故用滚刀滚切同一模数、任何齿数的齿轮，都 能获得所要求的齿形。
滚齿适用于生产各种批量的直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗 轮，但不能加工内齿轮和相靠很近的多联齿轮。
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3、插齿和滚齿的比较(P103)
1)加工质量：A)插齿运动精度较低，运动多、运动链复 杂；B)插齿刀制造、刃磨、检验方便，制造准确；C) 插齿时，齿轮被刀刃切削的次数较多，即齿形精度好。 总的来讲，加工质量相近。
2)生产率：一般来说，插齿生产率低。
3)加工范围：加工斜齿轮，滚齿极为方便，插齿要配备 专用的附件；内齿轮和靠得太近的多联齿轮插齿方便， 滚齿难以完成。
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1、展成法磨齿(P105)
展成法磨齿是根据齿轮和齿条的啮合原理进行的。如 图7-11所示。为一种常用的双碟形砂轮磨齿法。
磨齿运动：(磨削直齿圆柱齿轮时) 1)主运动：砂轮的旋转运动； 2)展成运动：被磨齿轮分度圆沿假想齿条节线上作往 复的纯滚动(边转边水平移动)； 3)进给运动：齿轮沿齿宽方向的往复运动； 4)分齿运动：当一组齿面磨光后，齿轮和砂轮自动脱 离，进行分齿，即转1/Z转。
热加工工艺基础第七章 齿轮齿形的加工
2020/11/21
热加工工艺基础第七章齿轮齿形的加 工
§7-1 概述(P97)
齿轮是机器中传递运动和动力的重要零件。常用的齿 轮有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗轮等。
圆柱的齿轮应用最广，又可分为直齿、斜齿和人字齿 齿轮，齿轮的齿廓有渐开线、摆线和圆弧等，但常用 的是渐开线齿轮。
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齿轮精度等级标注方法举例(P98)
7 — 6 — 6 — G M JB179-81
•齿厚下偏差 •齿厚下偏差 •载荷分布的均匀性精度等级 •传动的平稳性精度等级 •运动的准确性精度等级
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齿轮精度的具体数字表示法
4 ( ••--00..343905) GB10095-88
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4、滚齿的特点和应用(P102)
与铣齿相比滚齿有经下一些特点： 1)齿形精度和分度精度高：铣齿时铣刀与齿形存在理论
误差；滚齿机的分齿运动链的精度比分度头的精度要 高。滚齿精度8～7级；Ra值3.2～1.6。
2)生产率高：滚齿分度运动和切削运动是同时进行的。
3)滚齿设备和刀具复杂、费用高： 不能加工内齿轮和靠得太近的多联齿轮。
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3、滚刀的安装角度(P102)
滚齿时，必须保证滚刀的螺旋线方向与被切齿轮的齿 向一致。
加工直齿圆柱齿轮时，应将滚刀刀架扳转一个λ0角(滚 刀的螺旋升角)。如P102图7-6a)所示。
加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安装角度应根据滚刀和 被切齿轮轮齿的螺旋方向、滚刀的螺旋升角和齿轮的 螺旋角的大小而定。如P102图7-6b)和c)所示。
这里主要介绍渐开线圆柱齿轮的加工。
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一、圆柱齿轮传动的精度要求与精度等级 1、齿轮的精度要求(P97)
根据齿轮传动的特点和不同用途，对其精度提出 以下三个组别的不同的要求： 1）运动的准确性：或称为第Ⅰ公差组。要求齿轮在一转 范围内，最大的转角误差应限制在一定范围内，以保 证传递运动的准确性。 2）传动的平衡性：或称为第Ⅱ公差组。要求齿轮传动的 瞬时速比变化小，以免引起冲击和噪声。 3）载荷分布的均匀性：或称为第Ⅲ公差组。要求齿轮啮 合时齿面接触良好，以免引起载荷集中，造成齿面局 部磨损，影响齿轮寿期。
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三、插齿
1、插齿原理与插齿刀(P102)
插齿与插齿原理如P103图7-7所示。
一个齿轮可以和同一模数的任何齿数的齿轮相啮合。
把其中一个齿轮的轮齿作出前角和后角，就成了一把 插齿刀。
作强制性的啮合，即nw×Zw=n0×Z0，并作上下往复运 动。
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生产率极高：加工一个中等模数的齿轮只需1～3min。
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四、剃齿(P104)
剃齿是在专门的剃齿机上进行的。P104图7-10是剃削 直齿圆柱齿轮简图，剃齿刀轴线相对于工件轴线倾斜 一个角度β。
剃齿运动：主运动是剃齿刀的旋转；它一方面带动工 件旋转，同时使齿面间产生相对滑动 剃齿速度； 从而产生切削作用，剃下一层约0.007～0.03mm厚的切 屑层。
•齿厚的上下偏差 •齿轮的精度等级(均为四级)
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§7-2 圆柱齿轮齿形的加工方法及特点(P98)
按齿形形成的原理不同，齿轮加工可分为两种类型： 一种是成形法；另一种是展成法。
成形法：用与被切齿轮的齿槽形状相符的成形刀具切 出齿形。如铣齿、拉齿、成形磨齿等。
展成法：齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作对滚 运动。如滚齿、插齿、剃齿等。
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四、剃齿(P104)
进给运动：工件由工作台带动作直线往复运动 沿 齿全长进行剃削；工件相对剃齿刀还要作径向进给 以便剃削全部加工余量。(加工余量一般为0.08～ 0.11mm)。
剃齿属自由啮合：不能提高齿轮的运动精度，所以加 工前要求运动精度高些，常采用滚齿。但平稳性精度 有很大提高，所以高速齿轮(如机床主轴)均采用剃齿 后再珩。
•精加工未淬火的圆柱齿轮
•光整加工已淬火的圆柱齿轮。 适用于成批和大量生产
•磨齿 •精加工已淬火的圆柱齿轮 机•
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常用齿轮加工路线
1、滚齿(插齿)
剃齿
淬火
珩齿：适应大
批量生产，精度8～7级，淬硬齿轮，机床制造业多采
用这种加工路线。
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2、齿轮的精度等级(P97)
在圆柱齿轮传动公差标准(JB179-81)中，将渐开线圆 柱齿轮的精度分为十二个等级。
1～2级：远景级 3～6级：高精度级 7～8级：中等精度级 9～12级：低精度级
(磨齿、剃齿可达到) (插齿、滚齿可达到) (一般的铣齿)
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六、磨齿(P105)
磨齿是齿轮齿形精加工的wk.baidu.com要方法。不管是淬硬件还 是未淬硬件均能加工。
与剃、珩齿相比，磨齿的最大优点在于：能纠正预加 工的各项误差，所以加工精度高，一般可达6～4级， 最高可达3级，Ra值可达0.8～0.2mm。
按加工原理磨齿可分为展成法和成形法两种。
6
低
•3.2~1. 6
•0.8~0. 4
•0.8~0. 4
•较高 •高
•很高
•0.8~0. •成形法高于
2
展成法
•设备
•应用范围
•普通 铣床
•拉床
•插齿 机
•滚齿 机
•剃齿 机
•珩齿 机
•单件修配生产中，加工低精 度外圆柱齿轮、锥齿轮、蜗 轮 •大批量生产7级精度的内齿轮， 因外轮拉刀制造甚为复杂， 故少用 •单件和成批生产中，加工中 等质量的内外圆柱齿轮、多 联齿轮 •单件和成批生产中，加工中 等质量的外圆柱齿轮、蜗轮
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2、铣齿的特点和应用(P100)
1)设备、刀具费用低：可使用普通车床，刀具制造简单。 2)生产率低：每铣一个槽需要切入、切出、退刀和分度
的辅助时间。 3)加工精度低：齿形误差大(铣刀本身存在误差)、分度
误差、铣刀刚度差。一般为9级，Ra值6.3～3.2um。
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3、齿轮的侧隙规定(P79)
一对齿轮啮合时，非工作的齿面间应有一定的间隙。 间隙的作用是：贮存润滑油、补偿齿轮传动受力后的 弹性变形和热膨胀、以免传动产生干涉，出现卡死和 烧伤。 侧隙的大小按齿轮工作条件决定，与齿轮精度等级无 关。如重载荷、低速时要求较大；如需正、反转的齿 轮副则要求小。 侧隙的大小靠控制齿厚的偏差来实现。即分度圆上齿 厚略小于理论齿厚。国家标准规定了14种偏差代号。
二、滚齿
1、滚齿的原理和滚刀(P100)
滚齿是用滚刀在滚齿机上按展成原理来加工齿轮的方 法，是齿轮的主要加工方法之一。
滚刀相当于一个齿数很少、螺旋角很大的螺旋齿轮， 由于轮齿很长，绕轴线几周，因而成为蜗杆状。滚刀 与待加工的齿轮相当于一对螺旋齿轮啮合。如图7-2和 图7-3所示。
当滚刀绕自身轴线转动时，相当于假想齿条作轴向移 动，因而待加工的齿轮绕自身轴线作相应转动。滚刀 不停转动，即可连续地切出齿轮齿形。
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二、齿轮精度的选择(P100)
应根据传动的用途、使用条件、传动功率和圆周速度 等来决定。
一般三个公差组应选相同的精度等级，但国家标准同 时规定三个公差组可以选用不同的精度等级。
如：手表、分度圆要求运动的准确性要求很高；高速 运转的机床主轴要求传动的平稳高；大型矿山设备要 求载荷分布的均匀性高。
2、插齿运动(P103)
1)主运动：插齿刀的直线往复运动。 2)分齿运动： nw×Zw=n0×Z0 (在分齿运动中，插齿
刀每往复一次，工件分度圆上所转过的弧长，称为圆 周进给量。)
3)径向进给运动：插齿刀每往复一次向径向移动的距离， 称为径向进给量。mm/str。
4)让刀运动：工件在水平方向的往复移动。(由工作台带 动，为了防止已加工表面被刀碰坏)。
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1、铣齿的方法(P98)
从理论上来讲，要使两个齿轮齿形完全相同，必须使 两个齿轮的模数和齿数同时相等。
为了减少标准铣刀的数量，节约费用，同一模数的铣 刀，一般做成8把(或15把)，如P100表7-2所示。每把 规定只能铣削一定齿数范围的齿轮。
某一刀号的铣刀齿形与加工齿数范围中最小齿数的齿 槽形状相同。