齿轮刀具.pptx

o齿轮是一类非常重要的传动零件齿轮是一类非常重要的传动零件，在各种机械，在各种机械仪表中应用十分广泛，以致于齿轮一度成为工业仪表中应用十分广泛，以致于齿轮一度成为工业的代表。的代表。n比如比如国徽国徽上的齿轮代表上的齿轮代表工人阶级工人阶级n机械工业出版社徽标机械工业出版社徽标也有齿轮也有齿轮o齿轮的齿轮的轮齿轮齿加工方法依然主要采取切削加工和加工方法依然主要采取切削加工和磨削的方法来实现磨削的方法来实现o齿轮刀具是加工齿轮齿轮刀具是加工齿轮轮齿轮齿的刀具。的刀具。o常见的齿轮传动类型有：常见的齿轮传动类型有：第一节第一节 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用刀具分类：刀具分类：1.1.按被加工的齿轮类型分按被加工的齿轮类型分（1 1）圆柱齿轮刀具）圆柱齿轮刀具 1)1)渐开线圆柱齿轮刀具渐开线圆柱齿轮刀具 ：盘形齿轮铣刀、指形齿轮盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、插齿刀、铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀和剃齿刀等。梳齿刀和剃齿刀等。2)2)非渐开线圆柱齿轮刀具非渐开线圆柱齿轮刀具:如圆弧齿轮滚刀、摆线齿如圆弧齿轮滚刀、摆线齿轮滚刀和花键滚刀等。轮滚刀和花键滚刀等。(2)(2)蜗轮刀具蜗轮刀具 蜗轮滚刀、蜗轮飞刀、蜗轮剃齿刀蜗轮滚刀、蜗轮飞刀、蜗轮剃齿刀 (3)(3)锥齿轮刀具锥齿轮刀具 1)1)直齿锥齿轮刀具直齿锥齿轮刀具 成对刨刀成对刨刀刨齿加工刨齿加工.avi.avi、成对盘铣刀、拉一铣刀盘、成对盘铣刀、拉一铣刀盘2)2)曲线齿锥齿轮刀具曲线齿锥齿轮刀具 如弧齿锥齿轮铣刀盘、摆线齿锥齿轮铣刀盘如弧齿锥齿轮铣刀盘、摆线齿锥齿轮铣刀盘 2 2按刀具的工作原理分按刀具的工作原理分成形法加工成形法加工与与展成法加工展成法加工成形法加工特点：成形法加工特点：用成形刀具加工齿轮用成形刀具加工齿轮。o刀具相对简单，设备简单；刀具相对简单，设备简单；o工件齿槽形状刀具的廓形相同或近似；工件齿槽形状刀具的廓形相同或近似；o加工成本低；加工成本低；o刀具种类多，加工出的齿轮精度较低；刀具种类多，加工出的齿轮精度较低；o生产率较低，多用于一些精度要求较低的场合。生产率较低，多用于一些精度要求较低的场合。(1)(1)成形齿轮刀具成形齿轮刀具盘形齿轮铣盘形齿轮铣,指形齿轮铣刀指形齿轮铣刀,齿轮拉刀齿轮拉刀,插齿刀盘插齿刀盘.a.a.盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀 特点：特点：实际是一把铲齿成形铣刀，可加工直齿，实际是一把铲齿成形铣刀，可加工直齿，斜齿等，切削过程是刀具旋转，沿齿槽方向进斜齿等，切削过程是刀具旋转，沿齿槽方向进给，铣完后分度，再加工第二个齿。给，铣完后分度，再加工第二个齿。镶齿盘形齿轮铣刀镶齿盘形齿轮铣刀1、刀体、刀体 2、刀齿、刀齿 3、锥销、锥销盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀可加工直齿、斜齿和带空刀槽的人字齿轮。可加工直齿、斜齿和带空刀槽的人字齿轮。加工直齿：加工直齿：工件齿槽廓形和刀具齿槽的廓形相对应。工件齿槽廓形和刀具齿槽的廓形相对应。端剖面槽形相同；其它剖面工件齿槽形状和刀具端剖面槽形相同；其它剖面工件齿槽形状和刀具的廓形不相同；的廓形不相同；加工斜齿：加工斜齿：原理为无瞬心包络法，但归在这一类。原理为无瞬心包络法，但归在这一类。加工单件和小批量齿轮加工单件和小批量齿轮b.b.指形齿轮铣刀指形齿轮铣刀外形：外形：特点：特点：实际是一把立式铲齿成形铣刀，有铲齿和实际是一把立式铲齿成形铣刀，有铲齿和尖齿等两种，可加工直齿，斜齿，还可加工人尖齿等两种，可加工直齿，斜齿，还可加工人字齿轮，切削过程是刀具旋转，沿齿槽方向进字齿轮，切削过程是刀具旋转，沿齿槽方向进给，铣完后分度，再加工第二个齿。给，铣完后分度，再加工第二个齿。其它特点与盘形齿轮铣刀相同。其它特点与盘形齿轮铣刀相同。c.c.齿轮拉刀和花键拉刀齿轮拉刀和花键拉刀用于加工小尺寸内齿轮和花键的唯一方法用于加工小尺寸内齿轮和花键的唯一方法外形：外形：特点：特点：原理同拉削原理，常用于大批大量生产齿原理同拉削原理，常用于大批大量生产齿轮和加工渐开线花键孔中。轮和加工渐开线花键孔中。d.插齿刀盘插齿刀盘仿形原理加工直齿、斜齿圆柱齿轮，也可加工花仿形原理加工直齿、斜齿圆柱齿轮，也可加工花键轴。键轴。特点：效率高，特点：效率高，结构复杂，要求精度高，成本高，结构复杂，要求精度高，成本高，专用刀具，仅用于大批大量生产的齿轮中，成本专用刀具，仅用于大批大量生产的齿轮中，成本比一般的方法高一些，但比展成法低，现较少用。比一般的方法高一些，但比展成法低，现较少用。1 刀体，刀体，2 压板，压板，3 切刀齿切刀齿(2)(2)展成齿轮刀具展成齿轮刀具 展成法加工特点：展成法加工特点：o刀具与工件按啮合关系转动，由刀具齿形包络出工件齿轮的刀具与工件按啮合关系转动，由刀具齿形包络出工件齿轮的齿形，能够加工出成形齿轮刀具难以实现的齿形，能够加工出成形齿轮刀具难以实现的许多复杂形状的许多复杂形状的齿面齿面；o通用性好，一把刀具，可加工模数和齿形角相同而齿数不同通用性好，一把刀具，可加工模数和齿形角相同而齿数不同的齿轮；可加工不同变位系数的变位齿轮的齿轮；可加工不同变位系数的变位齿轮；o加工出的齿轮精度高加工出的齿轮精度高(因为大多无因为大多无分齿分齿运动运动)，加工效率高；，加工效率高；o刀具设计相对复杂，制造要求精度高；刀具设计相对复杂，制造要求精度高；o设备精度高，初期投入大；设备精度高，初期投入大；o多用于一些大批大量生产齿轮的场合；多用于一些大批大量生产齿轮的场合；常用刀具常用刀具a.a.齿轮滚刀齿轮滚刀特点：特点：o可完成外啮合的直齿轮、斜齿轮的粗加工和精可完成外啮合的直齿轮、斜齿轮的粗加工和精加工；加工；o加工效率高；加工效率高；o精度高；精度高；o应用最为广泛。应用最为广泛。b.b.插齿刀（直齿、斜齿）插齿刀（直齿、斜齿）o可加工直齿外啮合齿轮，也能加工内齿轮（内可加工直齿外啮合齿轮，也能加工内齿轮（内啮合）啮合）、直齿圆柱轮、斜齿圆柱齿轮、有台、直齿圆柱轮、斜齿圆柱齿轮、有台阶的齿轮、双联齿轮、人字齿轮阶的齿轮、双联齿轮、人字齿轮o精度、生产率与滚齿加工相当，稍高一些。精度、生产率与滚齿加工相当，稍高一些。c.c.剃齿刀剃齿刀用于软齿面用于软齿面(22(2232HRC32HRC）的）的齿轮的精加工；齿轮的精加工；可进一步提高精度和表面质量。可进一步提高精度和表面质量。加工效率高，刀具寿命长，设备简单。加工效率高，刀具寿命长，设备简单。盘形，齿条形和蜗轮剃齿刀三类。盘形，齿条形和蜗轮剃齿刀三类。研磨齿研磨齿磨齿磨齿第二节第二节 插齿刀的结构插齿刀的结构插齿刀：插齿刀：展成法加工圆柱齿轮的刀具。展成法加工圆柱齿轮的刀具。可加工外啮合齿轮，也能加工内齿轮（内啮合）可加工外啮合齿轮，也能加工内齿轮（内啮合）、有台、有台阶的齿轮、双联齿轮、人字齿轮。阶的齿轮、双联齿轮、人字齿轮。直齿圆柱轮、斜齿圆柱齿轮等。直齿圆柱轮、斜齿圆柱齿轮等。插齿刀象一个圆柱齿轮插齿刀象一个圆柱齿轮插齿刀的上下往复运动是主运动插齿刀的上下往复运动是主运动，插齿刀及工件的回转运动，插齿刀及工件的回转运动形成展成运动。开始切削是插齿刀有径向进给，达到深度形成展成运动。开始切削是插齿刀有径向进给，达到深度要求时，进给停止，展成运动继续至齿轮牙齿全部切完。要求时，进给停止，展成运动继续至齿轮牙齿全部切完。还有让刀运动。还有让刀运动。插直齿插直齿.avi .avi 插斜齿插斜齿.avi.avi插齿刀让刀插齿刀让刀.avi,工作台让刀工作台让刀.avi插齿刀根据刀具标准插齿刀根据刀具标准JB2496JB24967878（新标准（新标准GB6081GB60818585）三种结构形式：三种结构形式：1 1型盘形直齿插齿刀型盘形直齿插齿刀 P102 P102 图图7 71a1ao应用最多的一种应用最多的一种o加工普通直齿外齿轮、大直径的内齿轮加工普通直齿外齿轮、大直径的内齿轮分度圆直径：分度圆直径：（d do o）（）（40mm40mm、48mm48mm、63mm63mm、75mm75mm、lOOmmlOOmm、125mm125mm、160mm160mm、200mm200mm）加工模数与精度：加工模数与精度：0.30.31mm 1mm（63mm63mm）；非国标精度自定）；非国标精度自定1 14mm 4mm（75mm75mm）；）；AAAA、A A、B B三级三级1 16mm 6mm（100mm100mm）；）；AAAA、A A、B B三级三级（注：（注：在在1 11.5mm 1.5mm 时，时，仅仅A A、B B级）级）4 48mm 8mm（125mm125mm）；）；AAAA、A A、B B三级三级6 610mm 10mm（160mm160mm）；）；A A、B B两级两级8 812mm 12mm（200mm200mm）；）；A A、B B两级两级2.2.型碗形直齿插齿刀型碗形直齿插齿刀 P102 P102 图图7 71b1b结构：结构：和盘形插齿刀区别，刀体凹孔较深，容纳紧和盘形插齿刀区别，刀体凹孔较深，容纳紧固螺母固螺母规格：规格：50mm50mm、75mm75mm、100mm100mm和和125mm125mm四种。四种。模数与精度：模数与精度：1 13.5mm 3.5mm（50mm50mm）；）；A A、B B二级二级1 14mm 4mm（75mm75mm）；）；AA AA、A A、B B三级三级1 16mm 6mm（100mm100mm）；）；AA AA、A A、B B三级三级4 48mm 8mm（125mm125mm）；）；AA AA、A A、B B三级三级应用：应用：o50mm50mm、75mm75mm、主要用于加工内齿轮；、主要用于加工内齿轮；o100mm100mm和和125mm125mm主要用于加工外齿轮；主要用于加工外齿轮；o还可用于加工塔形、双联直齿轮。还可用于加工塔形、双联直齿轮。3 3型锥柄直齿插齿刀型锥柄直齿插齿刀 规格：规格：有有25mm25mm和和38mm38mm两种两种加工模数：加工模数：25mm m25mm m1 12.75mm2.75mm（以及（以及0.30.31mm1mm）38mm m38mm m1 13.75mm3.75mm精度：精度：刀具标准中只规定有刀具标准中只规定有A A、B B两种精度两种精度直径较小，整体结构形式。直径较小，整体结构形式。应用：应用：主要用于加工内齿轮以及小模数的外齿轮。主要用于加工内齿轮以及小模数的外齿轮。精度等级与实际应用选择：精度等级与实际应用选择：AAAA级：级：加工加工6 6级精度齿轮级精度齿轮A A 级级：加工：加工7 7级精度齿轮级精度齿轮B B级：级：加工加工8 8级精度齿轮级精度齿轮硬硬质质合合金金插插齿齿刀刀其它刀具：其它刀具：斜齿插齿刀：斜齿插齿刀：工作形式特点：与直齿加工相比，进给运动多工作形式特点：与直齿加工相比，进给运动多附加转动角度附加转动角度结构形式：结构形式：盘形和锥柄两种盘形和锥柄两种盘形：盘形：公称直径公称直径100 mm100 mm锥柄锥柄 ：公称直径公称直径38 mm38 mm，分度圆螺旋角：分度圆螺旋角：1515，2323两种两种人字齿插齿刀：人字齿插齿刀：加工无空刀槽的人字齿轮，加工无空刀槽的人字齿轮，结构：结构：盘形，两把一套，螺旋角相等，盘形，两把一套，螺旋角相等，3030，但旋向，但旋向相反。相反。公称直径：公称直径：100mm100mm、150mm150mm、180mm180mm粗加工插齿刀：预切齿轮用，可有较合适的角度，粗加工插齿刀：预切齿轮用，可有较合适的角度，效率较高。效率较高。复合插齿刀：复合插齿刀：有粗切齿和精切齿，插齿一周粗精均有粗切齿和精切齿，插齿一周粗精均可完成。可完成。修缘插齿刀；镶齿插齿刀。修缘插齿刀；镶齿插齿刀。第三节第三节 直齿插齿刀的切削刃及其前、后角直齿插齿刀的切削刃及其前、后角o直齿插齿刀的外形：直齿插齿刀的外形：o插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮产形齿轮直齿插齿直齿插齿刀切削刃的端面投影刀切削刃的端面投影就是被加工产形齿轮的端面齿就是被加工产形齿轮的端面齿形，形，必须是渐开线。必须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。“产形产形”齿轮的基圆直径：齿轮的基圆直径：d dbobomzmzo ocoscos插齿刀的切削刃形状：插齿刀的切削刃形状：一条顶刃（圆弧状）一条顶刃（圆弧状）两条侧刃（渐开线状）两条侧刃（渐开线状）插齿刀后角的形成：插齿刀后角的形成：顶刃后角的形成顶刃后角的形成：顶后刀面做成圆锥面：顶后刀面做成圆锥面侧刃后角的形成：侧刃后角的形成：侧后刀面做成渐开线螺旋面（左边侧后刀面做成渐开线螺旋面（左边刃向右旋为右螺旋面，右边刃向左旋为左螺旋面）刃向右旋为右螺旋面，右边刃向左旋为左螺旋面）刃磨与齿形变化：刃磨与齿形变化：插齿刀磨钝后，插齿刀磨钝后，需磨前刀面需磨前刀面，这时整个齿廓发生，这时整个齿廓发生变化（变小和窄），为保证齿形，这时应将齿根变化（变小和窄），为保证齿形，这时应将齿根也均匀的向轴线平移。实质是不同变位系数的变也均匀的向轴线平移。实质是不同变位系数的变位齿轮。位齿轮。变位系数变化（刃磨后不同端剖面截形）变位系数变化（刃磨后不同端剖面截形）：正变位正变位零变位零变位负变位负变位*插齿刀有插齿刀有顶刃后角和顶刃后角和 侧刃后角，侧刃后角，重磨后顶圆直重磨后顶圆直径和分圆齿厚减小。径和分圆齿厚减小。不同端剖面应是变位量不同端剖面应是变位量不同的变位齿轮，新刀不同的变位齿轮，新刀变位量最大，重磨后逐变位量最大，重磨后逐渐减小。渐减小。变位量为零的变位量为零的O-OO-O端剖端剖面面称为称为插齿刀的原始剖面，插齿刀的原始剖面，具有标准齿形。具有标准齿形。插齿刀实质上是个插齿刀实质上是个变位齿轮变位齿轮齿顶后角：齿顶后角：齿顶高：齿顶高：齿根高：齿根高：顶圆半径：顶圆半径：根圆半径：根圆半径：任意端剖面的变位系数任意端剖面的变位系数 x x0 0=b b0 0tgtgp p/m m有关剖面齿形的几何参数得计算：有关剖面齿形的几何参数得计算：任意剖面的分圆齿厚任意剖面的分圆齿厚 s0=s02 b0tg0 又又 s0=s02 x0 m tg tg0=x0 m tg/b0=tgtgp标准直齿插齿刀顶刃后角标准直齿插齿刀顶刃后角p p=6=6,侧刃后角侧刃后角c c 2 2,顶刃前顶刃前角角p p=55,侧刃投影不是渐开线，齿形角修正侧刃投影不是渐开线，齿形角修正(201014.5)(201014.5)第四节第四节 正前角插齿刀的齿形误差及其修正计算正前角插齿刀的齿形误差及其修正计算起因：起因：为方便切削加工，改善切削效果，插齿刀需为方便切削加工，改善切削效果，插齿刀需从零前角做成正前角。从零前角做成正前角。方法：方法：只需将前刀面做成内锥面，锥面的底角即为只需将前刀面做成内锥面，锥面的底角即为正前角。正前角。P105 P105 图图7 75 5误差形成：误差形成：o插齿刀前角为插齿刀前角为00时，刀具端面廓形为标准的渐时，刀具端面廓形为标准的渐开线（无误差）开线（无误差）o插齿刀前角大于插齿刀前角大于00时（正前角），由于后角的时（正前角），由于后角的形成要求侧后刀面做成渐开线螺旋面，且刀具侧形成要求侧后刀面做成渐开线螺旋面，且刀具侧刃曲线（空间曲线）与端面位置不平行，侧刃廓刃曲线（空间曲线）与端面位置不平行，侧刃廓形发生变化，这时就不是标准的渐开线了。形发生变化，这时就不是标准的渐开线了。（产生误差）（产生误差）误差形成后的影响：误差形成后的影响：插齿刀端面前角大于插齿刀端面前角大于00和后角大于和后角大于00时时（p p0 0 ，p p 0 0），插齿刀端面投影的齿形），插齿刀端面投影的齿形角角小于理论渐开线齿形角小于理论渐开线齿形角且数值不均匀且数值不均匀（刀齿顶处厚、根部薄），加工出的齿轮则根部（刀齿顶处厚、根部薄），加工出的齿轮则根部被过切、齿顶变宽。被过切、齿顶变宽。插齿刀误差修正方法：插齿刀误差修正方法：1.1.加大理论加大理论渐开线齿形角渐开线齿形角，则：，则：0 0则则 （标准值）（标准值）注：这仍改不了加工出的齿轮则根部薄过切、注：这仍改不了加工出的齿轮则根部薄过切、齿顶处厚现象。齿顶处厚现象。2.2.修缘、修根修缘、修根方法：调整侧后刀面形成的渐开线螺旋面，方法：调整侧后刀面形成的渐开线螺旋面，调整基圆柱直径、调整基圆柱螺旋角。调整基圆柱直径、调整基圆柱螺旋角。第五节第五节 插齿刀的切削角度插齿刀的切削角度 目的：目的：找出顶刃和和侧刃的合适角度找出顶刃和和侧刃的合适角度标准插齿刀顶刃处：标准插齿刀顶刃处：p p5 5 ，p p6 6（这里顶刃处正交平面（这里顶刃处正交平面P Po o等于切深平面等于切深平面P Pp p）一、直齿插齿刀的侧刃前角：一、直齿插齿刀的侧刃前角：实质：求出实质：求出o o 、o o数值即可数值即可但侧刃为一曲线，各点处但侧刃为一曲线，各点处ojoj 、ojoj数值不同，仅知数值不同，仅知道道p p 、p p值，故可利用值，故可利用ojoj 与与 p p 关系求解关系求解（类似车刀中不同剖面的任意角度之间的求解关系）（类似车刀中不同剖面的任意角度之间的求解关系）侧刃各点处侧刃各点处o o 数值计算公式：数值计算公式：tgtgojoj tg tgp p sin sinm m 各点处各点处ojoj 数值不同，它随数值不同，它随m m而变化，在齿根而变化，在齿根处较小，处较小，p p增大增大，ojoj增大增大。但但增加增加p p又会又会使刀具的强度削弱，降低刀具的耐用度，影响使刀具的强度削弱，降低刀具的耐用度，影响齿形精度齿形精度。二、直齿插齿刀的侧刃后角二、直齿插齿刀的侧刃后角类似前角的计算方法，也在与前角的同一平面中类似前角的计算方法，也在与前角的同一平面中测量，各点处测量，各点处ojoj 数值也不同，精确计算较麻数值也不同，精确计算较麻烦，简略认为侧刃的后角烦，简略认为侧刃的后角ojoj等于渐开线齿形面等于渐开线齿形面分圆柱螺旋角分圆柱螺旋角bobo计算公式：计算公式：tgtgoj oj tgtgbobotgtgo o cos cos化简后化简后 tgtgojoj tgtgp p sinsin侧刃上各点后角都相等。侧刃上各点后角都相等。第六节第六节 外啮合插齿刀加工齿轮时的校验外啮合插齿刀加工齿轮时的校验校验内容：校验内容：1.1.第一项校验第一项校验校验被加工齿轮副啮合时是否发校验被加工齿轮副啮合时是否发生过度曲线干涉生过度曲线干涉条件：插齿刀的渐开线齿形在与过渡曲线衔接的条件：插齿刀的渐开线齿形在与过渡曲线衔接的C C1 1点和点和C C2 2 点处的曲率半径点处的曲率半径C1C1和和C2C2 满足以下条件：满足以下条件：C1C1 k1k1 C2C2 k2k2 校验方法计算式：校验方法计算式：将有关参数带入将有关参数带入C1C1 k1k1 C2C2 k2 k2（z z1 1+z+z2 2)tgtg1212z z2 2tgtga2a2 （z z1 1+z+z0 0)tgtg1010z z0 0tgtga0a0（z z1 1+z+z2 2)tgtg1212z z1 1tgtga2a2 （z z2 2+z+z0 0)tgtg2020z z0 0tgtga0a0 一般同一把插齿刀加工一对标准齿轮，仅需要检验一般同一把插齿刀加工一对标准齿轮，仅需要检验小齿轮的过渡不与大齿轮齿角干涉即可。即只需小齿轮的过渡不与大齿轮齿角干涉即可。即只需校验小齿轮的过渡曲线。校验小齿轮的过渡曲线。2.2.第二项校验第二项校验校验齿轮是校验齿轮是否发生被根切否发生被根切原因：插齿刀前刀面磨去较多，使变位系数减小，原因：插齿刀前刀面磨去较多，使变位系数减小，加工齿轮时其齿角相对于齿轮运动的轨迹可能加工齿轮时其齿角相对于齿轮运动的轨迹可能侵入齿轮的理论减开线齿形内部，而使齿轮发侵入齿轮的理论减开线齿形内部，而使齿轮发生根切生根切 防止被根切条件：防止被根切条件：C1 C1 0 0 C2C2 0 0 3.3.第三项校验第三项校验校验齿轮校验齿轮是否发生被顶切是否发生被顶切（1)1)校验第一类顶切校验第一类顶切 由于变位系数减小，齿轮其齿角相对于插齿刀运由于变位系数减小，齿轮其齿角相对于插齿刀运动的轨迹插齿刀齿形内部，而被插齿刀将齿轮发动的轨迹插齿刀齿形内部，而被插齿刀将齿轮发生顶切。生顶切。防止顶切条件：防止顶切条件：k1k1 0 0 k1k1 0 0 （2 2）校验第二类顶切）校验第二类顶切 齿轮其齿顶角相对于插齿刀的根圆之间的径向齿轮其齿顶角相对于插齿刀的根圆之间的径向间隙小于零产生顶切间隙小于零产生顶切。防止顶切条件：防止顶切条件：C C1010 0 C 0 C20 20 0 0其中：其中：C C1010a0 a0 r ra1a1r rf0f0C C2020a0a0r ra2a2r rf0f0 插齿刀的刃磨插齿刀的刃磨 插齿刀用钝以后，只能刃磨它的前刀面插齿刀用钝以后，只能刃磨它的前刀面。插齿刀的前刀面是圆锥面，通常用圆柱砂轮插齿刀的前刀面是圆锥面，通常用圆柱砂轮的外圆进行刃磨。的外圆进行刃磨。第七节第七节 齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀的基本加工原理：齿轮滚刀的基本加工原理：借助于借助于空间交错轴螺旋齿轮的啮合原理加工空间交错轴螺旋齿轮的啮合原理加工齿轮，齿轮，滚刀的轴线与被切齿轮的轴线滚刀的轴线与被切齿轮的轴线不平行，不相交。不平行，不相交。运动形式运动形式:滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动复合运动(展成运动展成运动)。滚刀沿工件轴线垂直方。滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动。向的进给运动。滚直齿滚直齿1.avi1.avi，滚斜齿滚斜齿1.avi1.avi 齿轮滚刀相当于小齿轮，齿数少，齿很长，螺旋齿轮滚刀相当于小齿轮，齿数少，齿很长，螺旋角大（角大（80809090度），最后演变为蜗杆。度），最后演变为蜗杆。滚刀结构：滚刀结构：开有轴向槽，形成滚刀的前刀开有轴向槽，形成滚刀的前刀面及容屑槽；面及容屑槽；前刀面倾斜磨削，形成前角；前刀面倾斜磨削，形成前角；经过铲齿背，形成顶后刀面和经过铲齿背，形成顶后刀面和后角；铲出侧后刀面。后角；铲出侧后刀面。每一刀齿具有每一刀齿具有“四面、三刃、四面、三刃、两尖两尖”的几何结构。的几何结构。为了保证正确加工，滚刀的为了保证正确加工，滚刀的三个切削刃都必须位于基本三个切削刃都必须位于基本蜗杆蜗杆上。上。基本蜗杆多为右旋基本蜗杆多为右旋的，也有左旋的。的，也有左旋的。滚刀是一个开出容屑槽和切削刃滚刀是一个开出容屑槽和切削刃的单头（多头）螺旋齿轮，即的单头（多头）螺旋齿轮，即蜗杆蜗杆，通常称其为，通常称其为滚刀的基本滚刀的基本蜗杆蜗杆该蜗杆的该蜗杆的法向模数和压力角法向模数和压力角分别分别等于被切齿轮的模数和压力角等于被切齿轮的模数和压力角。基本蜗杆种类：基本蜗杆种类：1.1.渐开线基本蜗杆：渐开线基本蜗杆：基本蜗杆螺纹表面为渐开螺旋面基本蜗杆螺纹表面为渐开螺旋面特点：特点：o加工出的齿形精度是理想的渐开线齿形；加工出的齿形精度是理想的渐开线齿形；o端剖面端剖面（垂直轴线的剖面）（垂直轴线的剖面）齿形齿形是是理想的渐开线理想的渐开线；o与基圆柱面相切的剖面齿形为斜角等于与基圆柱面相切的剖面齿形为斜角等于的直线；的直线；（注意：该剖面不过轴心线，与轴心线距离为基圆柱半径）（注意：该剖面不过轴心线，与轴心线距离为基圆柱半径）o轴线剖面内齿形是曲线轴线剖面内齿形是曲线，制造困难，不好测量。，制造困难，不好测量。2.2.阿基米德蜗杆：阿基米德蜗杆：实质为一螺杆，实质为一螺杆，基本蜗杆螺纹表面为阿基米德螺旋面。基本蜗杆螺纹表面为阿基米德螺旋面。特点：特点：o过过轴线剖面齿形为直线轴线剖面齿形为直线，制造方便，测量简单；，制造方便，测量简单；o轴向截形应与渐开线蜗杆齿形在分度圆处相切，即轴向截形应与渐开线蜗杆齿形在分度圆处相切，即齿形角应是渐开线蜗杆分度圆处的齿形角。齿形角应是渐开线蜗杆分度圆处的齿形角。o端剖面（垂直轴线的剖面）齿形是阿基米德线端剖面（垂直轴线的剖面）齿形是阿基米德线；o加工出的齿形精度可以较小。加工出的齿形精度可以较小。3.3.法向直廓蜗杆：法向直廓蜗杆：实质也为一螺杆，基本蜗杆螺纹表面实质也为一螺杆，基本蜗杆螺纹表面为法向直廓螺旋面为法向直廓螺旋面特点：特点：o加工工艺方便，用直线车刀在齿的某一法剖面中加加工工艺方便，用直线车刀在齿的某一法剖面中加工即可；工即可；o法剖面齿廓为直线法剖面齿廓为直线，测量简单；，测量简单；o端剖面（垂直轴线的剖面）齿形是延长渐开线端剖面（垂直轴线的剖面）齿形是延长渐开线；o加工出的齿形不是是理想的渐开线齿形，有误差；加工出的齿形不是是理想的渐开线齿形，有误差；o主要用于大模数、多头、螺旋槽滚刀或粗加工滚刀。主要用于大模数、多头、螺旋槽滚刀或粗加工滚刀。基本蜗杆参数基本蜗杆参数基本蜗杆相当于斜齿圆柱齿轮，故其参数同斜齿圆基本蜗杆相当于斜齿圆柱齿轮，故其参数同斜齿圆柱齿轮的参数和定义柱齿轮的参数和定义主要参数：主要参数：o基本蜗杆分度圆柱导程角：基本蜗杆分度圆柱导程角：o基本蜗杆法向分圆齿距；基本蜗杆法向分圆齿距；第八节第八节 齿轮滚刀的结构齿轮滚刀的结构一、齿轮滚刀的结构形式一、齿轮滚刀的结构形式1.1.整体滚刀整体滚刀o多用高速钢制造，套装式结构多用高速钢制造，套装式结构;硬质合金整体滚刀硬质合金整体滚刀较少，且多用于小模数；较少，且多用于小模数；o标准滚刀为右旋、单头标准滚刀为右旋、单头;螺旋升角较小，加工精度螺旋升角较小，加工精度较高；粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率较高；粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率o刀齿容屑槽分螺旋和直槽两种刀齿容屑槽分螺旋和直槽两种;o轴肩与内孔同心轴肩与内孔同心,装刀检测径跳多为零前角装刀检测径跳多为零前角;o顶刃后角顶刃后角101012,12,侧刃后角大约侧刃后角大约3.3.容屑槽形式容屑槽形式a.a.直槽零前角滚刀：直槽零前角滚刀：P114 P114 图图 7 715a15a刀具刀齿两侧的前角绝对值大小相等但正负号相反刀具刀齿两侧的前角绝对值大小相等但正负号相反刀齿两侧的强度不同，耐用度不同。刀齿两侧的强度不同，耐用度不同。直槽直槽 制造方便，制造方便，但左右侧刃前角不等，但左右侧刃前角不等，零度前角直槽滚刀零度前角直槽滚刀左侧刃前角小于零，左侧刃前角小于零，0 044时采用。时采用。螺旋槽螺旋槽 0 044时采用，时采用，为使左右侧刃前角相等，为使左右侧刃前角相等，让螺旋槽垂直于滚刀螺纹，让螺旋槽垂直于滚刀螺纹，即即k k=0 0 b.b.螺旋槽滚刀：螺旋槽滚刀：P114 P114 图图 7 715b15b刀具前刀面为螺旋槽，右旋刀为左螺旋槽，左旋刀刀具前刀面为螺旋槽，右旋刀为左螺旋槽，左旋刀为右螺旋槽；为右螺旋槽；螺旋角等于导程；螺旋角等于导程；刀齿两侧的前角大小相等螺旋槽零前角滚刀；刀齿两侧的前角大小相等螺旋槽零前角滚刀；刀齿刀具两侧的强度相同，耐用度一样。刀齿刀具两侧的强度相同，耐用度一样。2.2.镶齿滚刀镶齿滚刀齿轮模数较大时，做成镶齿结构。齿轮模数较大时，做成镶齿结构。特点：特点：o节省高速钢制造，硬质合金；节省高速钢制造，硬质合金；o能保证刀片的热处理性能；能保证刀片的热处理性能；o耐用度较高。耐用度较高。（3 3）硬质合金滚刀）硬质合金滚刀 用于小模数齿轮或精加工硬齿面齿轮，代用于小模数齿轮或精加工硬齿面齿轮，代替磨齿。替磨齿。常采用大的负前角，可达常采用大的负前角，可达30304545二、齿轮滚刀的直径二、齿轮滚刀的直径 （直径数值可自定）（直径数值可自定）直径大特点：直径大特点：分圆柱直径大，可减小齿形误差；分圆柱直径大，可减小齿形误差；能减少齿轮上的轴向波纹度能减少齿轮上的轴向波纹度刀齿数增加，减轻每个刀齿的切削负担；刀齿数增加，减轻每个刀齿的切削负担；可用较粗的心轴，提高轴的刚性；可用较粗的心轴，提高轴的刚性；浪费刀具材料。且制造安装不便；浪费刀具材料。且制造安装不便；滚齿机内部零件受到较大扭矩，冲击振动较大；滚齿机内部零件受到较大扭矩，冲击振动较大；增加切入长度和切入时间，影响效率。增加切入长度和切入时间，影响效率。直径数值的确定：直径数值的确定：d da0a022（t td/2+d/2+H+Hk k）三、齿轮滚刀长度三、齿轮滚刀长度要求：要求：滚刀端头的刀齿负荷不宜过重；滚刀端头的刀齿负荷不宜过重；必须完整包络出被加工齿轮的整个齿形；必须完整包络出被加工齿轮的整个齿形；各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长有充分的长有充分的“窜刀窜刀”长度，标准滚刀长度为导程的长度，标准滚刀长度为导程的45倍。倍。注意：注意：滚刀的最小长度、包络的最后的齿的厚度、刀头和刀尾滚刀的最小长度、包络的最后的齿的厚度、刀头和刀尾处的不完整齿、滚刀加工时的倾斜安置等。处的不完整齿、滚刀加工时的倾斜安置等。四、齿轮滚刀的切削锥四、齿轮滚刀的切削锥意义：意义：滚刀头部的刀齿负荷不宜过重；滚刀头部的刀齿负荷不宜过重；不能落在齿坯外；不能落在齿坯外；方法：方法：做出切削锥做出切削锥P117 P117 图图7-207-20o容屑槽容屑槽n直槽（槽直槽（槽/滚刀轴线）：适用于小螺旋升角滚刀滚刀轴线）：适用于小螺旋升角滚刀n螺旋槽（槽螺旋槽（槽滚刀轴线）适用于大螺旋升角滚刀滚刀轴线）适用于大螺旋升角滚刀o滚刀直径滚刀直径d d0 0和和螺旋升角螺旋升角0 0nd d0 0-螺旋升角螺旋升角0 0-滚刀的造形误差滚刀的造形误差圆周圆周齿数齿数nd d0 0太大太大-相同速度下转速相同速度下转速n-n-生产率生产率，刀坯刀坯锻造难度增大锻造难度增大制造困难，成本制造困难，成本，成本增加。精，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。加工滚刀适当增大直径。齿轮滚刀的头数齿轮滚刀的头数滚刀头数主要影响生产率和齿形精度滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。头数头数，0 0，造形误差，造形误差，RaRa，齿轮齿距精度，齿轮齿距精度o单头滚刀，单头滚刀，0 0小，造形误差小，包络刃数多，齿面小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁；光洁；o多头滚刀，多头滚刀，0 0大，造形误差大，但生产率高。双头大，造形误差大，但生产率高。双头比单头生产率提高比单头生产率提高30304040，三头比单头生产率提，三头比单头生产率提高高5050。o精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的用多头的第九节第九节 阿基米德齿轮滚刀的齿形误差阿基米德齿轮滚刀的齿形误差产生误差的原因：产生误差的原因：一个是渐开线蜗杆，另一个是阿基米德蜗杆一个是渐开线蜗杆，另一个是阿基米德蜗杆两者截形比较：两者截形比较：端面截形：端面截形：轴向截形：轴向截形：齿形误差的比较：齿形误差的比较：P118 P118 图图7 72121两种不同蜗杆加工出的齿轮齿形比较：两种不同蜗杆加工出的齿轮齿形比较：两者对应用的影响比较两者对应用的影响比较：（阿氏蜗杆相当于齿顶与齿根进行了修形）（阿氏蜗杆相当于齿顶与齿根进行了修形）干涉的可能：干涉的可能：出现的噪声和冲击；出现的噪声和冲击；强度比较：强度比较：计算结论：阿基米德蜗杆导程越小，则齿形误差计算结论：阿基米德蜗杆导程越小，则齿形误差越小越小实际应用：精加工使用大直径分圆阿基米德蜗杆实际应用：精加工使用大直径分圆阿基米德蜗杆第十节第十节 齿轮滚刀的合理使用齿轮滚刀的合理使用一、齿轮滚刀选用原则：一、齿轮滚刀选用原则：o滚刀滚刀法向模数与齿形角法向模数与齿形角与被加工齿轮与被加工齿轮相等相等o滚刀的滚刀的精度等级精度等级与被加工齿轮相等与被加工齿轮相等附：滚刀精度与被加工齿轮精度（与插刀不同）附：滚刀精度与被加工齿轮精度（与插刀不同）AAAA级：加工级：加工7 7级精度齿轮级精度齿轮A A 级：加工级：加工8 8级精度齿轮级精度齿轮B B级：加工级：加工9 9级精度齿轮级精度齿轮C C 级：加工级：加工1010级精度齿轮级精度齿轮二、齿轮滚刀的重磨：二、齿轮滚刀的重磨：滚刀的耐用度一般在滚刀的耐用度一般在200min200min400min400min之间，相当于粗加之间，相当于粗加工的磨损量工的磨损量VB=0.8VB=0.81mm1mm，这是时需要刃磨。，这是时需要刃磨。方法：方法：采用直母线的锥形砂轮重磨滚刀的前刀面。采用直母线的锥形砂轮重磨滚刀的前刀面。P119 P119 图图7-257-25砂轮锥母线方向过滚刀轴线。砂轮锥母线方向过滚刀轴线。三、重磨齿轮滚刀产生的误差与检验：三、重磨齿轮滚刀产生的误差与检验：o刃磨后必须保证前角不变；刃磨后必须保证前角不变；o前刀面径向性误差：前刀面径向性误差：P119 P119 图图7-26a,d7-26a,d（由于前刀面不过滚刀轴线，砂轮与滚刀的相对位置调整不（由于前刀面不过滚刀轴线，砂轮与滚刀的相对位置调整不准造成）准造成）o前刀面与滚刀的轴线的平行性误差：前刀面与滚刀的轴线的平行性误差：P119 P119 图图7-277-27（由于滚刀在磨刀机床安装不准造成）（由于滚刀在磨刀机床安装不准造成）o圆周齿距误差：圆周齿距误差：（由于磨刀机床分度不准造成）（由于磨刀机床分度不准造成）检验：检验：o检验前刀面径向性误差：检验前刀面径向性误差：P120 P120 图图7-28a,b7-28a,b又分为零前角和正前角两种刀角又分为零前角和正前角两种刀角（零前角前刀面径向性误差检验（零前角前刀面径向性误差检验P120 P120 图图7-28b 7-28b）o检验前刀面与滚刀轴线的平行性误差：检验前刀面与滚刀轴线的平行性误差：（直槽滚刀前刀面与滚刀轴线的平行性误差检验：（直槽滚刀前刀面与滚刀轴线的平行性误差检验：P120 P120 图图7-28c7-28c）o检验圆周齿距误差检验：检验圆周齿距误差检验：（P120 P120 图图7-28d7-28d）第十一节第十一节 蜗轮滚刀的结构与工作方式蜗轮滚刀的结构与工作方式蜗轮滚刀的结构：蜗轮滚刀的结构：根据尺寸大小分为根据尺寸大小分为套装式套装式与与整体式整体式两种两种蜗轮滚刀的工作原理：蜗轮滚刀的工作原理：模拟模拟“工作蜗杆工作蜗杆”的啮合过程的啮合过程满足：满足：啮合中心矩要求；啮合中心矩要求；轴线要求；轴线要求；总之蜗轮滚刀的基本参数必须与工作蜗杆相同总之蜗轮滚刀的基本参数必须与工作蜗杆相同（基本参数包括廓形、头数（基本参数包括廓形、头数 、旋向、导程等）、旋向、导程等）蜗轮滚刀是仅能加工一种蜗轮的专用刀具。蜗轮滚刀是仅能加工一种蜗轮的专用刀具。涡轮滚刀的进给方式：涡轮滚刀的进给方式：径向径给和轴向进给两种种方式径向径给和轴向进给两种种方式径向进给径向进给 P121 P121 图图7-307-30展成运动展成运动：蜗杆旋转一周，蜗轮转过齿数等于滚刀的头数：蜗杆旋转一周，蜗轮转过齿数等于滚刀的头数刀具沿蜗轮半径方向进给，逐渐切入直到规定的中心距。刀具沿蜗轮半径方向进给，逐渐切入直到规定的中心距。轴向进给轴向进给 P121 P121 图图7-317-31把刀具的轴线调整与蜗轮中心规定的距离，滚刀沿自己把刀具的轴线调整与蜗轮中心规定的距离，滚刀沿自己轴线方向进给，直至完全切入整个蜗轮，轴线方向进给，直至完全切入整个蜗轮，切入时仍需要必须的展成运动。切入时仍需要必须的展成运动。切向进给特点：切向进给特点：o加工表面较光滑（包络蜗轮的切线数目较多）加工表面较光滑（包络蜗轮的切线数目较多）o有切削锥，刀具的刀齿负荷均匀有切削锥，刀具的刀齿负荷均匀o滚刀耐用度高；滚刀耐用度高；o生产效率较低；生产效率较低；o需要专门的机床附件需要专门的机床附件切向刀架；切向刀架；o传动链较长会