齒輪加工刀具

1、1 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 1 齒輪加工方法： 齒輪傳動(dòng)：機(jī)械傳動(dòng)中最重要、最常用的一種傳動(dòng)副 齒輪加工精度：直接影響機(jī)械的傳動(dòng)精度、平穩(wěn)性、振動(dòng)、噪音等 按成型原理分： 成型法 展成法 2 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 一 成型法 刀具刃形按齒輪齒槽形狀和尺寸設(shè)計(jì) 加工精度取決于刃形精度 常用刀具：齒輪銑刀、拉刀（加工內(nèi)齒輪） 齒輪銑刀：盤(pán)銑刀：中、小模數(shù)，m 10 3 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 齒輪銑刀： 齒輪齒廓形狀不僅與m有關(guān)，還與z有關(guān)： 齒數(shù)z越小，基圓半徑越小，漸開(kāi)線曲率半 徑越小 因此，嚴(yán)格來(lái)講，相同模數(shù)，不同齒數(shù)的齒 輪所用的刀具是不一

2、樣的 為減少刀具規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)齒輪銑刀成套制造： m=0.88 ，8把一套 m=916，15把一套 4 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 齒輪銑刀： 每把刀加工一定的齒數(shù)范圍（見(jiàn)下表）： 刀具廓形按該齒數(shù)范圍內(nèi)的最小齒輪齒廓 設(shè)計(jì) 在加工其他齒數(shù)的齒輪時(shí)，會(huì)產(chǎn)生誤差： 齒頂、齒根變薄這種誤差是允許的 成型銑刀加工齒輪，還會(huì)產(chǎn)生分度誤差成型銑刀加工齒輪，還會(huì)產(chǎn)生分度誤差周節(jié)累計(jì)誤差，影響傳動(dòng)精度周節(jié)累計(jì)誤差，影響傳動(dòng)精度 5 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 2 展成法（范成法、包絡(luò)法） 刀具齒廓的包絡(luò)線（面）形成工件（齒輪）廓形 常用刀具：插齒刀、滾刀、剃齒刀 精度高，生產(chǎn)率高 6 第

3、七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 二 插齒原理與插齒刀： 1 插齒原理：模擬一對(duì)軸線平行的圓柱齒輪的嚙合（展成法） 屬于平面嚙合：嚙合可用端面齒形來(lái)代替 插齒刀：與被加工齒輪有相同的模數(shù)、壓力角（產(chǎn)形齒輪） 7 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 2 插齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)： 主運(yùn)動(dòng)：插齒刀上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比 圓周進(jìn)給量：分圓弧長(zhǎng)/往復(fù)一次 （徑向）切入運(yùn)動(dòng)：逐漸切到全齒深 在切到全齒深后，要使工件再轉(zhuǎn)一圈 以保證所有齒都加工到全齒深 徑向進(jìn)給量：切入深度/往復(fù)一次 讓刀運(yùn)動(dòng)：空行程時(shí)，為避免與工件摩擦和 干涉，工作臺(tái)有讓刀運(yùn)動(dòng) 8 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀

4、具 3 插齒刀的種類： （1）按結(jié)構(gòu)分： 盤(pán)形插齒刀：加工外齒輪或大直徑內(nèi)齒輪，應(yīng)用最多 碗形插齒刀：加工帶臺(tái)階或階梯的內(nèi)、外齒輪 錐柄插齒刀：加工小直徑內(nèi)齒輪 9 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 3 插齒刀的種類： （2）按加工對(duì)象分： 直齒插齒刀、斜齒插齒刀、人字齒插齒刀 內(nèi)插齒刀、外插齒刀 剃前插齒刀：留剃量 磨前插齒刀：留磨量 （3）按加工精度分： AA級(jí)加工6級(jí)齒輪 A級(jí)加工7級(jí)齒輪 B級(jí)加工8級(jí)齒輪 10 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 4 插齒刀的后刀面及后角 （1）對(duì)理想插齒刀的要求： 有正確的漸開(kāi)線齒形 有前、后角 有一定的重磨次數(shù)（壽命） 刀具重磨后仍能加工

5、出正確的工件齒形 （2）插齒刀的后角及插齒刀的本質(zhì)： 由、，插齒刀可以做成一個(gè)齒輪 刀刃：1條頂刃、2條側(cè)刃 11 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 頂刃后角p： 為形成頂刃后角，將頂后刀面磨成一外圓錐面 但：但： 重磨后齒高減小，使被加工齒輪齒高重磨后齒高減小，使被加工齒輪齒高 減小減小影響嚙合，不允許影響嚙合，不允許 側(cè)刃無(wú)后角側(cè)刃無(wú)后角 為保證重磨后插齒刀齒高不變，則齒根為保證重磨后插齒刀齒高不變，則齒根 也要傾斜同樣角度也要傾斜同樣角度 g= p 12 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 為形成側(cè)刃后角c，使圓柱剖面內(nèi)的齒厚逐漸變小 重磨后：重磨后： 齒頂、齒根直徑變小齒頂、

6、齒根直徑變小 但但m、 、Z不變不變 所以：所以： 重磨后的齒形應(yīng)為重重磨后的齒形應(yīng)為重 磨前齒形的變位齒形磨前齒形的變位齒形 即：即： 插齒刀各端剖面內(nèi)的插齒刀各端剖面內(nèi)的 齒形，相當(dāng)于齒形，相當(dāng)于m、 、 Z相同而變位系數(shù)不相同而變位系數(shù)不 同的一系列變位齒輪同的一系列變位齒輪 13 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 原始剖面：原始剖面：O-OO-O 變位系數(shù)：變位系數(shù)：x =0=0 分圓半徑、齒厚、分圓半徑、齒厚、 齒頂半徑、齒根半徑齒頂半徑、齒根半徑 等均為標(biāo)準(zhǔn)值等均為標(biāo)準(zhǔn)值 A-AA-A剖面：剖面： 正變位正變位 xm 00 0 tan tan cbb m x b mx p p

7、 所以：所以：x 隨隨b0線性變化線性變化 O-OO-O剖面以前（下）：剖面以前（下）：正變位；正變位；O-OO-O剖面以后（上）：剖面以后（上）：負(fù)變位；負(fù)變位； 14 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 插齒刀的本質(zhì)：插齒刀的本質(zhì)： 各端剖面內(nèi)是基圓相同，而變位系數(shù)成線性變化的變位齒輪 xm 15 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 （3 3）插齒刀的側(cè)刃后角及側(cè)后刀面）插齒刀的側(cè)刃后角及側(cè)后刀面 側(cè)后刀面 0 s 0 s 如圖，作刀齒的如圖，作刀齒的分圓分圓 柱面柱面展開(kāi)圖展開(kāi)圖 010 00 0 0 tan tan 22 tan2 2 2 bcmcb xm sss xm m s

8、 m s 齒厚隨齒厚隨b0 0線性變化線性變化 16 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 0 s 0 s 齒厚隨齒厚隨b0 0線性變化線性變化 齒側(cè)面與分圓柱面的齒側(cè)面與分圓柱面的 交線在展開(kāi)圖上成斜交線在展開(kāi)圖上成斜 直線直線 卷成圓柱面，斜直線卷成圓柱面，斜直線 成螺旋線成螺旋線 所以：所以： 插齒刀的分圓柱面與齒插齒刀的分圓柱面與齒 側(cè)面的交線為螺旋線側(cè)面的交線為螺旋線 左右側(cè)面螺旋方向相反左右側(cè)面螺旋方向相反 所以：所以：插齒刀的齒側(cè)面為插齒刀的齒側(cè)面為漸開(kāi)螺旋面漸開(kāi)螺旋面 漸開(kāi)螺旋面：漸開(kāi)螺旋面：斷面截形為漸開(kāi)線的螺旋面斷面截形為漸開(kāi)線的螺旋面 左側(cè)面：左側(cè)面：右旋；右旋；右側(cè)面

9、：右側(cè)面：左旋左旋 17 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 漸開(kāi)螺旋面的形成：漸開(kāi)螺旋面的形成： 0b b r A B C D FE F E 梯形梯形ABCDABCD與基圓柱保持純滾動(dòng)，其與基圓柱保持純滾動(dòng)，其 斜邊斜邊ABAB的軌跡，便為漸開(kāi)螺旋面的軌跡，便為漸開(kāi)螺旋面 直線直線ABAB與基圓柱軸線的夾角便為漸與基圓柱軸線的夾角便為漸 開(kāi)螺旋面的開(kāi)螺旋面的基圓柱螺旋角基圓柱螺旋角b0 平面平面ABCDABCD即為漸開(kāi)螺旋面的即為漸開(kāi)螺旋面的法平面法平面 18 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 插齒刀漸開(kāi)螺旋面的分圓螺旋角：插齒刀漸開(kāi)螺旋面的分圓螺旋角： tantantan tan

10、 tan 2 tan 0 0 00 0 p p b xm b xm b s 0 s 0 s 19 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 側(cè)刃后角側(cè)刃后角c： 0b b r A B C D FE F E 主剖面：主剖面：P P0 0 平面平面ABCDABCD即即 是主平面是主平面 由右圖可以看出，由右圖可以看出， 側(cè)刃上任意一點(diǎn)側(cè)刃上任意一點(diǎn)B B的的 后角均為后角均為 b0 b0 插齒刀任意點(diǎn)的側(cè)刃后角在側(cè)刃的主剖面內(nèi)測(cè)量，插齒刀任意點(diǎn)的側(cè)刃后角在側(cè)刃的主剖面內(nèi)測(cè)量，側(cè)刃各側(cè)刃各 點(diǎn)處的側(cè)刃后角點(diǎn)處的側(cè)刃后角相等，等于漸開(kāi)螺旋面的基圓柱螺旋角相等，等于漸開(kāi)螺旋面的基圓柱螺旋角 20 第七章第

11、七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 5 插齒刀的前刀面及前角 為得到前角，將插齒刀的前刀面做成與插齒刀同軸 線的內(nèi)錐面。 頂刃前角p：內(nèi)錐面的錐面底角 標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀：標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀：p = 5= 5 21 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 6 插齒刀的齒形修正 前面講到：插齒刀由齒輪變化而來(lái)，因此，其端面 齒形應(yīng)為正確的漸開(kāi)線。 在有了頂刃前角p之后，會(huì)怎樣？會(huì)怎樣？ 插齒刀主運(yùn)動(dòng)：往復(fù)運(yùn)動(dòng)插齒刀主運(yùn)動(dòng)：往復(fù)運(yùn)動(dòng) 在展成運(yùn)動(dòng)中起實(shí)際包絡(luò)作用還是刀具的端截形嗎？在展成運(yùn)動(dòng)中起實(shí)際包絡(luò)作用還是刀具的端截形嗎？ 在展成運(yùn)動(dòng)中起實(shí)際包絡(luò)作用的是在展成運(yùn)動(dòng)中起實(shí)際包絡(luò)作用的是刀刃在端面內(nèi)的投影刀刃在

12、端面內(nèi)的投影！ 22 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 刀刃在端面內(nèi)的投影：刀刃在端面內(nèi)的投影： I I II II III III p p 刀刃在端面刀刃在端面 內(nèi)的投影內(nèi)的投影 已不是正確的漸開(kāi)線已不是正確的漸開(kāi)線 特征：特征： 齒形角變小齒形角變小 分圓齒厚變窄分圓齒厚變窄 若保證分圓齒厚不變，若保證分圓齒厚不變， 則齒頂變厚，齒根變窄則齒頂變厚，齒根變窄 要進(jìn)行齒形修正！要進(jìn)行齒形修正！ 23 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 7 插齒刀的齒形修正 i f 修正方法： 增大插齒刀端面齒形的齒形角，使刀刃在端面內(nèi)投影的分圓 齒形角等于標(biāo)準(zhǔn)齒形角 理論齒形理論齒形 實(shí)際齒形實(shí)際

13、齒形 a f 分圓分圓 修正后，刀具側(cè)刃投影如右圖修正后，刀具側(cè)刃投影如右圖 實(shí)際投影齒形在理論齒形外側(cè)實(shí)際投影齒形在理論齒形外側(cè) 齒形誤差會(huì)使被加工齒輪產(chǎn)生：齒形誤差會(huì)使被加工齒輪產(chǎn)生： 修緣：修緣：齒頂過(guò)切齒頂過(guò)切 修根：修根：齒根過(guò)切齒根過(guò)切 實(shí)際嚙合中形成實(shí)際嚙合中形成鼓形接觸鼓形接觸提高潤(rùn)滑效果提高潤(rùn)滑效果 24 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 三 滾齒原理與齒輪滾刀： 滾齒原理與滾刀的實(shí)質(zhì)： 前面講到，插齒原理： 模擬一對(duì)軸線平行的圓柱齒輪的嚙合（展成法） 屬于平面嚙合：嚙合可用端面齒形來(lái)代替 滾齒原理：模擬交叉軸的斜齒輪嚙合（展成法） 滾刀：斜齒輪（可以和直齒輪、斜齒輪嚙

14、合） 屬于螺旋齒輪嚙合 25 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： 滾齒：2個(gè)斜齒輪嚙合 若一個(gè)斜齒輪做成： 螺旋角很大（螺旋升角很?。?齒數(shù)很少（z=1,2） 齒寬很大（長(zhǎng)） （漸開(kāi)線蝸桿）（漸開(kāi)線蝸桿） 蝸桿蝸桿 26 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： 蝸桿（斜齒輪）和蝸桿（斜齒輪）和 另一個(gè)齒輪只能?chē)Я硪粋€(gè)齒輪只能?chē)?合，無(wú)法進(jìn)行加工合，無(wú)法進(jìn)行加工 27 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： 若將蝸桿變成刀具，則需：若將蝸桿變成刀具，則需： (1)(1)開(kāi)槽：容屑槽，形成前刀面、刀齒開(kāi)槽：容屑槽，形成前刀面、刀齒 28 第七章第七章

15、齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： 若將蝸桿變成刀具，則需：若將蝸桿變成刀具，則需： (1)(1)開(kāi)槽：容屑槽，形成前刀面、刀齒開(kāi)槽：容屑槽，形成前刀面、刀齒 29 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： 若將蝸桿變成刀具，則需：若將蝸桿變成刀具，則需： (2)(2)鏟背：形成后角鏟背：形成后角 30 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： (2)(2)鏟背：形成后角鏟背：形成后角 31 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 滾刀的實(shí)質(zhì)： 螺旋角0很大（8687）、齒數(shù)很少（z0=1,2）， 且開(kāi)槽、鏟背的斜齒輪 刀刃處于原來(lái)的蝸桿表面上刀刃處于原來(lái)的蝸桿表面

16、上 基本蝸桿：基本蝸桿：刀刃所處的蝸桿刀刃所處的蝸桿 32 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 2 滾齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)： 主運(yùn)動(dòng)：滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比（展成） 軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：滾刀沿工件軸向進(jìn)給 目的：切出全齒深， 軸向進(jìn)給量f：mm/齒輪每轉(zhuǎn) 精加工時(shí)，f 要?。ㄓ绊懘植诙龋?差動(dòng)運(yùn)動(dòng)：加工斜齒輪時(shí)，由于軸向進(jìn)給， 使工件多轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)一定的弧度 滾齒機(jī)靠掛輪實(shí)現(xiàn)差動(dòng)差動(dòng)系統(tǒng) 33 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 3 滾刀的種類： （1）按結(jié)構(gòu)分： 整體式：高速鋼，分套裝、帶柄（小直徑時(shí)）兩種 焊接式：將硬質(zhì)合金刀齒焊接到刀體上 機(jī)夾式：將硬質(zhì)合金、高速鋼刀片夾持在

17、刀體上 整體式整體式 機(jī)夾式機(jī)夾式 34 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 3 滾刀的種類： （2）按刀具材料分： 高速鋼 硬質(zhì)合金 （3）按加工精度分： AAA級(jí)加工6級(jí)齒輪 AA級(jí)加工7級(jí)齒輪 A級(jí)加工8級(jí)齒輪 B級(jí)加工9級(jí)齒輪 C級(jí)加工10級(jí)齒輪 35 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 4 三種基本蝸桿： （1）阿基米德蝸桿： 形成：xoz平面內(nèi)，直線AB與x軸夾角Z0， AB沿z軸做螺旋運(yùn)動(dòng)，其軌跡便為 阿基米德螺旋面 ABAB與與z z軸相交軸相交 蝸桿軸剖面內(nèi)為直線齒形蝸桿軸剖面內(nèi)為直線齒形ABAB 端剖面內(nèi)齒形：阿基米德螺線端剖面內(nèi)齒形：阿基米德螺線 x Z0 Z y

18、 B B A A 36 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 4 三種基本蝸桿： （2）法向直廓蝸桿： 法剖面（與分圓螺旋線垂直）內(nèi)齒形法剖面（與分圓螺旋線垂直）內(nèi)齒形直線直線 端剖面內(nèi)齒形端剖面內(nèi)齒形延長(zhǎng)漸開(kāi)線延長(zhǎng)漸開(kāi)線 形成：直線AB與圓柱rH相切， 且與xoy平面保持夾角xy， AB繞z軸做螺旋運(yùn)動(dòng)，其軌跡便為 法向直廓螺旋面 圓柱圓柱r rh h準(zhǔn)圓柱準(zhǔn)圓柱 x xy Z y B B A A rH 37 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 （3）漸開(kāi)線蝸桿 0b b r A B C D FE F E 梯形梯形ABCDABCD與基圓柱保持純滾動(dòng)，其與基圓柱保持純滾動(dòng)，其 斜邊斜邊A

19、BAB的軌跡，便為漸開(kāi)螺旋面的軌跡，便為漸開(kāi)螺旋面 直線直線ABAB與基圓柱軸線的夾角便為漸與基圓柱軸線的夾角便為漸 開(kāi)螺旋面的開(kāi)螺旋面的基圓柱螺旋角基圓柱螺旋角b0 平面平面ABCDABCD即為漸開(kāi)螺旋面的即為漸開(kāi)螺旋面的法平面法平面 圓柱圓柱r rh h基圓柱基圓柱 38 第七章第七章 齒輪加工刀具齒輪加工刀具 5 常用的滾刀基本蝸桿 理論上，滾刀的基本蝸桿應(yīng)為漸開(kāi)線蝸桿 但：漸開(kāi)線蝸桿的軸向、法向齒形均不是直線， 生產(chǎn)中難以檢查滾刀齒形 滾刀近似造型：用近似漸開(kāi)線蝸桿做滾刀的基本蝸桿 一般采用：阿基米德蝸桿：一般采用：阿基米德蝸桿： 齒形簡(jiǎn)單、檢查方便、可徑向鏟齒（鏟背）、造型誤差小。齒形簡(jiǎn)單、檢查方便、可徑向鏟齒（鏟背）、造型誤差小。 目前我國(guó)工具廠