模塊二金屬切削加工 課題七 齒輪加工

1、模塊二金屬切削加工模塊二金屬切削加工課題五課題五 齒輪加工齒輪加工知識點知識點技能點技能點一一. 課題分析課題分析 齒輪是機械傳動中的重要零件，它具有傳動比準確、傳動齒輪是機械傳動中的重要零件，它具有傳動比準確、傳動力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好等優(yōu)點，應用極為廣泛。隨力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好等優(yōu)點，應用極為廣泛。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對齒輪的傳動精度和圓周速度等方面的要求著科學技術(shù)的發(fā)展，對齒輪的傳動精度和圓周速度等方面的要求越來越高，因此，齒輪加工在機械制造業(yè)中占有重要的地位。越來越高，因此，齒輪加工在機械制造業(yè)中占有重要的地位。 一一. 相關(guān)知識相關(guān)知識1、齒形加工方法、齒形加工

2、方法（1）仿形法式）仿形法式（2）展成法（范成法）展成法（范成法） 用與被切齒輪的齒槽形狀相同或非常近似的刀用與被切齒輪的齒槽形狀相同或非常近似的刀具切出齒形的方法。如銑齒、成形法磨齒等。具切出齒形的方法。如銑齒、成形法磨齒等。 利用齒輪的嚙合原理加工齒輪。常用的展成法利用齒輪的嚙合原理加工齒輪。常用的展成法齒輪刀具：滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等齒輪刀具：滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等 銑齒是用成形銑刀在萬能臥式銑床上進行的。銑齒是用成形銑刀在萬能臥式銑床上進行的。（a）盤狀銑刀）盤狀銑刀 （b）指狀銑刀）指狀銑刀l銑刀裝在刀桿上旋轉(zhuǎn)作主運動，工件緊固在心軸上，心軸銑刀裝在刀桿上旋轉(zhuǎn)作主運動，工件緊固在

3、心軸上，心軸安裝在分度頭和尾座頂尖之間隨工作臺作直線進給運動。安裝在分度頭和尾座頂尖之間隨工作臺作直線進給運動。l每銑完一個齒槽，銑刀沿齒槽方向退回，用分度頭對工件每銑完一個齒槽，銑刀沿齒槽方向退回，用分度頭對工件進行分度，然后再銑下一個齒槽，直至加工出整個齒輪。進行分度，然后再銑下一個齒槽，直至加工出整個齒輪。盤狀銑刀盤狀銑刀 指狀銑刀指狀銑刀l 生產(chǎn)中，把同一模數(shù)的齒輪按齒數(shù)劃分成若干組，同一生產(chǎn)中，把同一模數(shù)的齒輪按齒數(shù)劃分成若干組，同一組只用一個刀號的銑刀加工。為了保證銑出的齒輪在嚙合組只用一個刀號的銑刀加工。為了保證銑出的齒輪在嚙合時不致卡住，各號銑刀的齒形是按該號范圍內(nèi)最小齒數(shù)齒時

4、不致卡住，各號銑刀的齒形是按該號范圍內(nèi)最小齒數(shù)齒輪的齒槽輪廓制作的。為此，各號銑刀加工范圍內(nèi)的齒輪輪的齒槽輪廓制作的。為此，各號銑刀加工范圍內(nèi)的齒輪除最小齒數(shù)的外，其它齒數(shù)的齒輪，只能獲得近似的齒形，除最小齒數(shù)的外，其它齒數(shù)的齒輪，只能獲得近似的齒形，產(chǎn)生齒形誤差。產(chǎn)生齒形誤差。l另外銑床所用分度頭是通用附件，分度精度不高。另外銑床所用分度頭是通用附件，分度精度不高。刀刀 號號1 12 23 34 45 56 67 78 8加工的齒數(shù)加工的齒數(shù)范圍范圍1212131314141616171720202121252526263434353554545555134134135135以上以上（1 1

5、）成本較低）成本較低 齒輪銑刀結(jié)構(gòu)簡單，在普通的銑床上即齒輪銑刀結(jié)構(gòu)簡單，在普通的銑床上即可完成銑齒工作，銑齒的設備和刀具的費用較低。可完成銑齒工作，銑齒的設備和刀具的費用較低。（2 2）生產(chǎn)率低）生產(chǎn)率低 銑齒過程不是連續(xù)的，每銑一個齒，都銑齒過程不是連續(xù)的，每銑一個齒，都要重復消耗切入、切出、退刀和分度的時間。要重復消耗切入、切出、退刀和分度的時間。（3 3）齒形誤差較大，加工精度低。）齒形誤差較大，加工精度低。（4 4）銑齒不但可以加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪）銑齒不但可以加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪, ,還還可以加工齒條、錐齒輪及渦輪等?？梢约庸X條、錐齒輪及渦輪等。（5 5）適用

6、于單件小批生產(chǎn)或維修工作中加工精度不高的）適用于單件小批生產(chǎn)或維修工作中加工精度不高的低速齒輪。低速齒輪。（6 6）銑齒的加工精度為）銑齒的加工精度為9 9級或級或9 9級以下，齒面粗糙度值級以下，齒面粗糙度值R Ra a為為6.36.33.2m3.2m。 滾齒是利用齒輪滾刀在滾齒機上加工齒輪的輪齒，其滾齒是利用齒輪滾刀在滾齒機上加工齒輪的輪齒，其滾切原理是刀具和工件的運動相當于一對蝸桿與蝸輪的合滾切原理是刀具和工件的運動相當于一對蝸桿與蝸輪的合嚙原理。嚙原理。（三）滾齒（三）滾齒齒輪滾刀齒輪滾刀 滾刀相當于一個蝸桿，為了形成切削刃，在垂直滾刀相當于一個蝸桿，為了形成切削刃，在垂直于螺旋線的方

7、向，開出溝槽，并經(jīng)鏟齒，使刀具有前于螺旋線的方向，開出溝槽，并經(jīng)鏟齒，使刀具有前角和后角，成為齒輪滾刀。角和后角，成為齒輪滾刀。 1.1.主運動主運動 滾刀的旋轉(zhuǎn)運動。滾刀的旋轉(zhuǎn)運動。l2.2.分齒運動分齒運動 滾刀與齒坯之滾刀與齒坯之間強制保持一對螺旋齒輪嚙間強制保持一對螺旋齒輪嚙合運動關(guān)系的運動。合運動關(guān)系的運動。l分齒運動由滾齒機的傳動系分齒運動由滾齒機的傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)，齒坯的分度是連統(tǒng)來實現(xiàn)，齒坯的分度是連續(xù)的。續(xù)的。l3.3.垂直進給運動垂直進給運動 為切出整為切出整個齒寬，滾刀需要沿工件的個齒寬，滾刀需要沿工件的軸向作進給移動，即為垂直軸向作進給移動，即為垂直進給運動。進給運動。l

8、4.4.徑向進給運動。徑向進給運動。滾齒的切削運動滾齒的切削運動 l（1 1）滾刀的通用性好）滾刀的通用性好 一把滾刀可以加工與其一把滾刀可以加工與其模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。l（2 2）齒形精度及分度精度高）齒形精度及分度精度高 一般為一般為8-78-7級，級，RaRa值為值為3.23.20.8 m. 0.8 m. l（3 3）生產(chǎn)率高）生產(chǎn)率高 滾齒的整個切削過程是連續(xù)的。滾齒的整個切削過程是連續(xù)的。l一般比銑齒和插齒高一般比銑齒和插齒高. .l（4 4）加工成本高）加工成本高 滾齒需要專用機床滾齒需要專用機床, ,滾刀的滾刀的制作比銑刀、插齒刀困

9、難，價格較高。制作比銑刀、插齒刀困難，價格較高。l滾齒應用范圍較廣，可加工直齒、斜齒滾齒應用范圍較廣，可加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪等，但不能加工內(nèi)齒輪圓柱齒輪和蝸輪等，但不能加工內(nèi)齒輪和相距太近的多聯(lián)齒輪。和相距太近的多聯(lián)齒輪。l插齒插齒 則則是在插齒機上用是在插齒機上用插齒刀加工齒形的過程。插齒刀加工齒形的過程。l其原理是刀具和工件的其原理是刀具和工件的運動相當于一對圓柱齒運動相當于一對圓柱齒輪傳動。輪傳動。l插齒刀是一個是用高速插齒刀是一個是用高速鋼制造并磨出切削刃的鋼制造并磨出切削刃的齒輪齒輪 （四）插齒（四）插齒l1.1.主運動主運動 即插齒刀的上下往復直線運動。即插齒刀的上下往復直

10、線運動。向下為切削行程，向上的返回行程是空行向下為切削行程，向上的返回行程是空行程。程。l2.2.分齒運動分齒運動 插齒刀和齒坯之間被強制的插齒刀和齒坯之間被強制的嚙合運動，也稱為展成運動。保持一對傳嚙合運動，也稱為展成運動。保持一對傳動齒輪的速比關(guān)系，即：動齒輪的速比關(guān)系，即：n nw w/n/n0 0 = z= z0 0/z/zw wl3.3.徑向進給運動徑向進給運動 即插齒刀逐漸向工件中即插齒刀逐漸向工件中心移動的運動，以切出全齒高。當進給到心移動的運動，以切出全齒高。當進給到要求的深度時，徑向運動停止，分齒運動要求的深度時，徑向運動停止，分齒運動繼續(xù)進行，直到加工完成。繼續(xù)進行，直到加

11、工完成。l4.4.讓刀運動讓刀運動 為了避免插齒刀在返回行程為了避免插齒刀在返回行程中，刀齒的后刀面與工件的齒面發(fā)生摩擦，中，刀齒的后刀面與工件的齒面發(fā)生摩擦，插齒刀返回時，齒坯沿徑向讓開一段距離；插齒刀返回時，齒坯沿徑向讓開一段距離；當切削行程開始前，齒坯恢復原位，這種當切削行程開始前，齒坯恢復原位，這種運動即為讓刀運動。運動即為讓刀運動。插齒切削運動插齒切削運動 l（1 1）插齒和滾齒的精度相當，且都比銑）插齒和滾齒的精度相當，且都比銑齒高。齒高。l（2 2）插齒和滾齒選擇刀具時只要求刀具）插齒和滾齒選擇刀具時只要求刀具的模數(shù)和壓力角與被切齒輪一致，與齒數(shù)的模數(shù)和壓力角與被切齒輪一致，與齒

12、數(shù)無關(guān)（最少齒數(shù)無關(guān)（最少齒數(shù)z z1717）。）。l（3 3）插齒的生產(chǎn)率低于滾齒而高于銑齒。）插齒的生產(chǎn)率低于滾齒而高于銑齒。l插齒多用于加工滾齒難插齒多用于加工滾齒難以加工的內(nèi)齒輪、多聯(lián)以加工的內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪、帶臺階齒輪、扇齒輪、帶臺階齒輪、扇形齒輪、齒條及人字齒形齒輪、齒條及人字齒輪、端面齒盤等，但不輪、端面齒盤等，但不能加工蝸輪。能加工蝸輪。l剃齒是利用一對剃齒是利用一對交錯軸斜齒輪嚙交錯軸斜齒輪嚙合原理，在剃齒合原理，在剃齒機上機上“自由嚙合自由嚙合”的展成加工方法。的展成加工方法。（五）剃齒（五）剃齒 剃齒刀剃齒刀l工件用心軸裝在機床工作臺的工件用心軸裝在機床工作臺的兩頂尖之間

13、，可以自由轉(zhuǎn)動；兩頂尖之間，可以自由轉(zhuǎn)動；剃齒刀裝在機床主軸上并帶動剃齒刀裝在機床主軸上并帶動工件時而正轉(zhuǎn)，時而反轉(zhuǎn)，正工件時而正轉(zhuǎn)，時而反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時剃削輪齒的一個側(cè)面，反轉(zhuǎn)時剃削輪齒的一個側(cè)面，反轉(zhuǎn)時剃削輪齒的另一個側(cè)面。轉(zhuǎn)時剃削輪齒的另一個側(cè)面。l剃齒刀軸線與工件軸線間的夾剃齒刀軸線與工件軸線間的夾角為角為0 0。此時，剃齒刀在嚙合。此時，剃齒刀在嚙合點點A A的圓周速度的圓周速度v v0 0可分解為沿工可分解為沿工件圓周切線方向的分速度件圓周切線方向的分速度v vw w（使使工件旋轉(zhuǎn)）和沿工件軸線方向工件旋轉(zhuǎn)）和沿工件軸線方向的分速度的分速度v v（使齒面間產(chǎn)生相對使齒面間產(chǎn)生相對滑動）

14、使剃齒刀從工件上切下滑動）使剃齒刀從工件上切下發(fā)絲狀的極細切屑，從而提高發(fā)絲狀的極細切屑，從而提高齒形精度和降低表面粗糙度值。齒形精度和降低表面粗糙度值。 l剃齒主要用來對調(diào)質(zhì)和淬火前的直、斜齒圓柱齒輪進行精加工，剃齒主要用來對調(diào)質(zhì)和淬火前的直、斜齒圓柱齒輪進行精加工，剃齒的精度取決于剃齒刀的精度。剃齒精度可達剃齒的精度取決于剃齒刀的精度。剃齒精度可達7 76 6級，齒面級，齒面粗糙度粗糙度R Ra a值為值為0.80.80.2m0.2m。l剃齒生產(chǎn)率高，一般剃齒生產(chǎn)率高，一般2 24min4min鐘便可加工好一個齒輪。鐘便可加工好一個齒輪。l剃齒機結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也可把銑床等設備改裝成剃

15、齒機剃齒機結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也可把銑床等設備改裝成剃齒機使用。使用。l剃齒刀制造較困難，剃齒不便于加工雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪的小齒輪剃齒刀制造較困難，剃齒不便于加工雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪的小齒輪等，使剃齒的應用受到一定限制。等，使剃齒的應用受到一定限制。l剃齒通常用于大批大量生產(chǎn)中的齒輪齒形精加工，在汽車、拖剃齒通常用于大批大量生產(chǎn)中的齒輪齒形精加工，在汽車、拖拉機及機床制造等行業(yè)中應用很廣泛。拉機及機床制造等行業(yè)中應用很廣泛。 珩齒珩齒 ：用珩磨輪在珩齒機：用珩磨輪在珩齒機上進行齒形精加工的方法，上進行齒形精加工的方法，其原理和方法與剃齒相同。其原理和方法與剃齒相同。 珩齒時，珩磨輪高速旋轉(zhuǎn)珩齒時，珩磨輪

16、高速旋轉(zhuǎn)（1000r/min1000r/min2000r/min2000r/min）, ,同時沿齒向同時沿齒向和漸開線方向產(chǎn)生滑動進和漸開線方向產(chǎn)生滑動進行切削，珩齒過程具有剃行切削，珩齒過程具有剃削、磨削和拋光的精加工削、磨削和拋光的精加工的綜合作用，刀痕復雜、的綜合作用，刀痕復雜、細密。細密。（六）珩齒（六）珩齒l珩齒適用于消除淬火后的氧化皮和輕微磕碰而珩齒適用于消除淬火后的氧化皮和輕微磕碰而產(chǎn)生的齒面毛刺與壓痕，可有效地降低表面粗產(chǎn)生的齒面毛刺與壓痕，可有效地降低表面粗糙度和齒輪噪音，對齒形精度改善不大。珩齒糙度和齒輪噪音，對齒形精度改善不大。珩齒后的表面粗糙度值后的表面粗糙度值R Ra

17、 a為為0.40.40.2m0.2m。l因珩齒余量很小，約為因珩齒余量很小，約為0.01mm0.01mm0.02mm,0.02mm,且多且多為一次切除，生產(chǎn)率很高，一般珩磨一個齒輪為一次切除，生產(chǎn)率很高，一般珩磨一個齒輪只需只需1min1min左右。左右。 l磨齒：用砂輪在磨磨齒：用砂輪在磨齒機上對齒輪進行齒機上對齒輪進行精加工的方法。精加工的方法。l按磨齒原理：成形按磨齒原理：成形法磨齒和展成法磨法磨齒和展成法磨齒。齒。（七）磨齒（七）磨齒l將砂輪靠外圓處的兩側(cè)修整成與工件齒間將砂輪靠外圓處的兩側(cè)修整成與工件齒間相吻合的形狀，對已切削過的齒間進行磨相吻合的形狀，對已切削過的齒間進行磨削。每磨

18、完一齒后，進行分度，再磨下一削。每磨完一齒后，進行分度，再磨下一個齒。個齒。 l可在花鍵磨床或工具磨床上進行，設備費可在花鍵磨床或工具磨床上進行，設備費用較低。用較低。l生產(chǎn)率較高，比展成法磨齒高近生產(chǎn)率較高，比展成法磨齒高近10倍。倍。l但砂輪修整較復雜，且也存在一定的誤差。但砂輪修整較復雜，且也存在一定的誤差。l在磨齒過程中砂輪磨損不均以及機床的分在磨齒過程中砂輪磨損不均以及機床的分度誤差的影響，它的加工精度只能達到度誤差的影響，它的加工精度只能達到6級。級。l展成法磨齒：錐形砂輪磨齒和雙碟形砂輪磨齒。展成法磨齒：錐形砂輪磨齒和雙碟形砂輪磨齒。l展成法磨齒生產(chǎn)率低，但加工精度高，一般可達展成法磨齒生產(chǎn)率低，但加工精度高，一般可達4 4級，表面粗糙度級，表面粗糙度R Ra a值在值在0.40.40.2m0.2m。所以，實際。所以，實際生產(chǎn)中它是齒面要求淬火的高