齒輪加工刀具

第七章齒輪加工刀具

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1第七章齒輪加工刀具

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：盤銑刀：中、小模數(shù)，m<10～15

指狀銑刀：大模數(shù)，m>102第七章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樣的為減少刀具規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)齒輪銑刀成套制造：

m=0.8～8，8把一套

m=9～16，15把一套3第七章齒輪加工刀具齒輪銑刀：每把刀加工一定的齒數(shù)范圍（見下表）：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——周節(jié)累計(jì)誤差，影響傳動(dòng)精度4第七章齒輪加工刀具

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5第七章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）6第七章齒輪加工刀具

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)7第七章齒輪加工刀具

3插齒刀的種類：（1）按結(jié)構(gòu)分：①盤形插齒刀：加工外齒輪或大直徑內(nèi)齒輪，應(yīng)用最多②碗形插齒刀：加工帶臺(tái)階或階梯的內(nèi)、外齒輪③錐柄插齒刀：加工小直徑內(nèi)齒輪8第七章齒輪加工刀具

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9第七章齒輪加工刀具

4插齒刀的后刀面及后角（1）對(duì)理想插齒刀的要求：①有正確的漸開線齒形②有前、后角③有一定的重磨次數(shù)（壽命）④刀具重磨后仍能加工出正確的工件齒形（2）插齒刀的后角及插齒刀的本質(zhì)：

由①、③，插齒刀可以做成一個(gè)齒輪刀刃：1條頂刃、2條側(cè)刃10第七章齒輪加工刀具頂刃后角αp：為形成頂刃后角，將頂后刀面磨成一外圓錐面但：①重磨后齒高減小，使被加工齒輪齒高減小——影響嚙合，不允許②側(cè)刃無(wú)后角為保證重磨后插齒刀齒高不變，則齒根也要傾斜同樣角度——αg=αp11第七章齒輪加工刀具為形成側(cè)刃后角αc，使圓柱剖面內(nèi)的齒厚逐漸變小

重磨后：齒頂、齒根直徑變小但m、α、Z不變所以：重磨后的齒形應(yīng)為重磨前齒形的變位齒形即：插齒刀各端剖面內(nèi)的齒形，相當(dāng)于m、α、Z相同而變位系數(shù)不同的一系列變位齒輪12第七章齒輪加工刀具原始剖面：O-O

變位系數(shù)：x=0分圓半徑、齒厚、齒頂半徑、齒根半徑等均為標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)-A剖面：正變位xm所以：x隨b0線性變化O-O剖面以前（下）：正變位；O-O剖面以后（上）：負(fù)變位；13第七章齒輪加工刀具插齒刀的本質(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

xm14第七章齒輪加工刀具（3）插齒刀的側(cè)刃后角及側(cè)后刀面①側(cè)后刀面

如圖，作刀齒的分圓柱面展開圖齒厚隨b0線性變化15第七章齒輪加工刀具齒厚隨b0線性變化齒側(cè)面與分圓柱面的交線在展開圖上成斜直線卷成圓柱面，斜直線成螺旋線所以：插齒刀的分圓柱面與齒側(cè)面的交線為螺旋線左右側(cè)面螺旋方向相反所以：插齒刀的齒側(cè)面為漸開螺旋面

漸開螺旋面：斷面截形為漸開線的螺旋面左側(cè)面：右旋；右側(cè)面：左旋16第七章齒輪加工刀具漸開螺旋面的形成：ABCDFEF′E′梯形ABCD與基圓柱保持純滾動(dòng)，其斜邊AB的軌跡，便為漸開螺旋面直線AB與基圓柱軸線的夾角便為漸開螺旋面的基圓柱螺旋角βb0平面ABCD即為漸開螺旋面的法平面17第七章齒輪加工刀具插齒刀漸開螺旋面的分圓螺旋角：18第七章齒輪加工刀具②側(cè)刃后角αc：ABCDFEF′E′主剖面：P0平面ABCD即是主平面由右圖可以看出，側(cè)刃上任意一點(diǎn)B的后角均為βb0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)刃各點(diǎn)處的側(cè)刃后角 相等，等于漸開螺旋面的基圓柱螺旋角19第七章齒輪加工刀具

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γp：內(nèi)錐面的錐面底角標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀：γp=5°20第七章齒輪加工刀具

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)為正確的漸開線。在有了頂刃前角γp之后，會(huì)怎樣？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)作用的是刀刃在端面內(nèi)的投影??！21第七章齒輪加工刀具刀刃在端面內(nèi)的投影：IIIIIIIIIIIIαpγp刀刃在端面內(nèi)的投影已不是正確的漸開線特征：①齒形角變小②分圓齒厚變窄若保證分圓齒厚不變，則齒頂變厚，齒根變窄要進(jìn)行齒形修正！22第七章齒輪加工刀具

7插齒刀的齒形修正修正方法：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)齒形角理論齒形實(shí)際齒形分圓修正后，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)齒形誤差會(huì)使被加工齒輪產(chǎn)生：修緣：齒頂過切

修根：齒根過切實(shí)際嚙合中形成鼓形接觸——提高潤(rùn)滑效果23第七章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、斜齒輪嚙合）屬于螺旋齒輪嚙合

24第七章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β很大（螺旋升角λ很小）齒數(shù)很少（z=1,2）齒寬很大（長(zhǎng)）（漸開線蝸桿）蝸桿λ25第七章齒輪加工刀具滾刀的實(shí)質(zhì)：蝸桿（斜齒輪）和另一個(gè)齒輪只能嚙合，無(wú)法進(jìn)行加工26第七章齒輪加工刀具滾刀的實(shí)質(zhì)：若將蝸桿變成刀具，則需：

(1)開槽：容屑槽，形成前刀面、刀齒27第七章齒輪加工刀具滾刀的實(shí)質(zhì)：若將蝸桿變成刀具，則需：

(1)開槽：容屑槽，形成前刀面、刀齒28第七章齒輪加工刀具滾刀的實(shí)質(zhì)：若將蝸桿變成刀具，則需：

(2)鏟背：形成后角29第七章齒輪加工刀具滾刀的實(shí)質(zhì)：

(2)鏟背：形成后角30第七章齒輪加工刀具滾刀的實(shí)質(zhì)：螺旋角β0很大（86～87o）、齒數(shù)很少（z0=1,2），且開槽、鏟背的斜齒輪刀刃處于原來(lái)的蝸桿表面上基本蝸桿：刀刃所處的蝸桿31第七章齒輪加工刀具

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┎顒?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)32第七章齒輪加工刀具

3滾刀的種類：（1）按結(jié)構(gòu)分：①整體式：高速鋼，分套裝、帶柄（小直徑時(shí)）兩種②焊接式：將硬質(zhì)合金刀齒焊接到刀體上③機(jī)夾式：將硬質(zhì)合金、高速鋼刀片夾持在刀體上整體式機(jī)夾式33第七章齒輪加工刀具

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34第七章齒輪加工刀具

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αZ0，

AB沿z軸做螺旋運(yùn)動(dòng)，其軌跡便為阿基米德螺旋面∵AB與z軸相交∴蝸桿軸剖面內(nèi)為直線齒形——AB端剖面內(nèi)齒形：阿基米德螺線xαZ0ZyBA35第七章齒輪加工刀具

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——直線端剖面內(nèi)齒形——延長(zhǎng)漸開線形成：直線AB與圓柱rH相切，

且與xoy平面保持夾角αxy，

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rh——準(zhǔn)圓柱xαxyZyBArH36第七章齒輪加工刀具（3）漸開線蝸桿ABCDFEF′E′梯形ABCD與基圓柱保持純滾動(dòng)，其斜邊AB的軌跡，便為漸開螺旋面直線AB與基圓柱軸線的夾角便為漸開螺旋面的基圓柱螺旋角βb0平面ABCD即為漸開螺旋面的法平面圓柱rh——基圓柱37第七章齒輪加工刀具

5常用的滾刀基本蝸桿理論上，滾刀的基本蝸桿應(yīng)為漸開線蝸桿但：漸開線蝸桿的軸向、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：用近似漸開線蝸桿做滾刀的基本蝸桿一般采用：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。目前我國(guó)工具廠供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀均采用阿基米德蝸桿法向直廓蝸桿：齒形復(fù)雜、難以保證制造精度、造型誤差大一般不采用近似滾刀造型，造成滾刀存在理論齒形誤差——加工精度低于插齒刀38第七章齒輪加工刀具

6滾刀的容屑槽與前刀面容屑槽的一個(gè)側(cè)面就是前刀面，它在滾刀端剖面內(nèi)的截形是直線39第七章齒輪加工刀具

6滾刀的容屑槽與前刀面前刀面在滾刀端剖面內(nèi)的截形是直線γp若該直線通過軸線，則γp=0o——零前角滾刀若γp>0o——正前角滾刀40第七章齒輪加工刀具

6滾刀的容屑槽與前刀面前刀面可以看成是一條直線的軌跡：沿軸線做直線運(yùn)動(dòng)——直槽前刀面是通過軸線的平面沿軸線做螺旋運(yùn)動(dòng)——螺旋槽前刀面是螺旋面41第七章