1、8-1 齿形加工方法一、齿形加工方法的概述齿轮的加工方法分无切削加工和切削加工两类1、无切削加工齿轮的无切削加工方法有铸造、热轧、冷挤、注塑等方法。无切削加工具有生产率高、材料消耗小和成本低等优点。2、切削加工对于有较高传动精度要求的齿轮来说，切削加工仍是目前主要的加工方法。通常要经过切削和磨削加工来获得所需的齿轮精度。根据所用的加工装备不同，齿轮的切削加工有铣齿、滚齿、插齿、刨齿、磨齿、剃齿、珩齿等多种方法二、齿形加工原理按齿轮轮廓的成形原理不同，齿轮的切削加工又可分为成形法和展成法两种1、成形法:是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿.盘状齿轮铣刀:为铲齿成形铣刀,其加工精度,生产
2、率都较低,但结构简单,成本低.刀具是旋转运动;铣刀眼齿轮坯的轴向移动。指状齿轮铣刀:加工模数较大齿轮.(m=10-100mm),如:直齿,斜圆柱齿,人字齿。2、范成法(包络法或展成法):是利用齿轮的啮合原理进行切削的,只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮,其加工精度和生产率比成形法高,因而应用也最广泛.采用范成法的加工齿轮的机床有滚齿机,插齿机,磨齿机,剃齿机和珩齿机等.3、齿轮精加工方法:剃齿,珩齿,磨齿,研齿。4、齿轮粗加工方法:铣齿,滚齿,插齿。5、齿轮刀具 齿轮刀具是用于切削齿轮齿形的刀具。齿轮刀具结构复杂，种类繁多。按其工作原理，可分为两大类。（1）成形法齿轮刀具 这类刀具
3、切削刃的廓形与被切齿轮齿槽的廓形相同或相似。常用的成形法齿轮刀具有：盘形齿轮铣刀，指状齿轮铣刀等。（2）展成法齿轮刀具 这类刀具是利用齿轮的啮合原理来加工齿轮的。加工时，刀具本身就相当于个齿轮，它与被切齿轮作无侧隙啮合，工件齿形由刀具切削刃在展成过程中逐渐切削包络而成。常用的展成法齿轮刀具有：齿轮滚轮刀、插齿刀、剃齿刀等。三、齿轮加工机床 在金属切削机床中,用来加工齿轮轮齿的机床称为齿轮加工机床。齿轮加工机床分为:圆柱齿轮加工机床主要由滚齿机、插齿机等。圆锥齿轮加工机床有加工直齿锥齿齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿齿轮的铣齿机。用来精加工齿轮齿面的机床有珩齿机、剃齿机和磨齿机等。8-
4、2 滚齿加工一、滚齿加工原理 滚齿加工过程实质上是一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动过程。在加工过程中，滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿圆柱齿轮，与被加工齿轮作空间啮合，滚刀的刀齿就将齿轮齿形逐渐包络出来。滚齿时，滚刀轴线与工件端面倾斜一定角度。滚刀的旋转运动为主运动。加工直齿轮时，滚刀每转一转，工件转过一个齿(当滚刀为单头时)或数个齿(当滚刀为多头时)，以形成展成运动，即圆周进给运动；为了在齿轮的全齿宽上切出牙齿，滚刀还需沿齿轮轴线方向进给。加工斜齿轮时，除上述运动外，还需给工件一个附加的转动，以形成斜齿轮的螺旋齿槽。二、齿轮滚刀1、滚刀基本蜗杆 齿轮滚刀相当于一个齿数很少、螺旋角很大，而且轮齿很长
5、的斜齿圆柱齿轮。为了使这个蜗杆能起到切削作用，需在其上开出几个容屑槽(直槽或螺旋槽)，形成很多较短的刀齿，因此而产生前刀面和切削刃。每个刀齿有两个侧刃和一个顶刃。滚刀的切削刃必须保持在蜗杆的螺旋面上，这个蜗杆就是滚刀的产形蜗杆，也称为滚刀的基本蜗杆。基本蜗杆有渐开线蜗杆和阿基米德蜗杆两种。在理论上，加工渐开线齿轮的齿轮滚刀基本蜗杆应该是渐开线蜗杆。渐开线蜗杆在其端剖面内的截形是渐开线，在其基圆柱的切平面内的截形是直线，但在轴剖面和法剖面内的截形都是曲线，这就使滚刀的制造和检验较为困难，因此，生产中一般采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆，作为齿轮滚刀的基本蜗杆。阿基米德蜗杆在轴剖面内的齿形为直线，而
6、法向直廓蜗杆则是在法则面内的齿形为直线三、滚刀的选用 用于加工基准压力角为 20 的渐开线齿轮的齿轮滚刀已经标准化了，均为阿基米德整体式滚刀，模数 m 110mm，单头，右旋，0 前角和直槽。选用齿轮滚刀时、应注意以下几点：(1)齿轮滚刀的基本参数(如模数、压力角、齿顶高系数等)应按被切齿轮的相同参数选取。齿轮滚刀的参数标注在其端面上。(2)齿轮滚刀的精度等级，应按被切齿轮的精度要求或工艺文件的规定选取。(3)齿轮换刀的旋向，应尽可能与被切齿轮的旋向相同，以减小滚刀的安装角度，避免产生切削振动，以提高加工精度和表面质量。滚切直齿轮，一般用右旋滚刀；滚切左旋齿轮，最好选用左旋滚刀。8-3 插齿加
7、工 插齿相当于一对圆柱齿轮相啮合。插齿的原理相当于一对圆柱齿轮相啮合，其中一个假想的齿轮是工件，另一个齿轮转化为磨有前角、后角而形成切削刃的刀具-插齿刀。插齿刀齿轮磨出前后角以形成切削刃，啮合运动包络线形成齿形 插齿刀的形状如同圆柱齿轮，但其具有前角、后角和切削刃。插齿时，它的切削刃随插齿机床的住复运动在空间形成一个渐开线齿轮，称为产形齿轮。展成运动一方面包络形成齿轮渐开线齿廓，另一方面又是切削时的圆周进给运动和连续的分齿运动。在开始切削时，还有径向进给运动，切到全齿深时径向进给运动自动停止。为了避免后刀面与工件的摩擦，插齿刀每次空行程退刀时，应有让刀运动。插齿刀是种展成法齿轮刀具，它可以用来
8、加工同模数、同压力角的任意齿数的齿轮；既可以加工标准齿轮，也可以加工变位齿轮。工艺特点：应用广加工直齿轮、多联齿轮、内齿轮，扇形齿轮、齿条精度 7 8 级，Ra1.6 往复运动，有空行程，刚度差，生产率较低多用于中小模数齿轮的加工 质量：运动多，传动链复杂，切向误差大传递运动准确性比滚齿低 插齿刀制造刃磨方便，精确，齿形误差小传递运动平稳性比滚齿高往复频繁，导轨磨损，刀具刚性差，齿向误差大承受载荷均匀性比滚齿差 轮齿被切削的次数多，即包络线多插齿齿面粗糙度 Ra 值较小硬质合金插齿刀加工淬硬齿轮，精度 6 7级，Ra0.4 0.8，工艺简单，成本低8-4 其他齿轮加工方法一、剃齿 1、剃齿原理
9、 剃齿加工原理相当于一对螺旋齿轮作双面无侧隙啮合的过程。剃齿刀是一个沿齿面齿高方向上开有很多容屑槽形成切削刃的斜齿圆柱齿轮，另一个是被加工齿轮。2、剃齿的工艺特点及应用 1）剃齿加工效率高，一般只要求 2-4min 便可完成一个齿轮的加工。2）剃齿加工对齿轮的切向误差的修正能力差。3）剃齿加工对齿轮的齿形误差和基节误差有较强的修正能力，因而有利于提高齿轮的齿形精度。剃齿刀高精度斜齿轮，开槽形成切削刃剃齿刀高速正反转，带工件自由对滚相对滑移，剃下切屑工艺特点：精度 6 7 级，Ra0.8 0.2，生产率高，机床结构简单，操作方便，刀具耐用度高，刀具昂贵，修磨难成批大量生产未淬硬齿轮精加工质量：无
10、强制展成运动，对传递运动准确性提高不多或无 法提高，对传动平稳性和承载均匀性都有较大提高，齿面粗糙度值较小剃前齿形加工以滚齿为好二、磨齿 磨齿是齿轮的精加工方法。磨齿机加工齿轮齿面的方式是用砂轮磨削，主要用于加工已淬硬的齿轮，但对模数较小的某些齿轮，可以直接在齿坯上磨出轮齿。1、成形法成形法磨齿用的砂轮，需用专门的机构以金刚石进行修整，使其截面与被磨削齿轮的齿廓形状相同。2、展成法(1)蜗杆形砂轮磨齿机这是一种连续磨削的高效率的磨齿机，其工作原理与滚齿机相同。(2)锥形砂轮磨齿机 这种机床属于单齿分度型，每次磨削一个齿，其磨齿原理相当于齿轮和齿条相啮合工艺特点：高精度齿面加工，精度 4 6 级
11、，最高 3 级，Ra0.8 0.2，可磨淬硬齿面，成本高，生产率低硬齿面光整加工 展成法常用。按砂轮形状，分为：1）碟形砂轮磨齿两片砂轮倾斜安装，构成齿条的齿面，精度 3 5 级，生产率低2)锥形砂轮磨齿砂轮修整成假想齿条的齿廓，精度 5 6 级，生产率较高 3)蜗杆砂轮磨齿砂轮蜗杆状，运动与滚齿相同，精度 4 5 级，生产率高大批量生产齿轮精加工三、珩齿与剃齿相似 珩磨轮磨料与环氧树脂等材料混合浇铸或热压成斜齿轮 珩磨轮带齿轮高速正反转相对滑动，磨粒切削低速磨削、研磨和抛光 质量：对传递运动平稳性误差的修正能力较强；对传递运动准确性误差修正能力较差；对承受载荷均匀性误差有一定的修正能力；表面粗糙度 Ra0.8 0.2,不烧伤，表面质量好 工艺特点：珩齿设备简单，成本低，生产率高成批大量中淬火后齿形的精加工，精度 6 7 级
