金屬切削原理和刀具第十一章 齒輪刀具ppt課件

1、滾刀、蝸輪刀具和錐齒輪刀具等。是唯一的方法。 第二節(jié) 成形齒輪刀具 11.2.1 成形齒輪刀具的種類(lèi)和應(yīng)用范圍的任意齒數(shù)的齒輪。 第三節(jié) 齒輪滾刀和蝸輪滾刀 n000m zsindn 0npm n0n000coscosxpmp由圖可得基本蝸桿的軸向齒距： 當(dāng)z01時(shí)，基本蝸桿的導(dǎo)程為：00000tanxxpp zd a1k2()2DdtH 式中： t1鍵槽尺寸，即鍵槽底面到對(duì)面孔壁的距離； D 滾刀孔的直徑，D(0.200.45)da； 滾刀刀體的壁厚，(0.25 0.30)D； Hk 容屑槽深度。 切削錐部的位置，可按下述原則確定：即面對(duì)滾刀的前刀面，左螺旋滾刀的切削錐部在左端，右螺旋滾刀的

2、切削錐部在右端。 a 0pktandkz（11.24） 滾齒時(shí)，考慮滾刀頂刃工作后角(p)在頂后刀面的螺紋方向較為合理，而p與p的關(guān)系為a0p0ktancosdkz代入式(11.24)，得徑向鏟削量為 ：pp0tantancos（11.25）（11.26）11Llm 1c4.55kLllm4.55klmc2lm 徑向進(jìn)給滾刀的切削部分長(zhǎng)度為：(11.27)式中：l1工作蝸桿螺紋部分的長(zhǎng)度徑向進(jìn)給滾刀的切削部分長(zhǎng)度為：(11.28)構(gòu)及砂輪修正機(jī)構(gòu)。在工具磨床上加裝附件也可刃磨滾刀。第四節(jié) 剃 齒 刀11.4.1 剃齒刀的類(lèi)型和應(yīng)用 剃齒刀是一種精加工齒輪用的刀具，剃齒后齒輪精度可達(dá)67級(jí)，較剃

3、齒前約提高一級(jí)。因剃齒刀的耐用度和生產(chǎn)率較高，所用的機(jī)床簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，因此生產(chǎn)中不少齒輪是用剃齒刀來(lái)精加工的。剃齒法的主要限制是不能加工淬硬的齒輪(一般要低于HRC 35)。剃齒刀按其結(jié)構(gòu)，分為三種：(1) 齒條形剃齒刀。(2) 盤(pán)形剃齒刀。(3) 蝸輪剃齒刀。 11.4.2 剃齒原理 11.4.2.1 剃齒時(shí)的切削速度 盤(pán)形剃齒刀加工齒輪時(shí)，切削速度vp來(lái)自螺旋齒轉(zhuǎn)嚙合時(shí)的齒面滑移運(yùn)動(dòng)。剃齒刀和齒輪的齒面相對(duì)滑移速度vp為兩者沿齒長(zhǎng)方向的速度之差，由圖可看出 p10t1t01sincosvvvvv式中： 剃齒刀和齒輪軸的交錯(cuò)角。式中： 、 齒輪和剃齒刀的節(jié)圓螺旋角，當(dāng)兩者螺旋角同向時(shí)上式取

4、主+號(hào)，異向時(shí)取號(hào)。 1010 以上分析的是盤(pán)形剃齒刀嚙合節(jié)點(diǎn)處的切削速度。由于嚙合時(shí)接觸點(diǎn)變化是的，所以齒面不同高度處各點(diǎn)的切削速度是不同的，變化規(guī)律如下圖所示 11.4.1. 2 剃齒時(shí)的嚙合關(guān)系 嚙合線PM的長(zhǎng)度為2222110b01 1b1b0b1b0coscoscoscosbrrrrK PM PLKPPM 式中： 和 1 剃齒刀和齒輪的節(jié)圓半徑；0rr b0r 和 剃齒刀、齒輪的基圓半徑； b1rb0 和 剃齒刀、齒輪的基圓螺旋角。 b1 11.4.1.3 有效嚙合線和剃齒刀頂圓根圓半徑的確定 11.4.1.4 剃齒時(shí)的進(jìn)給方向 現(xiàn)在常用的剃齒方法是工作的進(jìn)給方向和被剃齒輪的軸線一致

5、 但這方法有如下缺點(diǎn)：(1)工作臺(tái)行程 較長(zhǎng)，(2)刀具齒面上僅有一部分被使用，不是整個(gè)齒面均勻磨損。 sL為縮短進(jìn)給行程長(zhǎng)度可采用斜向進(jìn)給，即對(duì)角剃齒法，如圖 對(duì)角剃齒法可提高剃齒效率且使刀具全齒面磨損均勻，提高剃齒刀耐用度。但這種方法要求：剃齒機(jī)臺(tái)面上增加一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；剃齒的切削力增加，要求機(jī)床有較高的剛度和功率；刀具寬度增加；要求有較高的剃齒調(diào)整工藝水平。 11.4.1.5 剃齒刀的齒形修正 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，正確漸開(kāi)線齒形的剃齒刀并不能保證被剃齒輪為漸開(kāi)線齒形?，F(xiàn)在生產(chǎn)中采用的解決辦法是先修正剃齒刀的齒形(修正后剃齒刀不是純漸開(kāi)線齒形)，這樣反而能加工出齒形精度高的齒輪?，F(xiàn)在還只能先用剃

6、齒刀加工齒輪，測(cè)量這種齒輪的齒形誤差，根據(jù)齒輪齒形誤差的位置大小，再對(duì)剃齒刀進(jìn)行齒形修正。有時(shí)要反復(fù)修形數(shù)次，才能得到較好的剃齒效果。 11.4.3 剃齒刀主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定11.4.3.1 剃齒刀的公稱(chēng)分度圓直徑和齒數(shù) 11.4.3.2. 剃齒刀的分度圓螺旋角 剃齒刀的螺旋角0可根據(jù)被剃齒輪的分度圓螺旋角1和軸交角 確定01 剃齒刀和齒輪的軸交角是一個(gè)重要的參數(shù)。軸交角太小將使實(shí)際切削作用減小，影響剃齒效率；軸交角太大將影響嚙合的平穩(wěn)性，降低剃齒精度。最適宜的軸交角應(yīng)為1015。 11.4.3.3 剃齒刀齒面的刃溝 閉槽剃齒刀的刃溝 一種是平行于剃齒刀端面的(圖a)， 另一種是垂直于齒面的(

7、圖b)。 (2) 通槽剃齒刀 模數(shù)在0.2mm1.75mm的剃齒刀因?yàn)檠例X較小，一般制成通槽 11.4.3.4. 剃齒刀的變位量 閉槽剃齒刀用鈍后應(yīng)重磨其齒形表面，因此剃齒刀相當(dāng)于變位齒輪，新剃齒刀變位量最大，重磨后變位量逐漸減小，如圖。 新剃齒刀的最大變位量受到下列因素的限制： 剃齒刀的齒頂變尖，齒頂寬度 應(yīng)大干1.5mm。 剃齒刀根圓處的齒間寬度 不應(yīng)小于1.5mm，否則齒面刃溝的加工有困難。 a0nsf 0ne11.4.4 剃前刀具 剃前齒輪精度和剃齒余量對(duì)剃齒精度都有很大影響。剃前刀具必須選擇較好的余量形式，并且還應(yīng)具有足夠的精度。 左圖是一種較好的剃齒余量形式，余量在齒輪齒面均勻分布

8、，近齒根處有微量沉切以免剃齒刀頂角參與切削，齒頂有一定修緣以免剃齒后齒頂有毛刺。 第五節(jié) 插 齒 刀 11.5.1 插齒刀的工作原理、類(lèi)型和應(yīng)用 11.5.1.1 插齒刀的工作原理 插齒刀形狀如齒輪，有前角和后角以形成切削刃，用展成原理來(lái)插制齒輪。插齒時(shí)插齒刀本身有往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)。 插齒刀和被切齒輪有配合的展成運(yùn)動(dòng)(圓周進(jìn)給)，這種運(yùn)動(dòng)一方面包絡(luò)形成齒輪的漸開(kāi)線齒廓，另一方面也是連續(xù)的確分齒運(yùn)動(dòng)；插齒刀每次后退空行程時(shí)，有讓刀運(yùn)動(dòng)以避免刀具和加工齒面的摩擦，讓刀運(yùn)動(dòng)可由刀具或工件完成；開(kāi)始切削時(shí)有徑向切入進(jìn)給，達(dá)到要求的切深時(shí)，徑向進(jìn)給停止，圓周進(jìn)給的展成運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，直到齒輪切完為止。 因?yàn)?/p>

9、插齒刀是用展成原理加工齒輪的，所以同一插齒刀可以加工模數(shù)和齒形角相同而齒數(shù)不同的齒輪?？梢约庸?biāo)準(zhǔn)齒輪，也可加工變位齒輪。 11.5.1.2. 插齒刀的類(lèi)型 (1) 盤(pán)形直齒插齒刀，主要用于加工外齒輪和大直徑 的內(nèi)齒輪。 (2) 碗形直齒插齒刀，主要用于加工多聯(lián)齒輪和某些內(nèi)齒輪。 (3) 錐柄直齒插齒刀 ，主要用于加工內(nèi)齒輪 。11.5.1.3. 插齒刀的應(yīng)用 插齒刀可以加工很多種不同形式的齒輪。 插齒刀可以用于加工斜齒外齒輪和斜齒內(nèi)齒輪，這時(shí)可使用斜齒插齒刀。工作原理如左圖 插齒刀還可以加工帶錐度的外齒輪和內(nèi)齒輪，如圖a所示；加工端面齒的非漸開(kāi)線齒輪，如圖b所示。直齒插齒刀的主要規(guī)格與應(yīng)用范

10、圍見(jiàn)表直齒插齒刀的類(lèi)型、規(guī)格與用途 11.5.2 插齒刀的齒面形狀、前角和后角 11.5.2.1 插齒刀的齒面形狀 根據(jù)齒輪嚙合的基本條件，這個(gè)產(chǎn)形齒輪的模數(shù)m和齒形角應(yīng)等于倍加工齒輪的模數(shù)和齒形角。因此插齒刀及其產(chǎn)形齒輪的基圓直徑為 b00cosdmz 插齒刀的每個(gè)刀齒都有三個(gè)切削刃，如圖，一個(gè)頂刃和兩個(gè)側(cè)刃。 1分圓柱面 2側(cè)后刀面 3側(cè)刃 4頂刃 下圖是插齒刀在其分圓柱面上的截形展開(kāi)圖，圖中的梯形表示刀齒在分圓柱面上的截形。由于側(cè)后刀面做成螺旋面，它在分圓柱面上的截線是螺旋線，所以在展開(kāi)圖中的這些截線就成為了直線，即梯形的兩個(gè)斜邊。剖面內(nèi)的分圓齒厚為 式中： 直齒插齒刀 原始剖面中的分圓

11、齒厚； m 直齒插齒刀的模數(shù)； 直齒插齒刀的齒形角 0S002tanSS變位系數(shù)x0 為:00tantanxm插齒刀任意墻剖面中的齒形尺寸為 :齒頂高(相對(duì)于分圓柱面)齒根高(相對(duì)于分圓柱面) 頂圓半徑 根圓半徑 *a000()mahhx*f 0f 00()mhhx*a00a00(/2)mrzhx*f00f00(/2)mrzhx式中： 和 插齒刀的齒頂高系數(shù)和 齒根高系數(shù) ，*a0h*f 0h11.5.2.2 插齒刀的后角和前角 (1) 插齒刀的頂刃后角 和側(cè)刃后角 標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀采用頂刃后角 6，插齒刀的側(cè)刃后角 在側(cè)刃主剖面中測(cè)量，如圖 ppcccb0ptantansintan齒形角 20

12、頂刃后角 6的插齒刀 其側(cè)刃后角 2。 pc(2) 插齒刀的頂刃前角 和側(cè)刃前角 標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀采用頂刃前角 5。 pcp插齒刀的側(cè)刃前角 在主剖面Po中測(cè)量。主剖面Po和基圓相切。側(cè)刃上任意點(diǎn)：y處的前角 ccycptantansinyy式中： bcosyyrr11.5.3 正前角插齒刀的齒形誤差及其修正方法 由此式也可寫(xiě)出jPB上半徑為 的P點(diǎn)的齒形角 0r0pp0tantantantantanjrr由上式可以看出 這就是說(shuō)：若將插齒刀的側(cè)后刀面在端剖面內(nèi)的截形齒形角做成理論漸開(kāi)線齒形角 ，則當(dāng)頂刃前角 0和頂刃后角 0時(shí)，插齒刀側(cè)刃在前端面上的投影曲線的齒形角 就會(huì)小于理論漸開(kāi)線齒形角

13、pp 這樣的齒形將使刀齒的齒頂變厚而齒根變薄，如下圖。用這樣的插齒刀加工的齒輪，也必然使齒形角變小，齒頂變寬而齒根被過(guò)切；而且這種缺陷還隨著插齒刀頂刃前角 和頂刃后角 的增大而加劇，所以這種齒形誤差必須給予修正。 pp修正齒形誤差的方法是：將插齒刀側(cè)后刀面在剖面內(nèi)的截形(漸開(kāi)線)的齒形角不做成 值，而是改做成比 值稍大一些的某值 ，即得 00pptantan1tan 要進(jìn)行插齒刀的齒形誤差修正，具體的辦法是將插齒刀側(cè)后刀面(漸開(kāi)螺旋面)的基圓柱直徑 和基圓柱螺旋角 加以改變。修正齒形誤差插齒刀側(cè)后刀面的基圓柱直徑應(yīng)為 b0eb0e0000()2()2 coscosdrrmz分圓柱螺旋角 應(yīng)為0

14、e0ptan()tantan0e()側(cè)后刀面的基圓柱螺旋角 b0ebetan()tan()b0e()應(yīng)為 00cossintanp11.5.4 外嚙合直齒插齒刀加工齒輪時(shí)的校驗(yàn) 外嚙合直齒插齒刀是用途最廣泛的一種插齒刀，當(dāng)按照所需加工的直齒齒輪的模數(shù)m和齒形角 來(lái)選用直齒插齒刀時(shí)，須校驗(yàn)這把插齒刀的其他一些參數(shù)是否合適。校驗(yàn)的內(nèi)容有下列三項(xiàng)。 第一項(xiàng)校驗(yàn) 校驗(yàn)被加工的齒輪副嚙合時(shí)是否發(fā)生過(guò)渡曲線干涉 齒輪l和2嚙合時(shí)，它們有效齒形最低點(diǎn)的曲率半徑k1和k2分別為 齒輪l和2嚙合時(shí)，它們有效齒形最低點(diǎn)的曲率半徑k1和k2分別為 11 11212121222costantan2kmAkA Ak A

15、zzz2221221121221costantan2kmA kA Ak Azzz 為了兩齒輪嚙合時(shí)不發(fā)生過(guò)渡曲線干涉，插齒刀切齒輪1和2時(shí)，應(yīng)使齒輪的漸開(kāi)線齒形在與過(guò)渡曲線銜接的C1點(diǎn)和C2,點(diǎn)處的曲率半徑 和 滿足下列條件： c1c2c1 ； 1kc22k 第二項(xiàng)校驗(yàn) 校驗(yàn)齒輪是否被根切 根切是因?yàn)楫?dāng)插齒刀的變位系數(shù)較小時(shí)，其頂圓和嚙合線的交點(diǎn)C1超出了嚙合極限點(diǎn)A1。當(dāng)C1點(diǎn)和A1點(diǎn)重合時(shí)，剛好不發(fā)生根切。因此齒輪1不被根切的條件是 10cp 同理，齒輪2不被根切的條件是 20cp 第三項(xiàng)校驗(yàn) 校驗(yàn)齒輪是否被頂切 l校驗(yàn)第一類(lèi)頂切。l 用變位系數(shù)較小的插齒刀加工齒輪時(shí)，齒輪的齒角相對(duì)于插齒

16、刀運(yùn)動(dòng)的軌跡從幾何原理來(lái)講也可能侵入插齒刀的齒形內(nèi)部。這種現(xiàn)象稱(chēng)為第一類(lèi)頂切。l 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是齒輪的頂圓和嚙合線的交點(diǎn)(k1或k2)超出了嚙合極限點(diǎn)以外。 齒輪 l 不發(fā)生第一類(lèi)頂切的條件是 20k齒輪 2不發(fā)生第一類(lèi)頂切的條件是 10kl校驗(yàn)第二類(lèi)頂切 l 第二類(lèi)頂切是指齒輪的齒頂與插齒刀的根圓之間的徑向間隙小于零而產(chǎn)生的頂切，如圖。 當(dāng)切削齒輪 l 時(shí)，徑向間隙為 101010afCrr當(dāng)切削齒輪2 時(shí)，徑向間隙為 202020afCrr式中： 和 齒輪l 和2與插齒刀的中心距。 1020假設(shè) 和 大于零，就表示不發(fā)生第二類(lèi)頂切。 20C10C11.6.1.1 非漸開(kāi)線滾刀 11.

17、6.1.2 非漸開(kāi)線插齒刀 11.6.2 展成滾齒刀具的一般求法 2112sinsin()xxR012012cos()sin()xRxyRy 11tanyx22tanyx2121tanxxyy(11.110)(11.111) 其中、按下列公式計(jì)算： (11.112)(11.113)(11.114) 用一個(gè)圓弧代替理論齒形時(shí)，如果誤差超過(guò)容許值，應(yīng)該用兩個(gè)圓弧來(lái)代替理論齒形，此時(shí)要在理論齒形上求出三點(diǎn)的坐標(biāo)(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)連同嚙合節(jié)點(diǎn)P(0，0)在內(nèi)共四點(diǎn)，如下圖。用第一個(gè)圓弧連接P(0，0)、(x1,y1)和(x2,y2)三點(diǎn)，其半徑R1和圓心坐標(biāo)(xa,ya)的求法