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(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)技能點(diǎn)一一. 課題分析課題分析 齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件，它具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件，它具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)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(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)齒輪的傳動(dòng)精度和圓周速度等方面的要求著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)齒輪的傳動(dòng)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(jī)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(jī)械制造業(yè)中占有重要的地位。 一一. 相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)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(jìn)行的。銑齒是用成形銑刀在萬能臥式銑床上進(jìn)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(yùn)動(dòng)，工件緊固在心軸上，心軸銑刀裝在刀桿上旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，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(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。安裝在分度頭和尾座頂尖之間隨工作臺(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。l每銑完一個(gè)齒槽，銑刀沿齒槽方向退回，用分度頭對(duì)工件每銑完一個(gè)齒槽，銑刀沿齒槽方向退回，用分度頭對(duì)工件進(jìn)行分度，然后再銑下一個(gè)齒槽，直至加工出整個(gè)齒輪。進(jìn)行分度，然后再銑下一個(gè)齒槽，直至加工出整個(gè)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(gè)刀號(hào)的銑刀加工。為了保證銑出的齒輪在嚙合組只用一個(gè)刀號(hào)的銑刀加工。為了保證銑出的齒輪在嚙合時(shí)不致卡住，各號(hào)銑刀的齒形是按該號(hào)范圍內(nèi)最小齒數(shù)齒時(shí)

4、不致卡住，各號(hào)銑刀的齒形是按該號(hào)范圍內(nèi)最小齒數(shù)齒輪的齒槽輪廓制作的。為此，各號(hào)銑刀加工范圍內(nèi)的齒輪輪的齒槽輪廓制作的。為此，各號(hào)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(hào)號(hào)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(shè)備和刀具的費(fèi)用較低?？赏瓿摄婟X工作，銑齒的設(shè)備和刀具的費(fèi)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(gè)齒，都銑齒過程不是連續(xù)的，每銑一個(gè)齒，都要重復(fù)消耗切入、切出、退刀和分度的時(shí)間。要重復(fù)消耗切入、切出、退刀和分度的時(shí)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。可以加工齒條、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(jí)或級(jí)或9 9級(jí)以下，齒面粗糙度值級(jí)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(jī)上加工齒輪的輪齒，其滾齒是利用齒輪滾刀在滾齒機(jī)上加工齒輪的輪齒，其滾切原理是刀具和工件的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)蝸桿與蝸輪的合滾切原理是刀具和工件的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)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(dāng)于一個(gè)蝸桿，為了形成切削刃，在垂直滾刀相當(dāng)于一個(gè)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(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng) 滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。l2.2.分齒運(yùn)動(dòng)分齒運(yùn)動(dòng) 滾刀與齒坯之滾刀與齒坯之間強(qiáng)制保持一對(duì)螺旋齒輪嚙間強(qiáng)制保持一對(duì)螺旋齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng)。合運(yùn)動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng)。l分齒運(yùn)動(dòng)由滾齒機(jī)的傳動(dòng)系分齒運(yùn)動(dòng)由滾齒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，齒坯的分度是連統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，齒坯的分度是連續(xù)的。續(xù)的。l3.3.垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 為切出整為切出整個(gè)齒寬，滾刀需要沿工件的個(gè)齒寬，滾刀需要沿工件的軸向作進(jìn)給移動(dòng)，即為垂直軸向作進(jìn)給移動(dòng)，即為垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。l

8、4.4.徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。滾齒的切削運(yùn)動(dòng)滾齒的切削運(yùn)動(dòng) 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(jí)，級(jí)，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(gè)切削過程是連續(xù)的。滾齒的整個(gè)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(jī)床滾齒需要專用機(jī)床, ,滾刀的滾刀的制作比銑刀、插齒刀困

9、難，價(jià)格較高。制作比銑刀、插齒刀困難，價(jià)格較高。l滾齒應(yīng)用范圍較廣，可加工直齒、斜齒滾齒應(yīng)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(jī)上用是在插齒機(jī)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(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)圓柱齒運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)。輪傳動(dòng)。l插齒刀是一個(gè)是用高速插齒刀是一個(gè)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(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng) 即插齒刀的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。即插齒刀的上下往復(fù)直

10、線運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)分齒運(yùn)動(dòng) 插齒刀和齒坯之間被強(qiáng)制的插齒刀和齒坯之間被強(qiáng)制的嚙合運(yùn)動(dòng)，也稱為展成運(yùn)動(dòng)。保持一對(duì)傳嚙合運(yùn)動(dòng)，也稱為展成運(yùn)動(dòng)。保持一對(duì)傳動(dòng)齒輪的速比關(guān)系，即：動(dòng)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(jìn)給運(yùn)動(dòng)徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 即插齒刀逐漸向工件中即插齒刀逐漸向工件中心移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，以切出全齒高。當(dāng)進(jìn)給到心移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，以切出全齒高。當(dāng)進(jìn)給到要求的深度時(shí)，徑向運(yùn)動(dòng)停止，分齒運(yùn)動(dòng)要求的深度時(shí)，徑向運(yùn)動(dòng)停止，分齒運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，直到加工完成。繼續(xù)進(jìn)行，直到加

11、工完成。l4.4.讓刀運(yùn)動(dòng)讓刀運(yùn)動(dòng) 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(shí)，齒坯沿徑向讓開一段距離；插齒刀返回時(shí)，齒坯沿徑向讓開一段距離；當(dāng)切削行程開始前，齒坯恢復(fù)原位，這種當(dāng)切削行程開始前，齒坯恢復(fù)原位，這種運(yùn)動(dòng)即為讓刀運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)即為讓刀運(yùn)動(dòng)。插齒切削運(yùn)動(dòng)插齒切削運(yùn)動(dòng) l（1 1）插齒和滾齒的精度相當(dāng)，且都比銑）插齒和滾齒的精度相當(dāng)，且都比銑齒高。齒高。l（2 2）插齒和滾齒選擇刀具時(shí)只要求刀具）插齒和滾齒選擇刀具時(shí)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(tái)階齒輪、扇齒輪、帶臺(tái)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(duì)剃齒是利用一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合原理，在剃齒合原理，在剃齒機(jī)上機(jī)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(jī)床工作臺(tái)的工件用心軸裝在機(jī)床工作臺(tái)的兩頂尖之間

13、，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；兩頂尖之間，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；剃齒刀裝在機(jī)床主軸上并帶動(dòng)剃齒刀裝在機(jī)床主軸上并帶動(dòng)工件時(shí)而正轉(zhuǎn)，時(shí)而反轉(zhuǎn)，正工件時(shí)而正轉(zhuǎn)，時(shí)而反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時(shí)剃削輪齒的一個(gè)側(cè)面，反轉(zhuǎn)時(shí)剃削輪齒的一個(gè)側(cè)面，反轉(zhuǎn)時(shí)剃削輪齒的另一個(gè)側(cè)面。轉(zhuǎn)時(shí)剃削輪齒的另一個(gè)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(shí)，剃齒刀在嚙合。此時(shí)，剃齒刀在嚙合點(diǎn)點(diǎn)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(duì)使齒面間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)）

14、使剃齒刀從工件上切下滑動(dòng)）使剃齒刀從工件上切下發(fā)絲狀的極細(xì)切屑，從而提高發(fā)絲狀的極細(xì)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(duì)調(diào)質(zhì)和淬火前的直、斜齒圓柱齒輪進(jìn)行精加工，剃齒主要用來對(duì)調(diào)質(zhì)和淬火前的直、斜齒圓柱齒輪進(jìn)行精加工，剃齒的精度取決于剃齒刀的精度。剃齒精度可達(dá)剃齒的精度取決于剃齒刀的精度。剃齒精度可達(dá)7 76 6級(jí)，齒面級(jí)，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(gè)齒輪。鐘便可加工好一個(gè)齒輪。l剃齒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也可把銑床等設(shè)備改裝成剃

15、齒機(jī)剃齒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也可把銑床等設(shè)備改裝成剃齒機(jī)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(yīng)用受到一定限制。等，使剃齒的應(yīng)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(jī)及機(jī)床制造等行業(yè)中應(yīng)用很廣泛。拉機(jī)及機(jī)床制造等行業(yè)中應(yīng)用很廣泛。 珩齒珩齒 ：用珩磨輪在珩齒機(jī)：用珩磨輪在珩齒機(jī)上進(jìn)行齒形精加工的方法，上進(jìn)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(shí)，珩磨輪高速旋轉(zhuǎn)珩齒時(shí)，珩磨輪

16、高速旋轉(zhuǎn)（1000r/min1000r/min2000r/min2000r/min）, ,同時(shí)沿齒向同時(shí)沿齒向和漸開線方向產(chǎn)生滑動(dòng)進(jìn)和漸開線方向產(chǎn)生滑動(dòng)進(jìn)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(fù)雜、的綜合作用，刀痕復(fù)雜、細(xì)密。細(xì)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(duì)齒形精度改善不大。珩齒糙度和齒輪噪音，對(duì)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(gè)齒輪為一次切除，生產(chǎn)率很高，一般珩磨一個(gè)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(jī)上對(duì)齒輪進(jìn)行齒機(jī)上對(duì)齒輪進(jìn)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(duì)已切削過的齒間進(jìn)行磨相吻合的形狀，對(duì)已切削過的齒間進(jìn)行磨削。每磨

18、完一齒后，進(jìn)行分度，再磨下一削。每磨完一齒后，進(jìn)行分度，再磨下一個(gè)齒。個(gè)齒。 l可在花鍵磨床或工具磨床上進(jìn)行，設(shè)備費(fèi)可在花鍵磨床或工具磨床上進(jìn)行，設(shè)備費(fèi)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(fù)雜，且也存在一定的誤差。但砂輪修整較復(fù)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(jī)床的分在磨齒過程中砂輪磨損不均以及機(jī)床的分度誤差的影響，它的加工精度只能達(dá)到度誤差的影響，它的加工精度只能達(dá)到6級(jí)。級(jí)。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(dá)展成法磨齒生產(chǎn)率低，但加工精度高，一般可達(dá)4 4級(jí)，表面粗糙度級(jí)，表面粗糙度R Ra a值在值在0.40.40.2m0.2m。所以，實(shí)際。所以，實(shí)際生產(chǎn)中它是齒面要求淬火的高