齒輪齒形的加工工藝

1、第七章 齒輪齒形的加工(P97)7-1 概述 一、圓柱齒輪傳動的精度要求與精度等級 二、齒輪精度的選擇7-2 圓柱齒輪齒形的加工方法及特點 一、銑齒 二、滾齒 三、插齒 四、剃齒 五、珩齒 六、磨齒齒輪傳動類型7-1 概述(P97)齒輪是機器中傳遞運動和動力的重要零件。常用的齒輪有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸輪等。圓柱的齒輪應(yīng)用最廣，又可分為直齒、斜齒和人字齒齒輪，齒輪的齒廓有漸開線、擺線和圓弧等，但常用的是漸開線齒輪。這里主要介紹漸開線圓柱齒輪的加工。一、圓柱齒輪傳動的精度要求與精度等級1、齒輪的精度要求(P97) 根據(jù)齒輪傳動的特點和不同用途，對其精度提出以下三個組別的不同的要求：1）運動的準(zhǔn)確

2、性：或稱為第公差組。要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大的轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)，以保證傳遞運動的準(zhǔn)確性。2）傳動的平衡性：或稱為第公差組。要求齒輪傳動的瞬時速比變化小，以免引起沖擊和噪聲。 3）載荷分布的均勻性：或稱為第公差組。要求齒輪嚙合時齒面接觸良好，以免引起載荷集中，造成齒面局部磨損，影響齒輪壽期。2、齒輪的精度等級(P97)在圓柱齒輪傳動公差標(biāo)準(zhǔn)(JB179-81)中，將漸開線圓柱齒輪的精度分為十二個等級。12級：遠景級36級：高精度級 (磨齒、剃齒可達到)78級：中等精度級 (插齒、滾齒可達到)912級：低精度級 (一般的銑齒)3、齒輪的側(cè)隙規(guī)定(P79)一對齒輪嚙合時，非工作的齒面間應(yīng)

3、有一定的間隙。間隙的作用是：貯存潤滑油、補償齒輪傳動受力后的彈性變形和熱膨脹、以免傳動產(chǎn)生干涉，出現(xiàn)卡死和燒傷。側(cè)隙的大小按齒輪工作條件決定，與齒輪精度等級無關(guān)。如重載荷、低速時要求較大；如需正、反轉(zhuǎn)的齒輪副則要求小。側(cè)隙的大小靠控制齒厚的偏差來實現(xiàn)。即分度圓上齒厚略小于理論齒厚。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了14種偏差代號。二、齒輪精度的選擇(P100)應(yīng)根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳動功率和圓周速度等來決定。一般三個公差組應(yīng)選相同的精度等級，但國家標(biāo)準(zhǔn)同時規(guī)定三個公差組可以選用不同的精度等級。如：手表、分度圓要求運動的準(zhǔn)確性要求很高；高速運轉(zhuǎn)的機床主軸要求傳動的平穩(wěn)高；大型礦山設(shè)備要求載荷分布的均勻性高。齒

4、輪精度等級標(biāo)注方法舉例(P98) 7 6 6 G M JB179-81 齒厚下偏差齒厚下偏差載荷分布的均勻性精度等級傳動的平穩(wěn)性精度等級運動的準(zhǔn)確性精度等級齒輪精度的具體數(shù)字表示法 4 ( ) GB10095-88-0.330-0.495齒厚的上下偏差齒輪的精度等級(均為四級)7-2 圓柱齒輪齒形的加工方法及特點(P98)按齒形形成的原理不同，齒輪加工可分為兩種類型：一種是成形法；另一種是展成法。成形法：用與被切齒輪的齒槽形狀相符的成形刀具切出齒形。如銑齒、拉齒、成形磨齒等。展成法：齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作對滾運動。如滾齒、插齒、剃齒等。一、銑齒1、銑齒的方法(P98)銑齒的方法屬于

5、成形法，如P99圖7-1所示。銑刀的旋轉(zhuǎn)為主運動；工作臺帶著工件作縱向進給運動。m8時，一般用盤狀模數(shù)銑刀；m8時，通常用指狀模數(shù)銑刀。銑刀的模數(shù)必須與齒輪模數(shù)一致；銑刀的號數(shù)必須與被切齒輪的齒數(shù)Z相對應(yīng)。1、銑齒的方法(P98)從理論上來講，要使兩個齒輪齒形完全相同，必須使兩個齒輪的模數(shù)和齒數(shù)同時相等。為了減少標(biāo)準(zhǔn)銑刀的數(shù)量，節(jié)約費用，同一模數(shù)的銑刀，一般做成8把(或15把)，如P100表7-2所示。每把規(guī)定只能銑削一定齒數(shù)范圍的齒輪。某一刀號的銑刀齒形與加工齒數(shù)范圍中最小齒數(shù)的齒槽形狀相同。2、銑齒的特點和應(yīng)用(P100)1)設(shè)備、刀具費用低：可使用普通車床，刀具制造簡單。2)生產(chǎn)率低：每

6、銑一個槽需要切入、切出、退刀和分度的輔助時間。3)加工精度低：齒形誤差大(銑刀本身存在誤差)、分度誤差、銑刀剛度差。一般為9級，Ra值6.33.2um。二、滾齒1、滾齒的原理和滾刀(P100)滾齒是用滾刀在滾齒機上按展成原理來加工齒輪的方法，是齒輪的主要加工方法之一。滾刀相當(dāng)于一個齒數(shù)很少、螺旋角很大的螺旋齒輪，由于輪齒很長，繞軸線幾周，因而成為蝸桿狀。滾刀與待加工的齒輪相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合。如圖7-2和圖7-3所示。當(dāng)滾刀繞自身軸線轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于假想齒條作軸向移動，因而待加工的齒輪繞自身軸線作相應(yīng)轉(zhuǎn)動。滾刀不停轉(zhuǎn)動，即可連續(xù)地切出齒輪齒形。二、滾齒1、滾齒的原理和滾刀(P100)滾刀可看成

7、是開槽和鏟背的蝸桿。如P101圖7-4所示。由于齒條與同模數(shù)、不同齒數(shù)的漸開線齒輪都能正確嚙合，故用滾刀滾切同一模數(shù)、任何齒數(shù)的齒輪，都能獲得所要求的齒形。滾齒適用于生產(chǎn)各種批量的直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪，但不能加工內(nèi)齒輪和相靠很近的多聯(lián)齒輪。 2、滾齒運動(P101)1)主運動：滾刀的旋轉(zhuǎn)為主運動，其轉(zhuǎn)速為n0(r/s)。2)分齒運動：滾刀的轉(zhuǎn)速n0和被切齒輪的轉(zhuǎn)速nw之間必須滿足嚙合關(guān)系。即： nwZ= n0K (Z為齒數(shù)、K為滾刀條數(shù))3)垂直進給運動：滾刀還應(yīng)沿被切齒輪的軸線方向作垂直進給，以切出整個齒寬。3、滾刀的安裝角度(P102) 滾齒時，必須保證滾刀的螺旋線方向與被切齒輪的齒向

8、一致。加工直齒圓柱齒輪時，應(yīng)將滾刀刀架扳轉(zhuǎn)一個0角(滾刀的螺旋升角)。如P102圖7-6a)所示。加工斜齒圓柱齒輪時，滾刀的安裝角度應(yīng)根據(jù)滾刀和被切齒輪輪齒的螺旋方向、滾刀的螺旋升角和齒輪的螺旋角的大小而定。如P102圖7-6b)和c)所示。4、滾齒的特點和應(yīng)用(P102) 與銑齒相比滾齒有經(jīng)下一些特點：1)齒形精度和分度精度高：銑齒時銑刀與齒形存在理論誤差；滾齒機的分齒運動鏈的精度比分度頭的精度要高。滾齒精度87級；Ra值3.21.6。2)生產(chǎn)率高：滾齒分度運動和切削運動是同時進行的。3)滾齒設(shè)備和刀具復(fù)雜、費用高： 不能加工內(nèi)齒輪和靠得太近的多聯(lián)齒輪。三、插齒1、插齒原理與插齒刀(P102

9、)插齒與插齒原理如P103圖7-7所示。一個齒輪可以和同一模數(shù)的任何齒數(shù)的齒輪相嚙合。把其中一個齒輪的輪齒作出前角和后角，就成了一把插齒刀。作強制性的嚙合，即nwZw=n0Z0，并作上下往復(fù)運動。2、插齒運動(P103)1)主運動：插齒刀的直線往復(fù)運動。2)分齒運動： nwZw=n0Z0 (在分齒運動中，插齒刀每往復(fù)一次，工件分度圓上所轉(zhuǎn)過的弧長，稱為圓周進給量。)3)徑向進給運動：插齒刀每往復(fù)一次向徑向移動的距離，稱為徑向進給量。mm/str。4)讓刀運動：工件在水平方向的往復(fù)移動。(由工作臺帶動，為了防止已加工表面被刀碰壞)。3、插齒和滾齒的比較(P103)1)加工質(zhì)量：A)插齒運動精度較

10、低，運動多、運動鏈復(fù)雜；B)插齒刀制造、刃磨、檢驗方便，制造準(zhǔn)確；C)插齒時，齒輪被刀刃切削的次數(shù)較多，即齒形精度好。總的來講，加工質(zhì)量相近。2)生產(chǎn)率：一般來說，插齒生產(chǎn)率低。3)加工范圍：加工斜齒輪，滾齒極為方便，插齒要配備專用的附件；內(nèi)齒輪和靠得太近的多聯(lián)齒輪插齒方便，滾齒難以完成。四、剃齒(P104)剃齒是齒輪精加工方法之一：用來加工已經(jīng)經(jīng)過滾齒或插齒，但未經(jīng)淬火的齒輪。精度可達IT7IT6、Ra值為0.80.4um。剃齒所用的刀具稱為剃齒刀：如P104圖7-9所示。其形狀很象斜齒圓柱齒輪，齒形做得非常準(zhǔn)確，在齒面上開出許多小溝槽，以形成切削刃。生產(chǎn)率極高：加工一個中等模數(shù)的齒輪只需1

11、3min。四、剃齒(P104)剃齒是在專門的剃齒機上進行的。P104圖7-10是剃削直齒圓柱齒輪簡圖，剃齒刀軸線相對于工件軸線傾斜一個角度。剃齒運動：主運動是剃齒刀的旋轉(zhuǎn)；它一方面帶動工件旋轉(zhuǎn)，同時使齒面間產(chǎn)生相對滑動 剃齒速度；從而產(chǎn)生切削作用，剃下一層約0.0070.03mm厚的切屑層。四、剃齒(P104)進給運動：工件由工作臺帶動作直線往復(fù)運動 沿齒全長進行剃削；工件相對剃齒刀還要作徑向進給 以便剃削全部加工余量。(加工余量一般為0.080.11mm)。剃齒屬自由嚙合：不能提高齒輪的運動精度，所以加工前要求運動精度高些，常采用滾齒。但平穩(wěn)性精度有很大提高，所以高速齒輪(如機床主軸)均采用

12、剃齒后再珩。五、珩齒(P105)珩齒是齒輪光整加工方法：主要作用是去除齒輪淬火后的氧化皮，使Ra值減小到0.80.4mm。珩齒原理與剃齒相同：珩磨輪是由磨料+環(huán)氧樹脂等材料混合，澆注或熱壓成形。珩磨生產(chǎn)率極高，珩磨一個齒輪只需約1分鐘。珩磨余量極?。阂话銥?.010.02mm，所以珩磨時徑向進給是一次完成的，珩磨開始時，齒面壓力較大，隨后逐漸減小，直至消失。六、磨齒(P105)磨齒是齒輪齒形精加工的主要方法。不管是淬硬件還是未淬硬件均能加工。與剃、珩齒相比，磨齒的最大優(yōu)點在于：能糾正預(yù)加工的各項誤差，所以加工精度高，一般可達64級，最高可達3級，Ra值可達0.80.2mm。按加工原理磨齒可分為

13、展成法和成形法兩種。1、展成法磨齒(P105)展成法磨齒是根據(jù)齒輪和齒條的嚙合原理進行的。如圖7-11所示。為一種常用的雙碟形砂輪磨齒法。磨齒運動：(磨削直齒圓柱齒輪時) 1)主運動：砂輪的旋轉(zhuǎn)運動； 2)展成運動：被磨齒輪分度圓沿假想齒條節(jié)線上作往復(fù)的純滾動(邊轉(zhuǎn)邊水平移動)； 3)進給運動：齒輪沿齒寬方向的往復(fù)運動； 4)分齒運動：當(dāng)一組齒面磨光后，齒輪和砂輪自動脫 離，進行分齒，即轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)。2、成形法磨齒(P106)成形法磨齒與銑齒相似，是用兩分別是兩側(cè)已修整成漸開線的成形砂輪，對已經(jīng)進行過粗加工的齒輪槽逐個進行磨削。成形法磨齒的精度，主要取決于成形砂輪的修整精度和機床的分齒精度。常用

14、齒輪加工方法的比較加工方法加工原理加工質(zhì)量生產(chǎn)率設(shè)備應(yīng)用范圍精度等級齒面粗糙Ra/m銑齒成形法96.33.2較插齒、滾齒低普通銑床單件修配生產(chǎn)中，加工低精度外圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪拉齒成形法71.6.4高拉床大批量生產(chǎn)7級精度的內(nèi)齒輪，因外輪拉刀制造甚為復(fù)雜，故少用插齒展成法873.21.6一般較滾齒低插齒機單件和成批生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的內(nèi)外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪滾齒展成法873.21.6較高滾齒機單件和成批生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的外圓柱齒輪、蝸輪剃齒展成法760.80.4高剃齒機精加工未淬火的圓柱齒輪珩齒展成法改善不大0.80.4很高珩齒機光整加工已淬火的圓柱齒輪。適用于成批和大量生產(chǎn)磨齒成形法，展