第十二章切齿刀具

第十二章齿轮刀具一、成形齿轮刀具刀具切削刃的廓形与被切齿轮槽形相同或近似相同。常用的有盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀、这类铣刀结构简单，制造容易，可在普通铣床上使用。但是加工精度和效率较低，主要用于单件、小批量生产和修配。

第一节切齿刀具的分类二、展成齿轮刀具这类刀具切削刃廓形不同于被切齿轮任何剖面槽形。切齿时除主运动外，还有刀具与齿坯相对的啮合运动。工件齿形是由刀具齿形在展成运动中若干位置包络形成的。这类刀具加工齿轮精度和生产效率均较高，通用性好。插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀、花键滚刀、锥齿轮刨刀、弧齿锥齿轮铣刀盘等都属展成齿轮刀具。

按被加工齿轮类形分1.渐开线齿轮刀具(1)加工圆柱齿轮刀具：如齿轮铣刀、拉刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀等；(2)加工蜗轮刀具：如蜗轮滚刀、飞刀、蜗轮剃刀等；(3)加工锥齿轮刀具：如齿轮刨刀、锥齿轮铣刀盘等；2.非渐开线齿形刀具如摆线齿轮刀具、花键滚刀、链轮滚刀等。第二节齿轮铣刀指状铣刀加工盘铣刀加工铣刀旋转，工件进给分度、断续切削。适用于加工大模数m>20的齿轮和人字齿轮。渐开线形状随齿数变化。要想获得精确的齿廓，加工一种齿数的齿轮就需要一把刀具。这在工程上是不现实的。进给分度分度切削ω切削ω进给盘形齿轮铣刀的分类与刀号盘形齿轮铣刀是按成形法加工齿轮的刀具。铣刀廓形应按被切齿槽的廓形确定。为了铣出正确的齿形，每一种模数，或每一个压力角，或每一个齿数的齿轮，都应相应地设计与制造一把铣刀。这样既不方便又不经济。为了减少刀具制造的数量，方便刀具的管理。对标准模数铣刀，当模数m≤8mm时，每种模数由八把（八个刀号）组成一套；当模数m>8mm时，则十五把组成一套。每把刀号的铣刀用于加工某一齿数范围的齿轮。每种刀号齿形按最小齿数设计。不是最小齿数有齿形误差。加工斜齿轮时铣刀刀号的选择在修配工作中，齿轮铣刀也可以用来加工斜齿轮。此时铣刀的模数、齿形角应与被切齿轮的法向模数、法向齿形角相同，即m=mn，αo=αn。铣刀刀号应根据斜齿轮在法剖面中的当量齿数Zv选择，即

Zv=Z1/cos3β1

Z1：被切斜齿轮齿数；β1

：被切斜齿轮分度圆螺旋角。盘形铣刀加工斜齿轮的误差是较大的，因为斜齿轮法向剖面齿形不是渐开线，加上分度误差，安装误差等，故加工齿轮精度一般均低于9级。插齿刀可以加工直齿轮、斜齿轮、内齿轮、塔形齿轮、人字齿轮和齿条等，是一种应用很广泛的齿轮刀具。一、插齿刀的工作原理、种类与应用1.工作原理第二节插齿刀作者：潘存云教授作者：潘存云教授ωω0ωω0齿轮插刀加工

齿轮插刀共轭齿廓互为包络线切削运动ωω0范成运动让刀运动机床加工演示2.插齿刀的类型、精度等级及应用盘形插齿刀：加工外齿轮和大径内齿轮碗形插齿刀：加工多联齿轮和内齿轮锥柄插齿刀：加工内齿轮二、插齿刀的齿面形状①插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮，直齿插齿刀切削刃的端面投影就是产形齿轮的端面齿形，必须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。②插齿刀有顶刃后角和侧刃后角，重磨后顶圆直径和分圆齿厚减小。不同端剖面应是变位量不同的变位齿轮，新刀变位量最大，重磨后逐渐减小。O-O剖面变位量为零称为原始剖面，具有标准齿形。插齿刀实质上是变位齿轮。③插齿刀的两侧面是两个旋向相反的渐开螺旋面，即两侧切削刃分别绕刀具轴线作螺旋运动形成的螺旋面，也就是斜齿轮的齿面，制造容易，精度高。齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具。可以加工标准的直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，也可以加工各种变位齿轮。齿轮滚刀加工齿轮的模数可从0.1mm到40mm。同一把齿轮滚刀可以加工模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。一、齿轮滚刀的工作原理

齿轮滚刀利用一对螺旋齿轮啮合原理工作的齿轮滚刀加工过程中，滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮，同被加工齿轮成空间交轴螺旋齿轮啮合。滚刀轴线安装成与被加工齿轮端面倾斜一个角度。切削时，滚刀回转形成主运动，同时工件轴线方向移动以切出全齿长。滚刀转一转，工件相应转过一个齿（单头滚刀时）或数个齿（多头滚刀时），以形成展成运动和圆周进给运动。加工斜齿轮时，还应给工件一个附加转动。第四节齿轮滚刀作者：潘存云教授滚刀进给进给ω0ωvωω0范成运动γ滚刀倾斜tt滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿轮齿条啮合传动ω0切削

齿轮滚刀被加工齿轮机床加工演示

滚刀的安装

滚齿时，要求在切削部位滚刀的螺旋线方向与工件齿长方向一致，这是沿齿向进给切出全齿长的条件。加工前要调整滚刀的安装角。滚刀位于工件前面，滚刀的螺旋升角为γz0，滚刀安装角φ

用螺旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀安装角的调整要保证滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽方向一致。由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、右方向之分，则它们之间共有四种不同的组合。

滚刀安装角：

φ=β±γz0β——被加工齿轮螺旋角；γz0——滚刀的螺旋升角。当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反时取“+”号，方向相同时取“—”号。“同减反加”滚切斜齿轮时，应尽量采用与工件螺旋方向相同的滚刀，使滚刀安装角较小，有利于提高机床运动平稳性及加工精度。

，二、齿轮滚刀的铲形蜗杆齿轮滚刀是一个蜗杆状刀具，在圆周上等分地开有若干垂直于蜗杆螺旋方向（或平行于滚刀轴线方向）的沟槽，经过齿形铲背，使刀齿具有正确的齿形和后角，再加以淬火和刃磨前刀面，就形成了一把齿轮滚刀。齿轮滚刀由若干圈刀齿组成，每个刀齿都有一个顶刃和左右两个侧刃，顶刃和侧刃都具有一定的后角。刀齿的两侧刃分布在螺旋面上，这个螺旋面所构成的蜗杆称为滚刀的铲形蜗杆。1.渐开线蜗杆齿面是渐开螺旋面，造形误差为零；端面齿形：渐开线，轴向齿形：曲线；制造较为困难。应用：高精度2.阿基米德蜗杆齿面是阿基米德螺旋面，会产生一定的造形误差，端面齿形：阿基米德螺线，轴向齿形：直线；制造比较容易。应用：最广泛3.法向直廓蜗杆齿槽法向直廓蜗杆齿纹法向直廓蜗杆齿形误差大，用于大模数、粗加工等整体齿轮滚刀：高速钢材料，套装式结构，轴肩与内孔同心，齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高；粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。镶齿齿轮滚刀：齿轮模数较大时，做成镶齿结构，既节约高速钢，又使刀片易锻造，提高性能和使用寿命。齿轮滚刀的容屑槽可分为螺旋槽和直槽两类。滚刀有AA、A、B、C四种精度等级，分别加工7、8、9、10级精度的齿轮，要加工更高精度的齿轮需用超高精度的AAA级滚刀。三、阿基米德滚刀结构参数与选用五、齿轮滚刀的安装与调整1.齿轮滚刀的选择与安装选择标准齿轮滚刀时，滚刀的模数与齿形角应与被加工齿轮的法向模数、法向齿形角相同；滚刀精度等级的选择也要与被加工齿轮所要求的精度等级相适应。滚刀的精度等级一般标记在滚刀端面上。滚刀安装到机床上以后，先要用千分表检查滚刀两端轴台的径向跳动量，使其不超过允许值，且两轴台的跳动方向和数值应尽可能一致，以免滚刀轴线在安装中产生偏斜。2.齿轮滚刀的重磨滚刀的磨损量在粗切时超过0.8一1mm或精切时超过0.2—0.5mm，就需要重磨前刀面。滚刀重磨应在专用滚刀刃磨机床上进行。也可以在万能工具磨床上安装专用夹具来