金属基础及原理 5

第一节齿轮加工刀具的种类第二节齿轮滚刀第三节蜗轮滚刀第四节插齿刀第五节剃齿刀第一节齿轮加工刀具的种类一、成形法齿轮刀具1．盘形齿轮铣刀

盘形齿轮铣刀是一种经过铲齿的成形铣刀，可用于加工直齿轮或斜齿轮。成形法齿轮刀具是指切削刃的廓形与被切齿轮槽形相同或近似相同的刀具。常用的成形法齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀。2．指形齿轮铣刀

指形齿轮铣刀属于成形立铣刀，可用于加工大模数的直齿轮、斜齿轮或人字齿轮。二、展成法齿轮刀具

优点：一把刀具可加工同一模数不同齿数的齿轮，与成形法齿轮刀具相比，其通用性广，加工精度和生产效率高。展成法齿轮刀具的切削刃廓形不同于被切齿轮任何剖面的槽形。切齿时除主运动外，还有刀具与齿轮的啮合运动，又称展成运动。齿轮的齿形是由刀具切削刃在展成运动中若干位置的包络形成的。常用的展成法齿轮刀具有齿轮滚刀、插齿刀和剃齿刀。1．齿轮滚刀

齿轮滚刀适用于直齿轮、斜齿轮的粗、精加工，生产效率较高，应用最广泛。2．插齿刀

插齿刀多用于齿轮滚刀无法加工的双联和多联齿轮、内齿轮及人字齿轮的加工。3．剃齿刀

剃齿刀主要用于热处理前齿形的精加工。第二节齿轮滚刀一、齿轮滚刀的工作原理齿轮滚刀的工作原理如同一对交错轴斜齿轮副的啮合过程。齿轮滚刀相当于小齿轮，工件相当于大齿轮，工作时，齿轮滚刀与被切齿轮做无侧隙啮合。1．滚齿时的运动滚齿时齿轮滚刀绕自身轴线的回转运动为主运动，进给运动包括齿坯的转动和齿轮滚刀沿齿坯轴线方向的移动。齿轮滚刀的回转运动与齿坯绕自身轴线的回转运动形成了展成运动。

式中——齿轮滚刀分度圆螺纹升角，（°）；确定安装角的基本原则：齿轮滚刀的齿向与齿轮的齿向一致，其计算式是：——被切齿轮螺旋角，（°）。

解：即滚齿前，调整齿轮滚刀安装角为5°26′。二、齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀相当于齿数很少（一个或几个齿）的螺旋齿轮，因此其螺旋角很大，螺纹升角很小，齿轮滚刀的外形不像齿轮而呈蜗杆状，故称为齿轮滚刀的基本蜗杆，齿轮滚刀的齿数相当于蜗杆的头数。

应用最多的是以阿基米德蜗杆和法向直廓蜗杆为基本蜗杆的齿轮滚到。阿基米德蜗杆法向直廓蜗杆三、齿轮滚刀刀齿的形成

齿轮滚刀的外形虽然像蜗杆，但作为刀具它必须具有容屑槽、前角和后角。沿齿轮滚刀纵向开沟槽以形成容屑槽、前面和切削刃。滚刀的几何形状容屑槽方向与齿轮滚刀轴线平行的称为直槽滚刀，容屑槽方向与齿轮滚刀齿纹方向垂直的称为螺旋槽滚刀。

滚刀的容屑槽四、齿轮滚刀的使用1．齿轮滚刀的选择选择标准齿轮滚刀时滚刀的模数和压力角应与被加工齿轮的法向模数和法向压力角相同。同时，齿轮滚刀的精度等级也要与被加工齿轮的精度等级对应。齿轮滚刀标准中规定了4A、3A、2A、A、B、C和D级７种精度等级，分别用于加工5～11级精度的齿轮。齿轮滚刀的精度等级标注在齿轮滚刀的端面上。一般工具厂制造的标准齿轮滚刀均为阿基米德蜗杆滚刀。2．齿轮滚刀的安装齿轮滚刀安装注意事项：（1）用百分表检查两端轴台的径向圆跳动量，其值不能超过允许值（一般加工外径为200mm以下的8级精度齿轮时，其径向圆跳动量应不大于0.03mm）（2）两轴台的跳动方向和数值应尽可能一致，即两端径向圆跳动的最高点在同一方向，以保证齿轮滚刀与刀轴的倾斜度最小。第三节蜗轮滚刀一、蜗轮滚刀的工作原理与进给方式1．蜗轮滚刀的工作原理蜗轮滚刀是利用蜗杆与蜗轮的啮合原理工作的。蜗轮滚刀是在相当于与被切蜗轮相啮合的工作蜗杆的基础上开出切削刃而制成的。蜗轮滚刀的基本蜗杆一般是阿基米德蜗杆。若工作蜗杆是渐开线蜗杆，则蜗轮滚刀的基本蜗杆也是渐开线蜗杆，不能任意选择。加工蜗轮时，蜗轮滚刀与被切蜗轮的安装中心距和轴交角（一般为90°）及传动比也应与工作蜗杆、蜗轮的中心距和轴交角及传动比相同。2．蜗轮滚刀的进给方式（1）径向进给

优点：被切蜗轮不需附加转动，滚齿机的传动链短，加工的蜗轮齿距误差小、精度高，蜗杆副可以径向装配。

缺点：蜗轮滚刀刀齿负荷不均匀，且包络齿形的切削刃很少，因而齿面波纹较大，齿形精度低，表面质量较差。

优点：可以得到较好的齿形精度和表面质量，蜗轮滚刀的使用寿命较长，蜗杆副的中心距易于准确控制。

缺点：滚齿机必须具有切向进给机构；展成运动传动链较长，影响转动精度，对于齿距精度要求高的蜗轮，不如使用径向进给方式好；蜗杆副有可能不能径向装配。（2）切向进给

二、蜗轮滚刀的结构

蜗轮滚刀的结构如下图所示。1．外径蜗轮滚刀的外径应设计得比工作蜗杆大些，这是因为蜗杆副在啮合时应保证有一定的径向间隙和使蜗轮滚刀有一定的重磨次数。因此，新的蜗轮滚刀的外径应比工作蜗杆的外径大0.2m（m为模数）。2．后角蜗轮滚刀的顶刃后角在螺旋线方向测量。当基本蜗杆的螺旋升角λo较小时（λo<15°），螺纹与端面夹角较小，螺旋方向的后角可在端面中测量。当λo≥15°时，蜗轮滚刀顶刃螺旋方向与端面方向夹角较大，两个方向的后角相差也较大。此时，蜗轮滚刀的顶刃后角应在螺旋方向测量。螺旋方向的顶刃后角通常为10°~12°。3．切削部分的长度

第四节插齿刀一、插齿刀的工作原理

插齿的主运动是插齿刀的上下往复运动。切削刃的上下往复运动轨迹形成的齿轮称作铲形齿轮。插齿刀与齿坯的相对滚动形成圆周进给运动，它相当于铲形齿轮与被切齿轮之间作无间隙啮合运动。加工斜齿轮时，插齿刀所对应的铲形齿轮是与被切齿轮螺旋角大小相等、旋向相反的斜齿轮。插齿时，在插齿刀上下往复运动的同时，由机床的螺旋导轨使插齿刀形成附加的螺旋运动。二、插齿刀的使用1．插齿刀的类型（1）盘形直齿插齿刀适合加工普通直径外齿轮和大直齿内齿轮。（2）碗形直齿插齿刀适合加工塔形和双联齿轮。（3）锥柄直齿插齿刀适合加工直齿内齿轮。2．插齿刀的安装

插齿刀安装要求是：装夹可靠。垫板直径与厚度应尽可能大。两端面平行且与插齿刀保持良好的接触。安装时需校正插齿刀前面与外径的跳动量，跳动量一般不大于0.02mm。第五节剃齿刀一、剃齿刀的类型a）盘形剃齿刀b）条