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1、四、齿轮刀具四、齿轮刀具第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具第三章第三章 机械加工工艺装备机械加工工艺装备齿轮滚刀齿轮滚刀教教学学内内容容四、齿轮刀具四、齿轮刀具插齿刀插齿刀（二）（二）（一）（一）（三）（三）齿轮刀具的种类齿轮刀具的种类剃齿刀剃齿刀（四）（四）教学要求：教学要求：（1 1）掌握滚刀的基本蜗杆、类型、结构及选）掌握滚刀的基本蜗杆、类型、结构及选用；用；（2 2）掌握插齿刀的类型及选用。）掌握插齿刀的类型及选用。教教学学要要求求四、齿轮刀具四、齿轮刀具 滚刀、插齿刀的选用。滚刀、插齿刀的选用。教教学学重重点点教学重点：教学重点：四、齿轮刀具四、齿轮刀具齿齿形形加加工工方方法法概
2、概述述齿形加工方法概述齿形加工方法概述1.无切削加工无切削加工铸造铸造2.切削加工切削加工铣齿铣齿热轧热轧冷挤冷挤注塑注塑插齿插齿滚齿滚齿剃齿剃齿精度低，用于矿山机械和农用机械。精度低，用于矿山机械和农用机械。可轧制直齿、螺旋齿和人字齿的外可轧制直齿、螺旋齿和人字齿的外圆柱齿轮、锥齿轮及链轮等。圆柱齿轮、锥齿轮及链轮等。精度高，适用于小模数齿轮的加工。精度高，适用于小模数齿轮的加工。用于工程塑料齿轮的制造。用于工程塑料齿轮的制造。生产率高、材料生产率高、材料消耗小、成本低消耗小、成本低高精度要求的齿轮加工的主要方法高精度要求的齿轮加工的主要方法材料消耗大、材料消耗大、成本高成本高磨齿磨齿四、齿
3、轮刀具四、齿轮刀具齿形加工原理齿形加工原理按齿轮齿廓的成形按齿轮齿廓的成形原理不同，齿轮的原理不同，齿轮的切削加工可分为切削加工可分为成形法成形法展成法展成法齿齿形形加加工工原原理理 成形法成形法是利用与被加工齿轮齿槽法面截形相是利用与被加工齿轮齿槽法面截形相一致的刀具，在齿坯上逐个切出齿形。一致的刀具，在齿坯上逐个切出齿形。1.1.成形法成形法（1 1）加工原理）加工原理常用的成形常用的成形法加工齿轮法加工齿轮的方法有的方法有铣齿铣齿拉齿拉齿刨齿刨齿成形法磨齿成形法磨齿齿齿形形加加工工原原理理指形齿轮铣刀铣齿指形齿轮铣刀铣齿齿齿形形加加工工原原理理盘形齿轮铣刀铣齿盘形齿轮铣刀铣齿成形法铣齿成
4、形法铣齿齿齿形形加加工工原原理理成形法铣齿成形法铣齿盘形齿轮铣刀铣齿盘形齿轮铣刀铣齿齿齿形形加加工工原原理理成形法铣齿的加工特点成形法铣齿的加工特点 （1 1）生产率低。）生产率低。一次只能加工齿轮的一个齿槽。加一次只能加工齿轮的一个齿槽。加工完分度。工完分度。（2 2）刀具机床结构简单。）刀具机床结构简单。盘状成形齿轮铣刀，用在盘状成形齿轮铣刀，用在普通卧式铣床上铣齿。指状成形齿轮铣刀，用在普普通卧式铣床上铣齿。指状成形齿轮铣刀，用在普通立式铣床上铣齿。通立式铣床上铣齿。（3 3）加工精度低。）加工精度低。IT9IT12级，级，Ra 6.33.2m。齿齿形形加加工工原原理理成形法铣齿的适用范
5、围成形法铣齿的适用范围 （1 1）单件小批生产或修配中加工直齿圆柱齿轮；）单件小批生产或修配中加工直齿圆柱齿轮；（2 2）修配中加工斜齿轮；）修配中加工斜齿轮；（3 3）加工低精度的锥齿轮。）加工低精度的锥齿轮。齿齿形形加加工工原原理理成形法磨齿成形法磨齿 展成法展成法是利用一对齿轮啮合的原理进行加工是利用一对齿轮啮合的原理进行加工的，齿轮啮合副中的一个作为刀具，另一个作为的，齿轮啮合副中的一个作为刀具，另一个作为工件，并强制刀具和工件做严格的啮合运动，在工件，并强制刀具和工件做严格的啮合运动，在运动过程中，刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工运动过程中，刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形。件的
6、齿形。齿齿形形加加工工原原理理2.展成法展成法常用的展成常用的展成法加工齿轮法加工齿轮的方法有的方法有滚齿滚齿插齿插齿剃齿剃齿珩齿珩齿磨齿磨齿齿齿形形加加工工原原理理滚齿滚齿齿齿形形加加工工原原理理插齿插齿齿齿形形加加工工原原理理剃齿剃齿齿齿形形加加工工原原理理磨齿磨齿蜗杆砂轮磨齿蜗杆砂轮磨齿蝶形砂轮磨齿蝶形砂轮磨齿齿齿形形加加工工原原理理展成法加工齿形展成法加工齿形 加工特点：加工特点：（1 1）同一把刀具可加工同一模数、不同齿数的所有）同一把刀具可加工同一模数、不同齿数的所有齿轮。齿轮。（2 2）生产率高）生产率高。连续分度，连续切削。连续分度，连续切削。（3 3）加工精度高。）加工精度高
7、。多用。多用。（一）齿轮刀具的种类（一）齿轮刀具的种类1.成形法齿轮刀具成形法齿轮刀具齿齿轮轮刀刀具具的的种种类类四、齿轮刀具四、齿轮刀具常用的成形常用的成形法齿轮刀具法齿轮刀具成形齿轮铣刀成形齿轮铣刀齿轮拉刀齿轮拉刀齿轮刨刀齿轮刨刀成形磨齿砂轮成形磨齿砂轮常用的是成形齿轮铣刀。常用的是成形齿轮铣刀。成形齿轮铣刀成形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀指形齿轮铣刀指形齿轮铣刀成形成形齿轮齿轮铣刀铣刀加工模数加工模数m8mm的小齿轮的小齿轮加工模数加工模数m8mm的大齿轮的大齿轮齿齿轮轮刀刀具具的的种种类类盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀齿齿轮轮刀刀具具的的种种类类指形齿轮铣刀指形齿轮铣刀齿齿轮轮刀刀具具的
8、的种种类类8 8把一套的盘形齿轮铣刀刀号及加工齿数范围把一套的盘形齿轮铣刀刀号及加工齿数范围 刀号刀号1 12 23 34 45 56 67 78 8加工齿轮加工齿轮范围范围1212131314141616171720202121252526263434353554545555134134135135以以上上 每种刀号的齿轮铣刀刀齿形状均按加工齿数范每种刀号的齿轮铣刀刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数的齿形设计。所以，在加工该范围内围中最少齿数的齿形设计。所以，在加工该范围内其它齿数的齿轮时，会有一定的齿形误差产生。其它齿数的齿轮时，会有一定的齿形误差产生。成形齿轮铣刀成形齿轮铣刀齿齿轮轮刀刀
9、具具的的种种类类 为减少刀具的数量，同一模数的齿轮铣刀按其为减少刀具的数量，同一模数的齿轮铣刀按其所加工的齿数通常制成所加工的齿数通常制成8 8把一套（精确的把一套（精确的1515把一套），把一套），每种铣刀用于加工一定齿数范围的一组齿轮。每种铣刀用于加工一定齿数范围的一组齿轮。2.展成法齿轮刀具展成法齿轮刀具齿齿轮轮刀刀具具的的种种类类常用的展成常用的展成法齿轮刀具法齿轮刀具齿轮滚刀齿轮滚刀插齿刀插齿刀剃齿刀剃齿刀 齿轮滚刀相当于一个齿数少、螺旋角大的斜齿齿轮滚刀相当于一个齿数少、螺旋角大的斜齿圆柱齿轮。其轮齿很长，可以绕轴几圈，因而成为圆柱齿轮。其轮齿很长，可以绕轴几圈，因而成为蜗杆形状。
10、滚刀的切削刃位于这个相当于斜齿圆柱蜗杆形状。滚刀的切削刃位于这个相当于斜齿圆柱齿轮的蜗杆螺旋面上，这个蜗杆就称之为齿轮滚刀齿轮的蜗杆螺旋面上，这个蜗杆就称之为齿轮滚刀的的基本蜗杆基本蜗杆。基本蜗杆螺旋面的旋向不同，有右旋滚刀和左基本蜗杆螺旋面的旋向不同，有右旋滚刀和左旋滚刀。旋滚刀。（二）齿轮滚刀（二）齿轮滚刀1.滚刀的基本蜗杆滚刀的基本蜗杆齿齿轮轮滚滚刀刀 齿轮滚刀可对直齿、斜齿圆柱齿轮进行粗或精齿轮滚刀可对直齿、斜齿圆柱齿轮进行粗或精加工，生产率较高，应用最广泛。加工，生产率较高，应用最广泛。11前刀面前刀面 22顶刃顶刃 3 3、44侧刃侧刃55顶后刀面顶后刀面 6 6、77侧后刀面侧后
11、刀面1.滚刀的基本蜗杆滚刀的基本蜗杆齿齿轮轮滚滚刀刀1.滚刀的基本蜗杆滚刀的基本蜗杆齿齿轮轮滚滚刀刀 理论上加工渐开线齿轮的滚刀的基本蜗杆是理论上加工渐开线齿轮的滚刀的基本蜗杆是渐渐开线蜗杆开线蜗杆，端面齿形是渐开线，齿侧表面为渐开螺，端面齿形是渐开线，齿侧表面为渐开螺旋面。但它的轴向齿形是曲线，所以在检验时比较旋面。但它的轴向齿形是曲线，所以在检验时比较困难，齿侧面铲齿时，轴向是曲线，因此，必须进困难，齿侧面铲齿时，轴向是曲线，因此，必须进行轴向铲齿，所以生产中很少用。行轴向铲齿，所以生产中很少用。实际上，生产中采用近似齿形滚刀。即：实际上，生产中采用近似齿形滚刀。即：阿基阿基米德蜗杆滚刀米
12、德蜗杆滚刀和和法向直廓蜗杆滚刀。法向直廓蜗杆滚刀。1.滚刀的基本蜗杆滚刀的基本蜗杆齿齿轮轮滚滚刀刀 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的端面齿形为阿基米德螺旋线，的端面齿形为阿基米德螺旋线，轴剖面为直线，齿侧表面为阿基米德螺旋面。易加轴剖面为直线，齿侧表面为阿基米德螺旋面。易加工、多用。工、多用。法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆的端面齿形为延长渐开线法剖面的端面齿形为延长渐开线法剖面齿形为直线。齿形为直线。用近似齿轮滚刀切出的齿轮齿形，虽然理论上用近似齿轮滚刀切出的齿轮齿形，虽然理论上不是渐开线，但误差可控制很小，特别是不是渐开线，但误差可控制很小，特别是阿基米德阿基米德蜗杆滚刀多用蜗杆滚刀多用。整体式整体式镶
13、齿式镶齿式2.滚刀的基本结构滚刀的基本结构11刀体；刀体；22刀片；刀片；33端盖端盖小模数滚刀小模数滚刀大模数滚刀大模数滚刀 滚刀的两端面与滚刀轴线相垂直；滚刀孔径滚刀的两端面与滚刀轴线相垂直；滚刀孔径有平行于轴线的键槽，用来传递扭矩。有平行于轴线的键槽，用来传递扭矩。齿齿轮轮滚滚刀刀齿齿轮轮滚滚刀刀整体式滚刀整体式滚刀 滚刀外径是一个很重要的结构尺寸，它直接影滚刀外径是一个很重要的结构尺寸，它直接影响其它结构参数的合理性、切削过程的平稳性、滚响其它结构参数的合理性、切削过程的平稳性、滚刀精度和耐用度、滚刀的制造工艺性和加工齿轮的刀精度和耐用度、滚刀的制造工艺性和加工齿轮的表面质量。表面质量
14、。滚刀分为两大系列：大外径系列（滚刀分为两大系列：大外径系列（型）和小型）和小外径系列（外径系列（型）。前者用于高精度滚刀，后者用型）。前者用于高精度滚刀，后者用于普通精度滚刀。于普通精度滚刀。3.滚刀的几何参数滚刀的几何参数 滚刀的几何参数有：外径、孔径、长度、头数、滚刀的几何参数有：外径、孔径、长度、头数、圆周齿数。圆周齿数。（1 1）齿轮滚刀的外径与孔径）齿轮滚刀的外径与孔径齿齿轮轮滚滚刀刀 确定滚刀最小长度满足两个要求：一是能完整确定滚刀最小长度满足两个要求：一是能完整地包络出齿轮的齿廓；二是滚刀两端边缘的刀齿不地包络出齿轮的齿廓；二是滚刀两端边缘的刀齿不应负荷过重。应负荷过重。考虑下
15、列因素对长度值进行修正：考虑下列因素对长度值进行修正：1 1）为了使两端不完整的刀齿不参加切削，应加）为了使两端不完整的刀齿不参加切削，应加长滚刀。长滚刀。2 2）为使滚刀磨损均匀，应考虑轴向窜刀所必需）为使滚刀磨损均匀，应考虑轴向窜刀所必需的长度增加量。的长度增加量。3 3）轴台的长度是检验滚刀安装是否正确的基准，）轴台的长度是检验滚刀安装是否正确的基准，通常不小于通常不小于4 45mm5mm。（2 2）齿轮滚刀的长度）齿轮滚刀的长度齿齿轮轮滚滚刀刀 滚刀的螺纹头数对滚齿生产率和加工精度都有重滚刀的螺纹头数对滚齿生产率和加工精度都有重要影响。要影响。采用多头滚刀时，参与切削的齿数增加，生产效
16、采用多头滚刀时，参与切削的齿数增加，生产效率比单头滚刀高。但多头滚刀螺旋升角大，设计制造率比单头滚刀高。但多头滚刀螺旋升角大，设计制造误差增加，铲磨时很难保证精度，加之多头滚刀各螺误差增加，铲磨时很难保证精度，加之多头滚刀各螺纹之间存在分度误差，所以纹之间存在分度误差，所以多头滚刀的加工精度较低，多头滚刀的加工精度较低，一般适用于粗加工。一般适用于粗加工。（3 3）齿轮滚刀的头数）齿轮滚刀的头数齿齿轮轮滚滚刀刀 圆周齿数影响切削过程的平稳性、齿面加工质圆周齿数影响切削过程的平稳性、齿面加工质量和滚刀的使用寿命。齿数增加，切削过程平稳，量和滚刀的使用寿命。齿数增加，切削过程平稳，耐用度提高，齿背
17、的宽度减少，滚刀的寿命缩短。耐用度提高，齿背的宽度减少，滚刀的寿命缩短。通常，通常，滚刀圆周齿数为滚刀圆周齿数为9 91616个个。（4 4）齿轮滚刀的圆周齿数）齿轮滚刀的圆周齿数齿齿轮轮滚滚刀刀 滚刀按精密程度分为滚刀按精密程度分为AAA级、级、AA级、级、A级、级、B级、级、C级，下表列出了滚刀精度等级与被加工齿轮级，下表列出了滚刀精度等级与被加工齿轮精度等级的关系。精度等级的关系。4.滚刀的精度滚刀的精度齿齿轮轮滚滚刀刀滚刀精度等级滚刀精度等级AAA级级AA级级A级级B级级C级级可加工齿轮精度可加工齿轮精度等级等级67889910 为保证加工出齿形的正确性，滚刀在切削为保证加工出齿形的正
18、确性，滚刀在切削处的螺旋线方向与被加工齿轮齿槽方向一致。处的螺旋线方向与被加工齿轮齿槽方向一致。加工直齿圆柱齿轮时：加工直齿圆柱齿轮时：5.滚刀安装滚刀安装滚刀分圆螺旋升角。滚刀分圆螺旋升角。齿齿轮轮滚滚刀刀加工螺旋角为加工螺旋角为的斜齿圆柱齿轮时的斜齿圆柱齿轮时旋向旋向相同相同，取，取“-”；相反相反，取，取“+”。滚刀与被加工齿轮旋向相同滚刀与被加工齿轮旋向相同滚刀与被加工齿轮旋向相反滚刀与被加工齿轮旋向相反被加工齿轮分圆螺旋角；被加工齿轮分圆螺旋角；滚刀分圆螺旋升角。滚刀分圆螺旋升角。齿齿轮轮滚滚刀刀5.滚刀安装滚刀安装 插齿刀也是一种主要的展成法齿轮刀具，它可插齿刀也是一种主要的展成法
19、齿轮刀具，它可以加工直齿轮、斜齿轮、多联齿轮、内齿轮、人字以加工直齿轮、斜齿轮、多联齿轮、内齿轮、人字齿轮和齿条等。齿轮和齿条等。标准直齿插齿刀按其结构特点，可分为标准直齿插齿刀按其结构特点，可分为盘形、盘形、碗形和锥柄形碗形和锥柄形三种类型，如下图所示。三种类型，如下图所示。（三）插齿刀（三）插齿刀1.1.插齿刀的类型插齿刀的类型插插齿齿刀刀插齿刀的类型插齿刀的类型用于加工直齿外齿轮和大直径内齿轮。用于加工直齿外齿轮和大直径内齿轮。a a）盘形插齿刀）盘形插齿刀插插齿齿刀刀插齿刀的类型插齿刀的类型用于加工多联齿轮和带凸肩的齿轮。用于加工多联齿轮和带凸肩的齿轮。b b）碗形插齿刀）碗形插齿刀插
20、插齿齿刀刀插齿刀的类型插齿刀的类型主要用于加工内齿轮。主要用于加工内齿轮。c c）锥柄插齿刀）锥柄插齿刀插插齿齿刀刀插齿刀的选用插齿刀的选用插插齿齿刀刀（1 1）根据被插齿轮形状选类型。）根据被插齿轮形状选类型。（2 2）插齿刀的参数应和被加工齿轮的参数一致。）插齿刀的参数应和被加工齿轮的参数一致。直齿插齿刀的模数、压力角应与被加工齿轮一致。直齿插齿刀的模数、压力角应与被加工齿轮一致。斜齿插齿刀的法向模数、压力角应与被加工齿轮斜齿插齿刀的法向模数、压力角应与被加工齿轮一致，旋向相反。一致，旋向相反。（3 3）精度分为）精度分为AAAA、A A、B B、C C分别用于加要工分别用于加要工6 6、
21、7 7、8 8、9 9级精度的齿轮。级精度的齿轮。（4 4）插齿刀各要素的公差均为所加工齿轮公差的）插齿刀各要素的公差均为所加工齿轮公差的1/31/3。（四）剃齿刀（四）剃齿刀 用于未淬硬的直用于未淬硬的直齿、斜齿圆柱齿轮齿、斜齿圆柱齿轮的精加工，生产效的精加工，生产效率很高，是软齿面率很高，是软齿面精加工最常见的加精加工最常见的加工方法。工方法。使用最多的剃齿使用最多的剃齿刀是圆盘形。它的刀是圆盘形。它的基本结构是齿侧开基本结构是齿侧开有许多切削刃的变有许多切削刃的变位齿轮。位齿轮。剃剃齿齿刀刀剃剃齿齿刀刀（四）剃齿刀（四）剃齿刀（四）剃齿刀（四）剃齿刀通用剃齿刀的制造精度分为通用剃齿刀的制
22、造精度分为A、B、C三级，分别用三级，分别用于加工精度为于加工精度为6、7、8级的齿轮；级的齿轮；剃齿刀的螺旋角有剃齿刀的螺旋角有150、100、50三种，三种，150和和50应用最广，应用最广，150多用于加工直齿圆柱齿轮，多用于加工直齿圆柱齿轮，50多多用于加工斜齿轮和直齿双联齿轮。用于加工斜齿轮和直齿双联齿轮。剃削齿轮前，需用专用的剃前滚刀或剃前插齿刀来剃削齿轮前，需用专用的剃前滚刀或剃前插齿刀来加工齿形并留有剃削余量。加工齿形并留有剃削余量。剃齿刀寿命长、价格高，在成批大量生产中使用较剃齿刀寿命长、价格高，在成批大量生产中使用较多。多。剃剃齿齿刀刀思考题与习题思考题与习题思思考考题题与与习习题题第三节第三节 插齿加工插齿加工1.常用的成形法齿轮刀具有哪几种？常用的成形法齿轮刀具有哪几种？2.滚刀的基本蜗杆有哪几种？理论上能加工出正确渐滚刀的基本蜗杆有哪几种？理论上能加工出正确渐开线齿形的是哪种？而实际中使用的是哪种？开线齿形的是哪种？而实际中使用的是哪种？3.齿轮滚刀应如何安装和选用？齿轮滚刀应如何安装和选用？4.常用的插齿刀有哪些类型常用的插齿刀有哪些类型?分别适用于什么场合？分别适用于什么场合？5.插齿刀应如何选用？插齿刀应如何选用？