第二节齿轮齿形的加工

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第二节 齿轮齿形的加工,,,,,,,齿轮的基本知识,1,圆柱齿轮齿形加工,2,,,,齿端加工,3,4,一 、齿轮的基本知识,,齿轮传动是机械传动中的一个重要组成部分，它起着传递,动力和运动,的作用。其传动可靠性好、承载能力强、制造工艺成熟，已广泛应用于机器、仪器制造业。,1.,齿轮的

2、功用和分类,齿轮的分类,按轮齿形状分,直齿,斜齿,人字齿,,按轮齿结构分,连轴齿轮,带孔齿轮,,圆柱孔齿轮,花键孔齿轮,,,渐开线,齿轮的齿形曲线有,摆线,圆弧线,,齿轮和齿轮副的种类,2,、 渐开线的形成及其特征,若一动直线在平面内沿半径为,r,b,的圆作纯滚动时，则动直线上任一点,a,的轨迹称为半径为,r,b,,的圆的渐开线。半径为,r,b,的圆称为基圆，动直线称为发生线。渐开线齿轮的一个轮齿就是由同一基圆形成的两条相反渐开线组成的。,渐开线的形成,,渐开线齿轮,,2.,渐开线,渐开线齿轮的任一轮齿就是由同一基圆形成的两条相反的渐开线所组成,3,、分度圆、模数、压力角,直齿圆柱齿轮的几何

3、尺寸,,3.,分度圆与模数,理论齿厚和齿宽相等的圆称为分度圆,,即,s=e,分度圆齿距,,p=s+e,,齿轮齿数是,Z,，分度圆直径是,d,,齿距,P,与齿数,Z,之间的关系为：,或,令,即,其中,m,称为模数，单位为,mm,,,渐开线齿形上任一点,K,的法向力,F,与其速度,v,k,之间所夹的锐角，称为,K,点的压力角,α,k,。渐开线 上各点的压力角是不相同的。,,,,通常所说的压力角是指分度圆上,A,点处的压力角，用,α,表示（,α= 20°,）,,,,由此可得基圆直径,r,b,和分度圆直径,r,的关系为：,,,r,b,=cos α ·,r,,,= cos 20 ·,r,≈0.94,r,

4、,4.,压力角,渐开线的压力角,,,模数,和,压力角,是直齿圆柱齿轮的两个基本参数。,,模数,m,是周节,P,与,π,之比，即,,m = P /π,,则,D,,= m z,,模数,m,的数值已标准化，,,如,m = 0.1,，,0.5,，,1,，,1.5,，,2,，,3,等。,,,,,渐开线齿轮正确啮合的条件：两齿轮的模数,,和压力角分别相等。在齿形加工中，刀具的模数,,和压力角的数值也必须与被加工齿轮相同。,,,齿轮是用来传递运动和动力的，在不同的工作条件下，对精度的要求有所不同。从传递运动方面看，应保证传递运动准确、平稳；从传递动力方面看，应保证传动可靠和灵活。,,因此，一般齿轮传动的精度

5、要求有以下四个方面：,5,、 圆柱齿轮精度简介,5.,圆柱齿轮精度,（,1,）,齿轮传动的精度要求,,传递运动的准确性,,,即要求齿轮在一转范围内，产生的最大转角误差应限制在一定的范围内，使齿轮副传动比变化小，以保证传递运动的准确性。,,传递运动的平稳性,,,即要求齿轮在转过一个齿距角的范围内，其最大转角误差应限制在一定范围内，使齿轮副瞬时传动比变化小，以免引起振动和噪音，保证传递运动的平稳性。,,,,载荷分布的均匀性,,即要求在轮齿啮合过程中，工作齿面沿全齿高和全齿长上保持均匀接触，并且接触面积尽可能的大。,,,④ 传动侧隙,（对齿轮副的要求）,,,即要求一对齿轮啮合时，在非工作齿面间

6、应留有合理的间隙，否则会出现,卡死或烧伤,现象。,,齿轮副侧隙对储藏润滑油、补偿齿轮传动受力后的弹性变形和热变形，以及补偿齿轮及其传动装置的加工误差和安装误差都是必要的。,（,2,）齿轮的精度等级,,,GB10095—88《,渐开线圆柱齿轮精度,》,规定了,12,个精度等级，由高到低依次为,1,，,2,，,3,，,...,，,12,级。,1,～,2,级是远景级，,3,～,6,级为高精度级，,7,～,8,中等精度级，,9,～,12,低精度级,,,,,,,,,,,,,,,,,齿 厚 极 限 偏 差,注：对外啮合齿轮，公法线平均长度上偏差,E,wms=,E,SS,cosa,－,0.72,F,rsin

7、a,,,公法线平均长度下偏差,E,wmi=,E,Si,cosa+0.72,F,rsina,,公法线平均长度公差,E,wm=,T,Scosa,－,1.44,F,rsina,齿距极限偏差,(±f,pt,),值,um,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二、,齿轮精度,的选择,,选择：选择,齿轮精度时，应以传动的用途、传,,,,,,,,,,,递功率的大小、齿轮的圆周速度及工作,,,,,,,,,,,条件等为依据，并参考同类机械进行具,,,,,,,,,,,体选择。一般情况下，齿轮的三个公差,,,,,,,,,组选用相同的精度等级。标准

8、规定根据,,,,,,,,,齿轮使用要求的不同，允许对三个公差,,,,,,,,,,,组选用不同的精度等级。,,图样标注：在齿轮零件图上应标注齿轮的精度,,等级和齿厚极限偏差的字母代号。,,标注示例：,,,a),齿轮三个公差组精度,,同为,7,级，其齿厚上,,偏差为,F,，下偏差为,L,：,b),第,Ⅰ,公差组精度为,7,级，第,Ⅱ,、,Ⅲ,公差组精度为,6,级，齿厚上偏差为,G,，齿厚下偏差为,M,：,,,,,,,c),齿轮的三个公差组精度同为,4,级，其齿厚上偏差为,-330um,，下偏差为,-405um,：,一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围

9、绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类。,,无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。,,齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为,成形法,和,展成法,两种。,,二、 圆柱齿轮齿形加工,二、圆柱齿轮齿形加工,（也称仿形法）是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿的方法。,,,如 铣齿、成形法磨齿、拉齿。,,（也

10、叫包络法或范成法）是利用齿轮的啮合原理进行切削的。只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮。,,,如 插齿、滚齿、剃齿和展成法磨齿。,成形法,,展成法,,,1.,,铣齿,,铣削直齿圆柱齿轮的方法如下图：,用,盘形齿轮铣刀铣齿轮,,用指状齿轮铣刀铣齿轮,二、圆柱齿轮齿形加工,盘状齿轮铣刀：齿轮模数,m,＜,8,时用，在卧式铣床上使用；,,指状齿轮铣刀：齿轮模数,m,≥,8,时用，在立式铣床上使用，可加工直齿轮、斜圆柱齿轮、人字齿轮。,,,,,,,a),盘形齿轮铣刀,,,b),指状齿轮铣刀,成形法齿轮刀具,（2）刀具结构简单，加工成本低，但是加工精度和效率较低。,铣齿加工的特点,,（,1,

11、）成形法铣齿加工的基本特点：,铣刀切削部分剖面形状与被铣齿轮槽的剖面形状相符。,所以，齿轮铣刀与每一种齿数的齿轮是一一对应的，是,专用刀具,。,,,,为了降低加工成本，实际生产中把,同一模数的齿轮按齿数分成,8,组或,15,组,，每组采用同一种刀号的铣刀加工。,见,P138,表,4-5,：齿轮铣刀的分号。,,,铣齿加工的应用,,,成形法铣齿主要用于,单件、小批量生产和修配，,用于制造,低于,8,级精度的齿轮，齿面的表面粗糙度,Ra,值为,6.3~3.2μm,。,,成形法铣齿可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮，也可加工齿条和锥齿轮等。,,插齿机的工作原理类似一对圆柱齿轮啮合，其中一个齿轮作为工件

12、，另一个齿轮变为齿轮形的插齿刀具，,它的模数和压力角与被加工齿轮相同,，且在端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角 。,展成法,2.,插齿,插齿属于展成法加工,（,1,）插齿原理,插齿运动,插齿原理及插齿运动,,展成法,,插齿刀的类型,,a),盘形,b),碗形,c),锥柄,,插齿刀的类型,插齿需要下列四个运动,,①,插削主运动,：指插削刀的上下往复直线运动。,插齿运动,（,2,）插齿运动,, 圆周进给运动 指插齿刀每上下往复一次其分度圆圆周所转过的弧长（,mm/dstr,）。,即,②,范成运动,：也叫分齿运动，插齿刀与齿坯间强制保持一对齿轮啮合速比关系的运动，也叫展成运动。,⑤,让刀运动,：

13、插齿刀向上运动（空行程）时，为了避免擦伤工件齿面和减少刀具磨损，刀具和工件之间应该让开，使之产生一定间隙，而在插齿刀向下开始工作行程之前，应迅速恢复到原位，以便刀具进行下一次切削。,④ 径向进给运动 在分齿运动的同时，为切至全齿深，插齿刀逐渐向齿坯中心移动，用插齿刀每上下往复行程一次径向移动的距离表示（,mm/dstr,）。刀齿切至全齿深后，径向进给运动自动停止，齿坯再回转一周，即可完成加工。,,,滚,齿就是用齿轮,滚刀在滚,齿机上加工齿轮的轮齿，实际上是按一对,螺旋齿轮相啮合,的原理进行加工的。,,,蜗杆蜗轮啮合,一对螺旋齿轮啮合,滚,齿原理,3,、,滚齿,,齿轮滚刀是一个蜗杆形刀具，为

14、了形成切削刃，在垂直于蜗杆螺旋线方向或平行于轴线方向开出容屑槽，形成前刀面，并对滚刀的顶面和侧面进行铲背，铲磨出后角。,齿轮滚刀,整体式齿轮滚刀,滚刀,,③,垂直进给运动,：为了切出齿全宽，滚刀沿被切齿轮的轴线作连续的垂直进给运动。,（,mm/r,或,mm/min,）,滚齿运动,（,2,）滚齿运动,①,主运动,：指滚齿刀的旋转运动。用其转速表示（,r/min,）,,②,范成运动,：也叫分齿运动，滚齿刀和齿坯间准确地保持一对斜齿轮啮合速比关系的运动。,即,④ 滚齿的径向切深是由工作台控制的。模数小的齿轮，一次切出全齿深，模数大的齿轮得分,2-3,次切出。,（,3,）滚齿工艺的特点和应用,,,

15、适应性好 由于滚齿加工是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加工与其模数和压力角相同的不同齿数的齿轮。,,,,生产率较高 滚齿为连续切削，无空行程，且滚刀为旋转运动。所以滚齿生产率一般比插齿高。,,,分齿精度比插齿高，而齿形精度比插齿低。,,④ 滚齿齿面的,R,a,比插齿大，一般,3.2---1.6,,滚齿机,加工范围,,（,1,）直齿圆柱齿轮 （,2,）斜齿圆柱齿轮 （,3,）蜗轮,三、齿轮加工,,,附加运动保证刀架沿工件轴线方向移动一个螺旋线导程,T,时,,,工件附加转一转。,加工斜齿圆柱齿轮时的附加运动,滚齿机,滚切斜齿圆柱齿轮的传动链,滚齿机,,滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图,（,1,）插齿和滚齿的加工,精度和生产率,比成形法高，应用也最广泛。,,,一般情况下，,插,齿和,滚,齿达,7~8,级,（甚至,6,级）精度，而铣齿只能达到,9,级精度；,,（,2,）插齿的齿面,粗糙度,较小；,,（,3,）插齿的,生产率,高于铣齿，但低于滚齿；,,（,4,）插齿和滚齿加工齿轮的,齿数范围,较大，同一模数的插齿刀和滚齿刀可以加工模数相同而齿数不同的齿轮。,,滚齿应用最广，可加工,直齿、斜齿,圆柱齿轮和,蜗轮,等，但不能加工内齿轮和相距较近的多联齿轮，而插齿可以加工。,插齿和滚齿的比较,,,,,