金属切削原理与刀具第十一章齿轮刀具ppt课件

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1、第十一章齿轮刀具第一节齿轮刀具的主要类型和选用第二节成形齿轮刀具第三节齿轮滚刀和蜗轮滚刀第四节剃齿刀第五节插齿刀第六节非渐开线齿轮刀具小结习题 第一节第一节 齿轮刀具的主要类型和选用齿轮刀具的主要类型和选用 齿轮的种类很多，加工要求又各有齿轮的种类很多，加工要求又各有不同，因此齿轮刀具的种类极其繁多。不同，因此齿轮刀具的种类极其繁多。通常按加工齿轮的种类和加工原理的方通常按加工齿轮的种类和加工原理的方法来分类。法来分类。11.1.1按加工齿轮的种类分1、加工渐开线圆柱齿轮的刀具。2、加工蜗轮的刀具。3、加工锥齿轮的刀具。4、加工非渐开线齿形工件的刀具。11.1.2按加工原理分11.1.2.11

2、1.1.2.1成形成形齿轮齿轮刀具刀具这类这类刀具的切削刀具的切削刃廓形与被加工的直刃廓形与被加工的直齿齿轮齿齿轮端剖面内的槽端剖面内的槽形一形一样样。这类这类刀具中刀具中有有盘盘形形齿轮铣齿轮铣刀、指刀、指形形齿轮铣齿轮铣刀、刀、齿轮齿轮拉拉刀、插刀、插齿齿刀刀盘盘等。等。. .盘盘构成形构成形齿轮铣齿轮铣刀。刀。 . .指形指形齿轮铣齿轮铣刀。刀。11.1.2.2展成齿轮刀具这类刀具切削刃的廓形不同于被切齿轮任何剖面的槽形。切齿时除主运动外，还需有刀具与齿坯的相对啮合运动，称展成运动。工件齿形是由刀具齿形在展成运动中的假设干位包络切削构成的。用这类刀具加工齿轮时，刀具本身好似也是一个齿轮，

3、它和被加工的齿轮各自按啮合关系要求的速比转动，而由刀具齿形包络出齿轮的齿形。这类刀具中有齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀、剃齿刀、加工非渐开线齿形的各种滚刀、蜗轮刀具和锥齿轮刀具等。11.1.2.3齿轮刀具的选用根据不同的消费要求和条件，选用适宜的齿轮刀具是很重要的。在以上所说的各类齿轮刀具中，要数加工渐开线圆柱齿轮的刀具运用最广泛；而在这类刀具中，又以齿轮滚刀最为常用。插齿刀的优越性主要在于既可加工外啮合齿轮，也能加工内啮合齿轮，还能加工有台阶的齿轮如双联齿轮、三联齿轮和人字齿轮等。经过滚齿和插齿的齿轮，假设需求进一步提高加工精度和降低外表粗糙度，可用剃齿刀来进展精加工。孔径小的内齿轮或渐开线花键孔

4、，用拉刀来拉削是独一的方法。对于精度要求不高的单件或小批量齿轮，采用盘形齿对于精度要求不高的单件或小批量齿轮，采用盘形齿轮铣刀加工是比较方便和经济合算的。轮铣刀加工是比较方便和经济合算的。在锥齿轮刀具中，成对刨刀是多年来加工直齿锥齿轮在锥齿轮刀具中，成对刨刀是多年来加工直齿锥齿轮的根本刀具，由于其加工效率和精度不高，现已逐渐的根本刀具，由于其加工效率和精度不高，现已逐渐被成对盘铣刀所替代。在消费批量较大的情况下，还被成对盘铣刀所替代。在消费批量较大的情况下，还可采用效率更高的拉铣刀盘来加工。可采用效率更高的拉铣刀盘来加工。成形齿轮刀具常用成形齿轮刀具常用的有以下几种：的有以下几种：盘形齿轮铣刀

5、；盘形齿轮铣刀；指形齿轮铣刀；指形齿轮铣刀；齿轮拉刀。齿轮拉刀。 第二节成形齿轮刀具11.2.1成形齿轮刀具的种类和运用范围11.2.2.1加工直齿外齿轮的铣刀分组齿轮铣刀的齿形由两部分组成：渐开线部分和过渡曲线部分。11.2.2.2铣刀齿形的过渡曲线部分铣刀这部分的齿形应按被加工齿轮齿槽底部过渡曲线的外形思索。11.2.2加工直齿外齿轮的铣刀的分组和铣刀齿形11.3.1齿轮滚刀11.3.1.1滚齿的运用范围和滚齿运动齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具。在齿轮制造中运用广泛，可用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、规范齿轮和变位齿轮。加工齿轮的范围很大，从模数大于0.1mm到小于40mm的齿轮，均可用

6、滚刀加工。加工齿轮的精度普通达79级，在运用超高精度滚刀和严厉的工艺条件下也可以加工56级精度的齿轮。用一把滚刀可以加工模数一样的恣意齿数的齿轮。第三节齿轮滚刀和蜗轮滚刀11.3.1.2.齿轮滚刀的根本蜗杆齿轮滚刀普通是指加工渐开线齿轮用的滚刀。齿轮滚刀普通是指加工渐开线齿轮用的滚刀。它是按螺旋齿轮啮合原理加工齿轮的，由于被它加它是按螺旋齿轮啮合原理加工齿轮的，由于被它加工的齿轮是渐开线齿轮，所以它本身也应具有渐开工的齿轮是渐开线齿轮，所以它本身也应具有渐开线齿轮的几何特性。线齿轮的几何特性。 滚滚刀根本刀根本蜗蜗杆的分杆的分圆圆柱柱导导程角程角为为：(11.1)(11.1)式中：式中：mnm

7、n滚滚刀根本刀根本蜗蜗杆的法向数，它等于杆的法向数，它等于被加工被加工齿轮齿轮的法向模数；的法向模数；z0z0滚滚刀根本刀根本蜗蜗杆螺杆螺纹头纹头数；数；d0d0滚滚刀的分刀的分圆圆柱直径。柱直径。滚滚刀根本刀根本蜗蜗杆的法向分杆的法向分圆齿圆齿距距为为：(11.2)(11.2)根本蜗杆螺纹在分圆柱面上的截形展开图：根本蜗杆螺纹在分圆柱面上的截形展开图：由图可得根本蜗杆的轴向齿距：当z01时，根本蜗杆的导程为：11.3.1.3.齿轮滚刀的构造11.3.1.3.1齿轮滚刀的构造方式整体式滚刀镶齿式滚刀11.3.1.3.2齿轮滚刀的直径强齿轮滚刀的直径大小是可以自在选定的，但强齿轮滚刀的直径大小是

8、可以自在选定的，但直径大些会有以下优点：直径大些会有以下优点：当分度圆柱直径较大时，分度圆柱导程角就较当分度圆柱直径较大时，分度圆柱导程角就较小，这样能减少近似齿形滚刀的齿形误差。小，这样能减少近似齿形滚刀的齿形误差。滚齿时，在轴向进给量一样的情况下，能减小滚齿时，在轴向进给量一样的情况下，能减小齿轮齿面上的轴向波纹度。齿轮齿面上的轴向波纹度。能使刀齿的数目增多，从而减轻每个刀齿的切能使刀齿的数目增多，从而减轻每个刀齿的切削负担，并有利于传出切削热和降低切削温度。削负担，并有利于传出切削热和降低切削温度。能使滚刀的孔径加大，因此可采用较粗的心轴，能使滚刀的孔径加大，因此可采用较粗的心轴，提高心

9、轴刚性，并能用较大的切削用量进展滚提高心轴刚性，并能用较大的切削用量进展滚齿。齿。l l但是假设滚刀的直径过大，也有以下缺陷：但是假设滚刀的直径过大，也有以下缺陷：l l不但浪费高速钢，而且滚刀的制造、刃磨和安装都不方便。不但浪费高速钢，而且滚刀的制造、刃磨和安装都不方便。l l会使滚齿机刀架内部的传动零件遭到较大的扭矩，切削时会使滚齿机刀架内部的传动零件遭到较大的扭矩，切削时容易发生冲击振动，影响加工精度。容易发生冲击振动，影响加工精度。l l会添加滚齿时的切入长度和切入时间，影响消费效率。滚会添加滚齿时的切入长度和切入时间，影响消费效率。滚刀的外径普通为：刀的外径普通为：l l式中：t1键

10、槽尺寸，即键槽底面到对面孔壁的间隔；D滚刀孔的直径，D(0.200.45)da；滚刀刀体的壁厚，(0.250.30)D；Hk容屑槽深度。11.3.1.3.3齿轮滚刀的长度L 吃吃轮轮滚滚刀刀的的长长度度，无无论论对对滚滚刀刀的的设设计计者者还还是是滚滚刀刀的的运运用用者者来来说说，都都是是应应该该注注重重的的一一个个问问题题。滚滚刀的刀的长长度度应应能能满满足三足三项项要求：要求：(1)(1)滚滚刀端刀端头头的刀的刀齿齿不可不可负负荷荷过过重；重；(2)(2)滚滚刀必需完好地包刀必需完好地包络络出被加工出被加工齿轮齿轮的的齿齿形；形；(3)(3)为为了使了使滚滚刀整个刀整个长长度上的刀度上的刀

11、齿齿磨磨损损均均匀、减少匀、减少滚滚刀的重磨次数、添加每两刀的重磨次数、添加每两次重磨之次重磨之间间的运用寿命，的运用寿命，滚滚刀刀还应还应有有充分的充分的“ “窜窜刀刀长长度。度。11.3.1.3.4滚刀的切削锥部当当齿轮齿轮的螺旋角大于的螺旋角大于2020时时，就，就该该当在当在滚滚刀上刀上做出切削做出切削锥锥部。部。为为了使了使滚滚刀刀轴线轴线的安装的安装倾倾斜角不太斜角不太大，大，滚滚刀的螺旋方向刀的螺旋方向应应与被加工与被加工齿轮齿轮的螺旋方向一的螺旋方向一样样。这样这样，切削，切削锥锥部部总总是做在是做在齿轮齿轮坯坯转转出的一出的一边边。必需留意，将必需留意，将现现成的成的规规范范

12、齿轮滚齿轮滚刀改磨刀改磨为为有切削有切削锥锥部的部的滚滚刀刀时时，必需，必需验验算剩下的算剩下的圆圆柱部分能否柱部分能否还还有足有足够够的的长长度来包度来包络齿轮络齿轮的完好的完好齿齿形形 。11.3.1.4滚刀的削参数(1)(1)滚滚刀前刀面构造与刀前刀面构造与选择选择(2)(2)滚滚刀前刀面的普通方式是由直母刀前刀面的普通方式是由直母线线构成构成的螺旋面。它的特征由前角、容屑槽螺旋角决的螺旋面。它的特征由前角、容屑槽螺旋角决议议。 (3)(3)前角与螺旋角前角与螺旋角组组合能合能够够有四种方式：有四种方式：(4)(4) 零前角直槽零前角直槽滚滚刀：刀：ryry00、kk00(5)(5) 正

13、前角直槽正前角直槽滚滚刀：刀：ryry00、kk00(6)(6) 零前角螺旋槽零前角螺旋槽滚滚刀：刀：ryry00、k0k0(7)(7) 正前角螺旋槽正前角螺旋槽滚滚刀：刀：ryry00、k0k0(8)(8)滚滚刀后刀面构造参数刀后刀面构造参数 (9)(9)后面包括后面包括齿顶铲齿顶铲面及左、右面及左、右侧铲侧铲面，它面，它们们都是阿基米德螺旋面。都是阿基米德螺旋面。 11.3.1.5齿轮滚刀的外形尺寸滚刀的外形尺寸包括外径滚刀的外形尺寸包括外径d d、孔径、孔径D D、全长、全长L L、凸台直径凸台直径d1d1、与宽度、与宽度l1l1等。等。下表列出了部分规范齿轮滚刀的外形尺寸：下表列出了部

14、分规范齿轮滚刀的外形尺寸： 11.3.1.6阿基米德齿轮滚刀的齿形误差消费中普遍运用的齿轮滚刀是阿基米德齿轮消费中普遍运用的齿轮滚刀是阿基米德齿轮滚刀。但是它与渐开线滚刀相比，其齿形是有误差滚刀。但是它与渐开线滚刀相比，其齿形是有误差的。这个误差就是由于其根本蜗杆是阿基米德蜗杆，的。这个误差就是由于其根本蜗杆是阿基米德蜗杆，而不是渐开线蜗杆。而不是渐开线蜗杆。 11.3.2蜗轮滚刀11.3.2.1蜗轮滚刀的构造和任务方式蜗轮滚刀是加工蜗轮的主要刀具。从构造上来说，直径较大的蜗轮滚刀是在刀体内做出孔和轴向键槽、以孔定位套装在心轴上加工蜗轮；直径较小时那么在滚刀的端面上做出端面键槽。对于直径很小的

15、蜗轮滚刀，思索到强度和刚度问题，就不能在刀体内做出孔，此时必需将滚刀做成连柄式，即滚刀与心轴连成一个整体，如下图。蜗轮滚刀切削蜗轮时，可采用两种不同的进给方蜗轮滚刀切削蜗轮时，可采用两种不同的进给方式；径向进给方式和切向进给方式用径向进给方式时，式；径向进给方式和切向进给方式用径向进给方式时，滚刀每转一周，蜗轮转过的齿数应等于滚刀的头数，滚刀每转一周，蜗轮转过的齿数应等于滚刀的头数，这样就构成了展成运动。这样就构成了展成运动。切削锥部的位置，可按下述原那么确定：即面对滚刀的前刀面，左螺旋滚刀的切削锥部在左端，右螺旋滚刀的切削锥部在右端。11.3.2.2阿基米德蜗轮滚刀的设计计算1)1)根本参数

16、和尺寸根本参数和尺寸2)2)如前所述，如前所述，蜗轮滚蜗轮滚刀的根本刀的根本蜗蜗杆必需符合杆必需符合任任务蜗务蜗杆，不但杆，不但蜗蜗杆的杆的类类型要一型要一样样，而且它，而且它们们的主的主要尺寸也要尺寸也应应一一样样，阿基米德型的任，阿基米德型的任务蜗务蜗杆是以杆是以轴轴向向模数模数mm和和轴轴向向齿齿形角表示的，所以阿基米德形角表示的，所以阿基米德蜗轮滚蜗轮滚刀也是以刀也是以这这两个参数来表示。此外，两个参数来表示。此外，这这种种滚滚刀的以刀的以下一些参数也与任下一些参数也与任务蜗务蜗杆一杆一样样：3)3)螺螺纹头纹头数数z0=z1(11.13)z0=z1(11.13)4)4)分分圆圆柱柱导

17、导程角程角tan0=tan1(11.14)tan0=tan1(11.14)5)5)轴轴向向齿齿距距px0=px=m(11.15)px0=px=m(11.15)6)6)法向法向齿齿距距pn0=mcos0pn0=mcos0(11.16)(11.16)7)7)螺螺纹纹的的导导程程pz0=px0z1=mz1pz0=px0z1=mz1 (11.17)(11.17)8)8)分分圆圆柱直径柱直径pz0=px0z1=mz1pz0=px0z1=mz1 (11.18)(11.18)2)2)蜗轮滚刀的铲削量蜗轮滚刀的铲削量滚滚刀的后角是由径向刀的后角是由径向铲齿获铲齿获得的。得的。对对于螺旋槽于螺旋槽和直槽的和直槽

18、的滚滚刀，刀，为为了使其端削面内能了使其端削面内能铲铲出出顶顶刃后角刃后角pp，那么，那么铲铲削量削量应为应为：11.24滚齿时，思索滚刀顶刃任务后角(p)在顶后刀面的螺纹方向较为合理，而p与p的关系为代入式(11.24)，得径向铲削量为：11.2511.263)3)蜗轮滚刀的长度蜗轮滚刀的长度式中：式中：lklk滚滚刀切削刀切削锥锥部的部的长长度：度：lclc滚滚刀刀圆圆柱部分的柱部分的长长度：度：径向进给滚刀的切削部分长度为：(11.27)式中：l1任务蜗杆螺纹部分的长度径向进给滚刀的切削部分长度为：(11.28)4)4)圆周齿数的选择圆周齿数的选择设计蜗轮滚刀时，如何选择其圆周齿数设计蜗

19、轮滚刀时，如何选择其圆周齿数( (即容屑即容屑槽数槽数) )是一个相当重要的问题，选得能否恰当，对是一个相当重要的问题，选得能否恰当，对于被加工的蜗轮齿形精度和外表质量以及滚刀刀齿于被加工的蜗轮齿形精度和外表质量以及滚刀刀齿的切削负荷都有很大的影响。的切削负荷都有很大的影响。(1)(1)径向进给蜗轮滚刀的圆周齿数径向进给蜗轮滚刀的圆周齿数zkzk。(2)(2)切向进给蜗轮滚刀的圆周齿数切向进给蜗轮滚刀的圆周齿数zkzk。11.3.3滚刀的合理运用11.3.3.1齿轮滚刀的选用和合理安装在加工齿轮时，选用适当的滚刀是很重要的。滚刀的法向模数和法向齿形角应选得与被加工齿轮的法向模数和法向齿形角一样

20、。同时还应留意滚刀的精度等级能否与齿轮要求的精度等级相当。11.3.3.2滚刀的重磨运用磨损了的滚刀滚齿时，会降低齿轮的齿形精度和恶化外表质量，还会加剧机床的振动。滚刀的磨损量在粗切时超越0.8一1mm或精切时超越0.20.5mm，就需求重磨前刀面。滚刀的重磨精度对于滚刀的齿形精度有很大影响，必需非常注重。为保证滚刀的重磨精度，滚刀刃磨需使公用的刃磨机。它具有精细的分度机构、正弦尺螺旋运动机构及砂轮修正机构。在工具磨床上加装附件也可刃磨滚刀。11.3.3.3重磨滚刀时产生的误差及其检验方法重磨或刃磨滚刀时能够产生的误差主要有三项：前刀面径向性误差。前刀面与滚刀轴线的平行性误差。圆周齿距误差。1

21、1.3.3.4蜗轮飞刀由于蜗轮滚刀是公用刀具，当制造蜗轮的数量很少时，用蜗轮滚刀往往不够经济。此时可用蜗轮飞刀(简称飞刀)来加工。11.3.3.4.1蜗轮飞刀的任务原理所谓飞刀，就是在刀杆所谓飞刀，就是在刀杆2 2上装一把刀头上装一把刀头1 1来替代蜗轮来替代蜗轮滚刀的一个刀齿，所以飞刀可以看作是单齿的蜗轮滚刀，滚刀的一个刀齿，所以飞刀可以看作是单齿的蜗轮滚刀，由于它的刀齿数目少，因此加工消费率比滚刀低得多。由于它的刀齿数目少，因此加工消费率比滚刀低得多。但是它的构造简单，制造容易，因此较适宜于在修配任但是它的构造简单，制造容易，因此较适宜于在修配任务中或在单件小批消费中加工蜗轮。用飞刀加工蜗

22、轮，务中或在单件小批消费中加工蜗轮。用飞刀加工蜗轮，需在具有切向刀架的滚齿机上进展。加工时，飞刀每转需在具有切向刀架的滚齿机上进展。加工时，飞刀每转一转，蜗轮转过的齿数等于任务蜗杆的头数，这就是分一转，蜗轮转过的齿数等于任务蜗杆的头数，这就是分齿运动。为了切出蜗轮的正确齿形，用飞刀加工蜗轮时齿运动。为了切出蜗轮的正确齿形，用飞刀加工蜗轮时还必需有展成运动还必需有展成运动 。11.3.3.4.2飞刀刀杆与刀头的构造(1)(1)飞飞刀刀杆的构造刀刀杆的构造(2)(2)飞飞刀刀刀刀头头装入刀杆后，装入刀杆后，应应装卡装卡结实结实，不能，不能在切削在切削时发时发生生转动转动或挪或挪动动, ,安装位置安

23、装位置应应准确。准确。飞飞刀刀的径向尺寸的径向尺寸应应能能调调整。整。(3)(3)刀刀头头构造构造(4)(4)飞飞刀刀刀刀头头普通做成普通做成圆圆柄式，其前角普通柄式，其前角普通为为零度，前刀面零度，前刀面须经过轴须经过轴心心线线，顶顶刃与刃与侧侧刃后角可刃后角可取取为为881212，重磨，重磨时时重磨后刀面。重磨后刀面。 (3)(3)刀头的安装位置与飞刀齿形刀头的安装位置与飞刀齿形 与蜗轮滚刀一样，飞刀的两侧刀刃应在根本与蜗轮滚刀一样，飞刀的两侧刀刃应在根本蜗杆的螺纹外表上。故加工不同类型的蜗轮时，蜗杆的螺纹外表上。故加工不同类型的蜗轮时，刀头的安装位置及其齿形也有所不同。刀头的安装位置及其

24、齿形也有所不同。 第四节剃齿刀11.4.1剃齿刀的类型和运用剃齿刀是一种精加工齿轮用的刀具，剃齿后齿轮精度可达67级，较剃齿前约提高一级。因剃齿刀的耐用度和消费率较高，所用的机床简单，调整方便，因此消费中不少齿轮是用剃齿刀来精加工的。剃齿法的主要限制是不能加工淬硬的齿轮(普通要低于HRC35)。剃齿刀按其构造，分为三种：(1)齿条形剃齿刀。(2)盘形剃齿刀。(3)蜗轮剃齿刀。11.4.2剃齿原理11.4.2.1剃齿时的切削速度盘形剃齿刀加工齿轮时，切削速度vp来自螺旋齿转啮合时的齿面滑移运动。剃齿刀和齿轮的齿面相对滑移速度vp为两者沿齿长方向的速度之差，由图可看出式中：剃齿刀和齿轮轴的交错角。

25、式中：、齿轮和剃齿刀的节圆螺旋角，当两者螺旋角同向时上式取主+号，异向时取号。以上分析的是盘形剃齿刀啮合节点处的切削速度。由于啮合时接触点变化是的，所以齿面不同高度处各点的切削速度是不同的，变化规律如以下图所示11.4.1.2剃齿时的啮合关系啮合线PM的长度为式中：和1剃齿刀和齿轮的节圆半径；和剃齿刀、齿轮的基圆半径；和剃齿刀、齿轮的基圆螺旋角。11.4.1.3有效啮合线和剃齿刀顶圆根圆半径确实定11.4.1.4剃齿时的进给方向如今常用的剃齿方法是任务的进给方向和被剃齿轮的轴线一致但这方法有如下缺陷：(1)任务台行程较长，(2)刀具齿面上仅有一部分被运用，不是整个齿面均匀磨损。为缩短进给行程长

26、度可采用斜向进给，即对角剃齿法，如图对角剃齿法可提高剃齿效率且使刀具全齿面磨损均匀，提高剃齿刀耐用度。但这种方法要求：剃齿机台面上添加一个回转任务台；剃齿的切削力添加，要求机床有较高的刚度和功率；刀具宽度添加；要求有较高的剃齿调整工艺程度。11.4.1.5剃齿刀的齿形修正消费阅历阐明，正确渐开线齿形的剃齿刀并不能保证被剃齿轮为渐开线齿形。如今消费中采用的处理方法是先修正剃齿刀的齿形(修正后剃齿刀不是纯渐开线齿形)，这样反而能加工出齿形精度高的齿轮。如今还只能先用剃齿刀加工齿轮，丈量这种齿轮的齿形误差，根据齿轮齿形误差的位置大小，再对剃齿刀进展齿形修正。有时要反复修形数次，才干得到较好的剃齿效果

27、。11.4.3剃齿刀主要构造参数确实定11.4.3.1剃齿刀的公称分度圆直径和齿数11.4.3.2.剃齿刀的分度圆螺旋角剃齿刀的螺旋角0可根据被剃齿轮的分度圆螺旋角1和轴交角确定剃齿刀和齿轮的轴交角是一个重要的参数。轴交角太小将使实践切削作用减小，影响剃齿效率；轴交角太大将影响啮合的平稳性，降低剃齿精度。最适宜的轴交角应为1015。11.4.3.3剃齿刀齿面的刃沟(1)闭槽剃齿刀的刃沟(2)一种是平行于剃齿刀端面的(图a)，(3)另一种是垂直于齿面的(图b)。(2)通槽剃齿刀模数在0.2mm1.75mm的剃齿刀由于牙齿较小，普通制成通槽11.4.3.4.剃齿刀的变位量闭槽剃齿刀用钝后应重磨其齿

28、形外表，因此剃齿刀相当于变位齿轮，新剃齿刀变位量最大，重磨后变位量逐渐减小，如图。新剃齿刀的最大变位量遭到以下要素的限制：剃齿刀的齿顶变尖，齿顶宽度应大干1.5mm。剃齿刀根圆处的齿间宽度不应小于1.5mm，否那么齿面刃沟的加工有困难。11.4.4剃前刀具剃前齿轮精度和剃齿余量对剃齿精度都有很大影响。剃前刀具必需选择较好的余量方式，并且还应具有足够的精度。左图是一种较好的剃齿余量方式，余量在齿轮齿面均匀分布，近齿根处有微量沉切以免剃齿刀顶角参与切削，齿顶有一定修缘以免剃齿后齿顶有毛刺。第五节插齿刀11.5.1插齿刀的任务原理、类型和运用11.5.1.1插齿刀的任务原理插齿刀外形如齿轮，有前角和

29、后角以构成切削刃，用展成原理来插制齿轮。插齿时插齿刀本身有往复的切削运动。插齿刀和被切齿轮有配合的展成运动(圆周进给)，这种运动一方面包络构成齿轮的渐开线齿廓，另一方面也是延续确实分齿运动；插齿刀每次后退空行程时，有让刀运动以防止刀具和加工齿面的摩擦，让刀运动可由刀具或工件完成；开场切削时有径向切入进给，到达要求的切深时，径向进给停顿，圆周进给的展成运动继续进展，直到齿轮切完为止。由于插齿刀是用展成原理加工齿轮的，所以同一插齿刀可以加工模数和齿形角一样而齿数不同的齿轮。可以加工规范齿轮，也可加工变位齿轮。11.5.1.2.插齿刀的类型(1)盘形直齿插齿刀，主要用于加工外齿轮和大直径的内齿轮。(

30、2)碗形直齿插齿刀，主要用于加工多联齿轮和某些内齿轮。(3)锥柄直齿插齿刀，主要用于加工内齿轮。11.5.1.3.插齿刀的运用插齿刀可以加工很多种不同方式的齿轮。插齿刀可以用于加工斜齿外齿轮和斜齿内齿轮，这时可运用斜齿插齿刀。任务原理如左图插齿刀还可以加工带锥度的外齿轮和内齿轮，如图a所示；加工端面齿的非渐开线齿轮，如图b所示。直齿插齿刀的主要规格与运用范围见表直齿插齿刀的类型、规格与用途11.5.2插齿刀的齿面外形、前角和后角11.5.2.1插齿刀的齿面外形根据齿轮啮合的根本条件，这个产形齿轮的模数m和齿形角应等于倍加工齿轮的模数和齿形角。因此插齿刀及其产形齿轮的基圆直径为插齿刀的每个刀齿都

31、有三个切削刃，如图，一个顶刃和两个侧刃。1分圆柱面2侧后刀面3侧刃4顶刃以下图是插齿刀在其分圆柱面上的截形展开图，图中的梯形表示刀齿在分圆柱面上的截形。由于侧后刀面做成螺旋面，它在分圆柱面上的截线是螺旋线，所以在展开图中的这些截线就成为了直线，即梯形的两个斜边。剖面内的分圆齿厚为式中：直齿插齿刀原始剖面中的分圆齿厚；m直齿插齿刀的模数；直齿插齿刀的齿形角变位系数x0为:插齿刀恣意墙剖面中的齿形尺寸为:齿顶高(相对于分圆柱面)齿根高(相对于分圆柱面)顶圆半径根圆半径式中：和插齿刀的齿顶高系数和齿根高系数，11.5.2.2插齿刀的后角和前角(1)插齿刀的顶刃后角和侧刃后角规范直齿插齿刀采用顶刃后角

32、6，插齿刀的侧刃后角在侧刃主剖面中丈量，如图齿形角20顶刃后角6的插齿刀其侧刃后角2。(2)插齿刀的顶刃前角和侧刃前角规范直齿插齿刀采用顶刃前角5。插齿刀的侧刃前角在主剖面Po中丈量。主剖面Po和基圆相切。侧刃上恣意点：y处的前角式中：11.5.3正前角插齿刀的齿形误差及其修正方法由此式也可写出jPB上半径为的P点的齿形角由上式可以看出这就是说：假设将插齿刀的侧后刀面在端剖面内的截形齿形角做成实际渐开线齿形角，那么当顶刃前角0和顶刃后角0时，插齿刀侧刃在前端面上的投影曲线的齿形角就会小于实际渐开线齿形角这样的齿形将使刀齿的齿顶变厚而齿根变薄，如下图。用这样的插齿刀加工的齿轮，也必然使齿形角变小

33、，齿顶变宽而齿根被过切；而且这种缺陷还随着插齿刀顶刃前角和顶刃后角的增大而加剧，所以这种齿形误差必需给予修正。修正齿形误差的方法是：将插齿刀侧后刀面在剖面内的截形(渐开线)的齿形角不做成值，而是改做成比值稍大一些的某值，即得要进展插齿刀的齿形误差修正，详细的方法是将插齿刀侧后刀面(渐开螺旋面)的基圆柱直径和基圆柱螺旋角加以改动。修正齿形误差插齿刀侧后刀面的基圆柱直径应为分圆柱螺旋角应为侧后刀面的基圆柱螺旋角应为11.5.4外啮合直齿插齿刀加工齿轮时的校验外啮合直齿插齿刀是用途最广泛的一种插齿刀，当按照所需加工的直齿齿轮的模数m和齿形角来选用直齿插齿刀时，须校验这把插齿刀的其他一些参数能否适宜。

34、校验的内容有以下三项。第一项校验校验被加工的齿轮副啮合时能否发生过渡曲线干涉齿轮l和2啮合时，它们有效齿形最低点的曲率半径k1和k2分别为齿轮l和2啮合时，它们有效齿形最低点的曲率半径k1和k2分别为为了两齿轮啮合时不发生过渡曲线干涉，插齿刀切齿轮1和2时，应使齿轮的渐开线齿形在与过渡曲线衔接的C1点和C2,点处的曲率半径和满足以下条件：；第二项校验校验齿轮能否被根切根切是由于当插齿刀的变位系数较小时，其顶圆和啮合线的交点C1超出了啮合极限点A1。当C1点和A1点重合时，刚好不发生根切。因此齿轮1不被根切的条件是同理，齿轮2不被根切的条件是第三项校验校验齿轮能否被顶切l校验第一类顶切。l用变位

35、系数较小的插齿刀加工齿轮时，齿轮的齿角相对于插齿刀运动的轨迹从几何原理来讲也能够侵入插齿刀的齿形内部。这种景象称为第一类顶切。l产生这种景象的缘由是齿轮的顶圆和啮合线的交点(k1或k2)超出了啮合极限点以外。齿轮l不发生第一类顶切的条件是齿轮2不发生第一类顶切的条件是l校验第二类顶切l第二类顶切是指齿轮的齿顶与插齿刀的根圆之间的径向间隙小于零而产生的顶切，如图。当切削齿轮l时，径向间隙为当切削齿轮2时，径向间隙为式中：和齿轮l和2与插齿刀的中心距。假设和大于零，就表示不发生第二类顶切。第六节非渐开线齿轮刀具11.6.1非渐开线齿轮刀具的种类和用途非渐开线齿形的齿轮有花键轴、链轮、圆弧齿轮、摆线

36、齿轮、棘轮、凸轮等。这类零件的加工方法与渐开线齿轮类似可以用展成法或成形法加工，所用的刀具称为非渐开线齿轮刀具。这类刀具有非渐开线滚刀、非渐开线插齿刀和展成车刀。其中非渐开线滚刀用得较多。非渐开线滚刀的优点是：可以进展延续切削，非渐开线滚刀的优点是：可以进展延续切削，故消费率较高，刀具的齿距误差不影响工件的齿故消费率较高，刀具的齿距误差不影响工件的齿距误差，可以加工长轴件等。因此该刀常用于花距误差，可以加工长轴件等。因此该刀常用于花键轴及其他零件的加工。键轴及其他零件的加工。非渐开线滚刀按任务原理又可分为展成滚刀和非渐开线滚刀按任务原理又可分为展成滚刀和成形滚刀。成形滚刀。 展成滚刀。它是按展

37、成法任务的，与齿轮滚刀加工渐展成滚刀。它是按展成法任务的，与齿轮滚刀加工渐开线齿轮时类似。花键滚刀是常用的一种展成滚开线齿轮时类似。花键滚刀是常用的一种展成滚刀。刀。成形滚刀。它是按成形原理任务的，用这种滚刀加工成形滚刀。它是按成形原理任务的，用这种滚刀加工时，工件上不产生过渡曲线，因此齿底不允许有时，工件上不产生过渡曲线，因此齿底不允许有过渡曲线的工件常用成形滚刀加工。最典型的例过渡曲线的工件常用成形滚刀加工。最典型的例子是棘轮滚刀。子是棘轮滚刀。 11.6.1.1非渐开线滚刀非渐开线插齿刀是按展成原理任务的。加工时，非渐开线插齿刀是按展成原理任务的。加工时，刀具和工件好似是一对啮合的非渐开

38、线齿轮，在插刀具和工件好似是一对啮合的非渐开线齿轮，在插齿机上与普通插齿刀一样加工工件。由于用非渐开齿机上与普通插齿刀一样加工工件。由于用非渐开线插齿刀能加工一些别的方法难以加工的零件，加线插齿刀能加工一些别的方法难以加工的零件，加工精度与消费率也较高，且不需求用公用机床，因工精度与消费率也较高，且不需求用公用机床，因此近年来它的运用日益增多。此近年来它的运用日益增多。 11.6.1.2非渐开线插齿刀11.6.1.3展成车刀展成车刀是另一类展成刀具，它在公用机床上展成车刀是另一类展成刀具，它在公用机床上或改装的车床上以车削方式加工各种外形的回转体，或改装的车床上以车削方式加工各种外形的回转体，

39、如蜗杆、丝杠、手柄和齿轮等。如蜗杆、丝杠、手柄和齿轮等。 用展成用展成滚滚刀加工的零件外形刀加工的零件外形虽虽然各不一然各不一样样，但，但是它是它们齿们齿形的求法却有共同之形的求法却有共同之处处。通常是以能与工件。通常是以能与工件啮啮合的合的齿齿条条齿齿形作形作为为展成展成滚滚刀根本刀根本蜗蜗杆的法向杆的法向齿齿形，形，也就是把也就是把滚滚刀和工件近似地看成是刀和工件近似地看成是齿齿条和条和齿轮齿轮的的啮啮合。合。当当滚滚刀的刀的导导程角程角较较小小时时，这这种种齿齿形形设计设计法的精度是足法的精度是足够够的。求的。求齿齿条条齿齿形的方法很多，可以用作形的方法很多，可以用作图图法，也可法，也可

40、以用以用计计算法。算法。1.1.作作图图法法利用利用“ “齿齿形法形法线线原理求原理求齿齿条条齿齿形的作形的作图图法，法，这这个方法的原理是：一个方法的原理是：一对对共共轭齿轭齿形在恣意接触点形在恣意接触点处处的公的公法法线线必定必定经过啮经过啮合合节节点。点。2.2.计计算法算法11.6.2展成滚齿刀具的普通求法11.6.3工件节圆半径的选择设计非渐开线齿形的展成刀具时，如何选择工设计非渐开线齿形的展成刀具时，如何选择工件的节圆半径是一个很重要的问题。假设节圆半径件的节圆半径是一个很重要的问题。假设节圆半径获得太小，会使工件齿顶处切不出完好的齿形；而获得太小，会使工件齿顶处切不出完好的齿形；

41、而当节圆半径获得太大时，又会在工件齿根处留下较当节圆半径获得太大时，又会在工件齿根处留下较高的过渡曲线。因此，节圆半径有一个合理的最小高的过渡曲线。因此，节圆半径有一个合理的最小值。值。从齿形啮合原理可知：当工件齿形上恣意一点从齿形啮合原理可知：当工件齿形上恣意一点处的法线与节圆的交点旋转到啮合节点时，这一点处的法线与节圆的交点旋转到啮合节点时，这一点就成为这一瞬时的接触点。因此，要能加工出工件就成为这一瞬时的接触点。因此，要能加工出工件齿形，首要的条件就是齿形上各点处的法线必需能齿形，首要的条件就是齿形上各点处的法线必需能与节圆相交。与节圆相交。11.6.4用近似圆弧替代实际齿形由计算法求得

42、的花键滚刀齿形是以假设干点的由计算法求得的花键滚刀齿形是以假设干点的坐标值表示的。消费中普通可按此坐标值来制造和坐标值表示的。消费中普通可按此坐标值来制造和检验滚刀齿形。但与此同时，常在任务图中标出齿检验滚刀齿形。但与此同时，常在任务图中标出齿形的代用圆弧，以供修整铲磨齿形砂轮时参考。用形的代用圆弧，以供修整铲磨齿形砂轮时参考。用圆弧近似替代实际齿形的方法在刀具设计中经常圆弧近似替代实际齿形的方法在刀具设计中经常用到。这种方法对刃形复杂的刀具设计有普遍意义。用到。这种方法对刃形复杂的刀具设计有普遍意义。三点共圆法求代用圆弧三点共圆法求代用圆弧前述计算法求出实际齿形上两个点的坐标值前述计算法求出

43、实际齿形上两个点的坐标值A(x1,y1)A(x1,y1)和和B(x2,y2)B(x2,y2)，连同啮合节点，连同啮合节点P(0P(0，0)0)在内共在内共有三点。经过这三点作一圆弧，即可替代实际齿形。有三点。经过这三点作一圆弧，即可替代实际齿形。圆弧的半径圆弧的半径R1R1和中心坐标值和中心坐标值(x0,y0)(x0,y0)按以下公式计按以下公式计算：算：(11.110)(11.111)其中、按以下公式计算：(11.112)(11.113)(11.114)用一个圆弧替代实际齿形时，假设误差超越允许值，应该用两个圆弧来替代实际齿形，此时要在实际齿形上求出三点的坐标(x1,y1)、(x2,y2)和

44、(x3,y3)连同啮合节点P(0，0)在内共四点，如下图。用第一个圆弧衔接P(0，0)、(x1,y1)和(x2,y2)三点，其半径R1和圆心坐标(xa,ya)的求法仍与上面一样。第二个圆弧仅衔接(x2,y2)和(x3,y3)两点，但它的圆心(xa,ya)应与点(x2,y2)和点(xa,ya)在同一条直线上，这样才干使两个圆弧在点处(x2,y2)圆滑地衔接。第二个圆弧的半径R2和圆心坐标(xa,ya)可由田求得为：(11.115)(11.116)(11.117)(11.118)式(11.115)中的按式(11.118)计算：式中的、仍按式(11.112)，式(11.113)，式(11.114)计

45、算。本章小结齿轮刀具的种类，按加工齿轮的种类分，可分为：齿轮刀具的种类，按加工齿轮的种类分，可分为：加工渐开线圆柱齿轮的刀具：齿轮铣刀、插齿刀、梳加工渐开线圆柱齿轮的刀具：齿轮铣刀、插齿刀、梳齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。加工蜗轮的刀具：蜗轮滚刀、飞刀和蜗轮剃齿刀等。加工蜗轮的刀具：蜗轮滚刀、飞刀和蜗轮剃齿刀等。加工锥齿轮的刀具：加工直齿锥齿轮的成对刨刀和成加工锥齿轮的刀具：加工直齿锥齿轮的成对刨刀和成对铣刀，加工弧齿和摆线齿锥齿轮的铣刀盘等。对铣刀，加工弧齿和摆线齿锥齿轮的铣刀盘等。加工非渐开线齿形工件的刀具：花键滚刀、圆弧齿轮加工非渐开线齿形工件的刀具：花键滚刀、圆弧

46、齿轮滚刀、棘轮滚刀、花键插齿刀和展成车刀等。滚刀、棘轮滚刀、花键插齿刀和展成车刀等。按加工原理分，可分为：按加工原理分，可分为：成形齿轮刀具：盘构成形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、成形齿轮刀具：盘构成形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀和插齿刀盘等。齿轮拉刀和插齿刀盘等。展成齿轮刀具：齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀、剃齿刀、展成齿轮刀具：齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀、剃齿刀、加工非渐开线齿形的各种滚刀、蜗轮刀具和锥齿轮加工非渐开线齿形的各种滚刀、蜗轮刀具和锥齿轮刀具等。刀具等。成形齿轮刀具切削刃廓形与被加工的直齿齿轮成形齿轮刀具切削刃廓形与被加工的直齿齿轮端剖面内的槽形一样，渐开线直齿外齿轮的铣刀分端剖面内的槽

47、形一样，渐开线直齿外齿轮的铣刀分为组或为组或1515组，需根据齿轮的齿数选取。组，需根据齿轮的齿数选取。普通齿轮滚刀为便于制造，采用阿基米德螺旋普通齿轮滚刀为便于制造，采用阿基米德螺旋面替代渐开螺旋面。滚刀的分圆柱导程角越小，那面替代渐开螺旋面。滚刀的分圆柱导程角越小，那么其齿形误差越小。滚刀的合理运用和正确刃磨，么其齿形误差越小。滚刀的合理运用和正确刃磨，对齿轮的加工精度，滚刀的运用寿命均有较大的影对齿轮的加工精度，滚刀的运用寿命均有较大的影响。响。蜗轮滚刀圆周齿数的选择能否恰当，对于被加蜗轮滚刀圆周齿数的选择能否恰当，对于被加工的蜗轮齿形精度和外表质量以及滚刀刀齿的切削工的蜗轮齿形精度和外

48、表质量以及滚刀刀齿的切削负荷都有很大的影响。当制造蜗轮的数量很少时，负荷都有很大的影响。当制造蜗轮的数量很少时，用蜗轮滚刀往往不够经济，此时可用飞刀来加工。用蜗轮滚刀往往不够经济，此时可用飞刀来加工。剃齿刀是一种精加工齿轮用的刀具，剃齿后齿剃齿刀是一种精加工齿轮用的刀具，剃齿后齿轮精度可达轮精度可达6 67 7级，较剃齿前约提高一级。剃齿刀级，较剃齿前约提高一级。剃齿刀的耐用度和消费率较高，所用的机床简单，调整方的耐用度和消费率较高，所用的机床简单，调整方便，消费中不少齿轮是用剃齿刀来精加工的。剃齿便，消费中不少齿轮是用剃齿刀来精加工的。剃齿法的主要限制是不能加工淬硬的齿轮法的主要限制是不能加

49、工淬硬的齿轮( (普通要低于普通要低于3535HRC)HRC)。插齿刀可以加工很多种不同方式的齿轮。直齿插齿刀可以加工很多种不同方式的齿轮。直齿插齿刀可加工多种圆柱齿轮插齿刀可加工多种圆柱齿轮( (普通的直齿外齿轮、内普通的直齿外齿轮、内齿轮和空刀槽很小的多联齿轮齿轮和空刀槽很小的多联齿轮) )，可以用于加工斜齿，可以用于加工斜齿外齿轮和斜齿内齿轮，还可加工精细齿条和扇形齿外齿轮和斜齿内齿轮，还可加工精细齿条和扇形齿轮等。插齿刀有盘形直齿插齿刀和碗形直齿插齿刀、轮等。插齿刀有盘形直齿插齿刀和碗形直齿插齿刀、锥柄直齿插齿刀。需根据齿轮的外形构造，直锥柄直齿插齿刀。需根据齿轮的外形构造，直大小来选

50、取。插齿刀有零前角和正零前角的插齿刀，大小来选取。插齿刀有零前角和正零前角的插齿刀，正零前角的插齿刀有齿形误差，必需进展齿形修正。正零前角的插齿刀有齿形误差，必需进展齿形修正。选用外啮合直齿插齿刀时，须选用外啮合直齿插齿刀时，须(1)(1)校验被加工的齿轮校验被加工的齿轮副啮合时能否发生过渡曲线干涉副啮合时能否发生过渡曲线干涉(2)(2)校验齿轮能否被校验齿轮能否被根切根切(3)(3)校验齿轮能否被顶切。校验齿轮能否被顶切。非渐开线齿轮刀具有非渐开线滚刀、非渐开线插非渐开线齿轮刀具有非渐开线滚刀、非渐开线插齿刀和展成车刀三类。展成滚刀的齿形设计有作图法，齿刀和展成车刀三类。展成滚刀的齿形设计有

51、作图法，计算法。设计非渐开线齿形的展成刀具时，如何选择计算法。设计非渐开线齿形的展成刀具时，如何选择工件的节圆半径是一个很重要的问题。假设节圆半径工件的节圆半径是一个很重要的问题。假设节圆半径获得太小，会使工件齿顶处切不出完好的齿形；而当获得太小，会使工件齿顶处切不出完好的齿形；而当节圆半径获得太大时，又会在工件齿根处留下较高的节圆半径获得太大时，又会在工件齿根处留下较高的过渡曲线。因此，节圆半径有一个合理的最小值。过渡曲线。因此，节圆半径有一个合理的最小值。习题(1)(1)齿轮刀具的主要类型有哪些，它们的任务原理各如齿轮刀具的主要类型有哪些，它们的任务原理各如何何? ?(2)(2)用盘形齿轮

52、铣刀加工直、斜齿轮时，刀号如何选择用盘形齿轮铣刀加工直、斜齿轮时，刀号如何选择? ?(3)(3)何谓滚刀根本蜗杆？加工渐开线齿轮的滚刀根本蜗何谓滚刀根本蜗杆？加工渐开线齿轮的滚刀根本蜗杆常用哪一种，为什么？杆常用哪一种，为什么？(4)(4)滚刀的前、后角是如何构成的？滚刀的前、后角是如何构成的？(5)(5)决议阿基米德齿轮滚刀产形蜗杆轴向齿形角的原那决议阿基米德齿轮滚刀产形蜗杆轴向齿形角的原那么是什么么是什么? ?(6)(6)齿轮滚刀有哪些主要构造参数，如何选择？齿轮滚刀有哪些主要构造参数，如何选择？(7)(7)运用滚刀时如何正确安装、调整与重磨？运用滚刀时如何正确安装、调整与重磨？(8)(8

53、)蜗轮滚刀在任务原理、构造方面与齿轮滚刀有什么蜗轮滚刀在任务原理、构造方面与齿轮滚刀有什么区别？区别？(9)(9)什么情况下用蜗轮飞刀？它在任务原理、构造方面什么情况下用蜗轮飞刀？它在任务原理、构造方面与蜗轮滚刀有什么区别？与蜗轮滚刀有什么区别？(10)(10)剃齿刀的构造与剃齿刀的任务原理如何？剃前刀具剃齿刀的构造与剃齿刀的任务原理如何？剃前刀具的齿形特点如何？的齿形特点如何？(11)(11)如何利用齿轮的外形构造，直径大小来选取插齿刀如何利用齿轮的外形构造，直径大小来选取插齿刀？(12)(12)直齿插齿刀的前刀面和后刀面是什么性质的外表，直齿插齿刀的前刀面和后刀面是什么性质的外表，为何采用这样的外表为何采用这样的外表? ?(13)(13)插齿刀有哪些主要构造参数插齿刀有哪些主要构造参数? ?如何选择？如何选择？(14)(14)插齿刀为何要修正侧后刀面的齿形角？如何修正插齿刀为何要修正侧后刀面的齿形角？如何修正？(15)(15)中选择插齿刀来加工齿轮时，须校验插齿刀的哪些中选择插齿刀来加工齿轮时，须校验插齿刀的哪些参数参数? ?(16)(16)试用作图法和计算法确定矩形花键滚刀的齿形，并试用作图法和计算法确定矩形花键滚刀的齿形，并确定工件的节圆半径。确定工件的节圆半径。