课题 10 圆柱齿轮加工简介

【教学目的和要求】掌握齿轮加工的特点及要求，了解齿轮加工的基本原理，了解齿轮加工机床的主要组成部件及功用。具备按照齿轮技术要求，合理选用齿轮加工机床和工艺的初步能力。

【教学内容摘要】 齿轮加工的特点及应用 成形法和展成法原理（滚齿原理） 滚齿加工、齿轮滚刀 插齿、磨齿、剃齿、珩齿加工 【教学重点、难点】 齿轮加工的特点及应用、展成法基

本原理、滚 齿的应用 【教学方法和使用教具】 讲授、现场教学、课件 【教学时数】 4 学时

齿轮是机械传动中的重要传动元件之，应用极为广泛。

一、齿轮加工原理 有成形法和展成法两种。 1. 成形法如图10-1所示。 2. 展成法如图10-2所示

按成形法原理加工齿轮是利用与被加工齿轮齿槽法面截形相一致的刀具齿形，在齿坯上加工出齿轮的齿形。如图 10-1 所示。

滚齿加工过程相当于交错轴斜齿轮副啮合运动的过程，如图 10-

2 所示，只是其中一个斜齿轮的齿数很少，其分度圆上的螺旋升角也很小，所以它便成为蜗杆形状。将蜗杆开槽、铲背、淬火、刃磨等，便成为齿轮滚刀。当齿轮滚刀按给定的切削速度旋转时，便在工件上逐渐切出渐开线的齿形。齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对工件切削的若干条包络线包络而成的。

二、齿轮加工机床的类型与加工方法

圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机、插齿机、剃齿机、珩齿机和磨齿机等。 （一）滚齿加工 Y3150E 型滚齿机是如图10-3所示 1. 加工直齿圆柱齿轮 根据展成法原理用滚刀加工齿轮时，必须严格保持滚刀与工件之间的运动关系。

因此， 滚齿机在加工直齿圆柱齿轮时的工作运动有： 主运动：就是滚刀的旋转运动（ r/min ）。 展成运动：就是滚刀的旋转运动和工件的旋转运动的复合运动，即滚刀与工件间的

啮合运动 两者之间应准确的保持一对啮合齿轮副的传动关系。 轴向进给运动：就是滚刀沿工件轴线方向作连续进给运动，在工件的整个齿宽上切

出齿形。

（一）滚齿加工 Y3150E 型滚齿机是一种中型

通用滚齿机，主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，也可以采用手动径向切入法加工蜗轮。如图 10-3 所示

2. 加工斜齿圆柱齿轮 3 ．齿轮滚刀 齿轮滚刀是一个蜗杆状刀具，在其圆周上等分地开有若干垂直于蜗杆螺旋线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面，就成了一把齿轮滚刀，如图10-4所示。齿轮滚刀按精度等级与被加工齿轮精度等级的关系如表 10-1 所示。

表 10-1 滚刀精度等级与齿轮精度等级关系

滚刀精度等级 AAA AA A B C

齿轮精度等级 6 7-8 8-9 9 10

3 ．齿轮滚刀 如图 10-4 所示。

4 ．滚齿加工时工件的装夹 加工的齿轮直径较小时，工件以内孔定位装夹在心轴上，心轴上端的圆柱体用后立柱支架上的顶尖或套筒支承，以加强工件的装夹刚度。加工直径较大的齿轮时，通常用带有较大端面的底座和心轴装夹，或者将齿轮直接装夹在滚齿机工作台上。

5 ．滚齿加工的特点 （ 1 ）适应性好。 （ 2 ）生产效率高。 （ 3 ）齿轮齿距误差小。 （ 4 ）齿轮齿廓表面粗糙度较差。 （ 5 ）滚齿加工主要用于直齿圆柱齿轮、斜

齿圆柱齿轮和蜗轮。

（二）插齿加工 插齿主要用于加工直齿圆柱齿轮， Y5132 型插齿机外形如图10-5所示。

1 ．插齿的运动 插齿加工是按展成原理加工齿轮的。如图

10-6所示。 加工直齿圆柱齿轮时所需运动（ 1 ）主运动（ 2 ）展成运动（ 3 ）圆周进给运动（ 4 ）径向切入运动（ 5 ）让刀运动

Y5132 型插齿机外形如图10-5 所示。它主要由床身1 、立柱 2 、刀架 3 、插齿刀 主轴 4 、工作台 5 、床鞍 7等部件组成。

如图 10-6所示。

2 ．插齿刀

插齿所用的直齿插齿刀主要有三种类型，分别是盘形直齿插齿刀、碗形直齿插齿刀和锥柄直齿插齿刀，如图10-7a、b、c所示。

3 ．插齿加工的特点 （ 1 ）齿形精度高。 （ 2 ）获得的齿廓表面粗糙度较细。 （ 3 ）有利于提高工件的齿形精度和减小表面粗糙度。 （ 4 ）工件公法线长度变动量较大。 （ 5 ）生产率低。 （ 6）加工斜齿轮很不方便，且不能加工蜗轮。

（三）齿轮其他加工方法 常用的齿面精加工方法有剃齿、珩齿和磨齿等方法。1．剃齿加工 剃齿常用于未淬火圆柱齿轮的精加工，生产效率很高，在成批、大量

生产中得到广泛的应用。

剃齿加工如图 10-8所示。

2. 珩齿加工

珩齿加工是对淬硬齿形进行精加工的方法之一。主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮，减小轮齿表面粗糙度值，从而降低齿轮传动的噪声。如图10-9所示。

珩齿所用刀具为珩磨轮，也称珩轮，它是 由轮坯及齿圈构成，如图 10-9所示

3. 磨齿加工 磨齿加工主要用于对高精度齿轮或淬硬的

齿轮进行齿形的精加工，齿轮的精度可达 6级或更高。

(1) 展成法磨齿方法 1 ）连续分度展成法磨齿 2 ）单齿分度展成法磨齿 (如图 10-11 所示 )。

1 ）连续分度展成法磨齿 连续分度展成法磨齿是利用蜗杆形砂轮的刀具磨削齿轮的轮齿，其加工过程和滚齿相同，如图10-10所示

2 ）单齿分度展成法磨齿 单齿分度展成法磨齿可根据使用砂轮形状不同有蝶形砂轮磨齿、锥形砂轮磨齿等几种方法 (如图 10-11 所示 )

(2) 磨齿加工的特点 磨齿加工的主要特点是能加工出高精度的齿轮，一般条件下，

加工齿轮精度可达 6～ 4 级，表面粗糙度可达 Ra0.8μm ～0.2μm 。由于磨齿采用砂轮与工件强制啮合的运动方式，不仅修正齿轮误差的能力强，而且，特别适合加工齿面硬度很高的齿轮。但是除蜗杆形砂轮磨齿外，一般磨齿加工效率均较低，设备结构较复杂，调整设备困难，加工成本较高。目前，磨齿主要用于加工精度要求很高的齿轮，特别是硬齿面的齿轮。