第二節(jié)齒輪齒形的加工

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,第二節(jié) 齒輪齒形的加工,,,,,,,齒輪的基本知識,1,圓柱齒輪齒形加工,2,,,,齒端加工,3,4,一 、齒輪的基本知識,,齒輪傳動是機械傳動中的一個重要組成部分，它起著傳遞,動力和運動,的作用。其傳動可靠性好、承載能力強、制造工藝成熟，已廣泛應用于機器、儀器制造業(yè)。,1.,齒輪的

2、功用和分類,齒輪的分類,按輪齒形狀分,直齒,斜齒,人字齒,,按輪齒結(jié)構(gòu)分,連軸齒輪,帶孔齒輪,,圓柱孔齒輪,花鍵孔齒輪,,,漸開線,齒輪的齒形曲線有,擺線,圓弧線,,齒輪和齒輪副的種類,2,、 漸開線的形成及其特征,若一動直線在平面內(nèi)沿半徑為,r,b,的圓作純滾動時，則動直線上任一點,a,的軌跡稱為半徑為,r,b,,的圓的漸開線。半徑為,r,b,的圓稱為基圓，動直線稱為發(fā)生線。漸開線齒輪的一個輪齒就是由同一基圓形成的兩條相反漸開線組成的。,漸開線的形成,,漸開線齒輪,,2.,漸開線,漸開線齒輪的任一輪齒就是由同一基圓形成的兩條相反的漸開線所組成,3,、分度圓、模數(shù)、壓力角,直齒圓柱齒輪的幾何

3、尺寸,,3.,分度圓與模數(shù),理論齒厚和齒寬相等的圓稱為分度圓,,即,s=e,分度圓齒距,,p=s+e,,齒輪齒數(shù)是,Z,，分度圓直徑是,d,,齒距,P,與齒數(shù),Z,之間的關系為：,或,令,即,其中,m,稱為模數(shù)，單位為,mm,,,漸開線齒形上任一點,K,的法向力,F,與其速度,v,k,之間所夾的銳角，稱為,K,點的壓力角,α,k,。漸開線 上各點的壓力角是不相同的。,,,,通常所說的壓力角是指分度圓上,A,點處的壓力角，用,α,表示（,α= 20°,）,,,,由此可得基圓直徑,r,b,和分度圓直徑,r,的關系為：,,,r,b,=cos α ·,r,,,= cos 20 ·,r,≈0.94,r,

4、,4.,壓力角,漸開線的壓力角,,,模數(shù),和,壓力角,是直齒圓柱齒輪的兩個基本參數(shù)。,,模數(shù),m,是周節(jié),P,與,π,之比，即,,m = P /π,,則,D,,= m z,,模數(shù),m,的數(shù)值已標準化，,,如,m = 0.1,，,0.5,，,1,，,1.5,，,2,，,3,等。,,,,,漸開線齒輪正確嚙合的條件：兩齒輪的模數(shù),,和壓力角分別相等。在齒形加工中，刀具的模數(shù),,和壓力角的數(shù)值也必須與被加工齒輪相同。,,,齒輪是用來傳遞運動和動力的，在不同的工作條件下，對精度的要求有所不同。從傳遞運動方面看，應保證傳遞運動準確、平穩(wěn)；從傳遞動力方面看，應保證傳動可靠和靈活。,,因此，一般齒輪傳動的精度

5、要求有以下四個方面：,5,、 圓柱齒輪精度簡介,5.,圓柱齒輪精度,（,1,）,齒輪傳動的精度要求,?,傳遞運動的準確性,,,即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角誤差應限制在一定的范圍內(nèi)，使齒輪副傳動比變化小，以保證傳遞運動的準確性。,?,傳遞運動的平穩(wěn)性,,,即要求齒輪在轉(zhuǎn)過一個齒距角的范圍內(nèi)，其最大轉(zhuǎn)角誤差應限制在一定范圍內(nèi)，使齒輪副瞬時傳動比變化小，以免引起振動和噪音，保證傳遞運動的平穩(wěn)性。,,,?,載荷分布的均勻性,,即要求在輪齒嚙合過程中，工作齒面沿全齒高和全齒長上保持均勻接觸，并且接觸面積盡可能的大。,,,④ 傳動側(cè)隙,（對齒輪副的要求）,,,即要求一對齒輪嚙合時，在非工作齒面間

6、應留有合理的間隙，否則會出現(xiàn),卡死或燒傷,現(xiàn)象。,,齒輪副側(cè)隙對儲藏潤滑油、補償齒輪傳動受力后的彈性變形和熱變形，以及補償齒輪及其傳動裝置的加工誤差和安裝誤差都是必要的。,（,2,）齒輪的精度等級,,,GB10095—88《,漸開線圓柱齒輪精度,》,規(guī)定了,12,個精度等級，由高到低依次為,1,，,2,，,3,，,...,，,12,級。,1,～,2,級是遠景級，,3,～,6,級為高精度級，,7,～,8,中等精度級，,9,～,12,低精度級,,,,,,,,,,,,,,,,,齒 厚 極 限 偏 差,注：對外嚙合齒輪，公法線平均長度上偏差,E,wms=,E,SS,cosa,－,0.72,F,rsin

7、a,,,公法線平均長度下偏差,E,wmi=,E,Si,cosa+0.72,F,rsina,,公法線平均長度公差,E,wm=,T,Scosa,－,1.44,F,rsina,齒距極限偏差,(±f,pt,),值,um,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二、,齒輪精度,的選擇,,選擇：選擇,齒輪精度時，應以傳動的用途、傳,,,,,,,,,,,遞功率的大小、齒輪的圓周速度及工作,,,,,,,,,,,條件等為依據(jù)，并參考同類機械進行具,,,,,,,,,,,體選擇。一般情況下，齒輪的三個公差,,,,,,,,,組選用相同的精度等級。標準

8、規(guī)定根據(jù),,,,,,,,,齒輪使用要求的不同，允許對三個公差,,,,,,,,,,,組選用不同的精度等級。,,圖樣標注：在齒輪零件圖上應標注齒輪的精度,,等級和齒厚極限偏差的字母代號。,,標注示例：,,,a),齒輪三個公差組精度,,同為,7,級，其齒厚上,,偏差為,F,，下偏差為,L,：,b),第,Ⅰ,公差組精度為,7,級，第,Ⅱ,、,Ⅲ,公差組精度為,6,級，齒厚上偏差為,G,，齒厚下偏差為,M,：,,,,,,,c),齒輪的三個公差組精度同為,4,級，其齒厚上偏差為,-330um,，下偏差為,-405um,：,一個齒輪的加工過程是由若干工序組成的。為了獲得符合精度要求的齒輪，整個加工過程都是圍

9、繞著齒形加工工序服務的。齒形加工方法很多，按加工中有無切削，可分為無切削加工和有切削加工兩大類。,,無切削加工包括熱軋齒輪、冷軋齒輪、精鍛、粉末冶金等新工藝。無切削加工具有生產(chǎn)率高，材料消耗少、成本低等一系列的優(yōu)點，目前已推廣使用。但因其加工精度較低，工藝不夠穩(wěn)定，特別是生產(chǎn)批量小時難以采用，這些缺點限制了它的使用。,,齒形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齒形的主要加工方法。按其加工原理可分為,成形法,和,展成法,兩種。,,二、 圓柱齒輪齒形加工,二、圓柱齒輪齒形加工,（也稱仿形法）是用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削輪齒的方法。,,,如 銑齒、成形法磨齒、拉齒。,,（也

10、叫包絡法或范成法）是利用齒輪的嚙合原理進行切削的。只需一把刀具就能加工出模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪。,,,如 插齒、滾齒、剃齒和展成法磨齒。,成形法,,展成法,,,1.,,銑齒,,銑削直齒圓柱齒輪的方法如下圖：,用,盤形齒輪銑刀銑齒輪,,用指狀齒輪銑刀銑齒輪,二、圓柱齒輪齒形加工,盤狀齒輪銑刀：齒輪模數(shù),m,＜,8,時用，在臥式銑床上使用；,,指狀齒輪銑刀：齒輪模數(shù),m,≥,8,時用，在立式銑床上使用，可加工直齒輪、斜圓柱齒輪、人字齒輪。,,,,,,,a),盤形齒輪銑刀,,,b),指狀齒輪銑刀,成形法齒輪刀具,（2）刀具結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，但是加工精度和效率較低。,銑齒加工的特點,,（,1,

11、）成形法銑齒加工的基本特點：,銑刀切削部分剖面形狀與被銑齒輪槽的剖面形狀相符。,所以，齒輪銑刀與每一種齒數(shù)的齒輪是一一對應的，是,專用刀具,。,,,,為了降低加工成本，實際生產(chǎn)中把,同一模數(shù)的齒輪按齒數(shù)分成,8,組或,15,組,，每組采用同一種刀號的銑刀加工。,見,P138,表,4-5,：齒輪銑刀的分號。,,,銑齒加工的應用,,,成形法銑齒主要用于,單件、小批量生產(chǎn)和修配，,用于制造,低于,8,級精度的齒輪，齒面的表面粗糙度,Ra,值為,6.3~3.2μm,。,,成形法銑齒可以加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪，也可加工齒條和錐齒輪等。,,插齒機的工作原理類似一對圓柱齒輪嚙合，其中一個齒輪作為工件

12、，另一個齒輪變?yōu)辇X輪形的插齒刀具，,它的模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同,，且在端面磨有前角，齒頂及齒側(cè)均磨有后角 。,展成法,2.,插齒,插齒屬于展成法加工,（,1,）插齒原理,插齒運動,插齒原理及插齒運動,,展成法,,插齒刀的類型,,a),盤形,b),碗形,c),錐柄,,插齒刀的類型,插齒需要下列四個運動,,①,插削主運動,：指插削刀的上下往復直線運動。,插齒運動,（,2,）插齒運動,,? 圓周進給運動 指插齒刀每上下往復一次其分度圓圓周所轉(zhuǎn)過的弧長（,mm/dstr,）。,即,②,范成運動,：也叫分齒運動，插齒刀與齒坯間強制保持一對齒輪嚙合速比關系的運動，也叫展成運動。,⑤,讓刀運動,：

13、插齒刀向上運動（空行程）時，為了避免擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件之間應該讓開，使之產(chǎn)生一定間隙，而在插齒刀向下開始工作行程之前，應迅速恢復到原位，以便刀具進行下一次切削。,④ 徑向進給運動 在分齒運動的同時，為切至全齒深，插齒刀逐漸向齒坯中心移動，用插齒刀每上下往復行程一次徑向移動的距離表示（,mm/dstr,）。刀齒切至全齒深后，徑向進給運動自動停止，齒坯再回轉(zhuǎn)一周，即可完成加工。,,,滾,齒就是用齒輪,滾刀在滾,齒機上加工齒輪的輪齒，實際上是按一對,螺旋齒輪相嚙合,的原理進行加工的。,,,蝸桿蝸輪嚙合,一對螺旋齒輪嚙合,滾,齒原理,3,、,滾齒,,齒輪滾刀是一個蝸桿形刀具，為

14、了形成切削刃，在垂直于蝸桿螺旋線方向或平行于軸線方向開出容屑槽，形成前刀面，并對滾刀的頂面和側(cè)面進行鏟背，鏟磨出后角。,齒輪滾刀,整體式齒輪滾刀,滾刀,,③,垂直進給運動,：為了切出齒全寬，滾刀沿被切齒輪的軸線作連續(xù)的垂直進給運動。,（,mm/r,或,mm/min,）,滾齒運動,（,2,）滾齒運動,①,主運動,：指滾齒刀的旋轉(zhuǎn)運動。用其轉(zhuǎn)速表示（,r/min,）,,②,范成運動,：也叫分齒運動，滾齒刀和齒坯間準確地保持一對斜齒輪嚙合速比關系的運動。,即,④ 滾齒的徑向切深是由工作臺控制的。模數(shù)小的齒輪，一次切出全齒深，模數(shù)大的齒輪得分,2-3,次切出。,（,3,）滾齒工藝的特點和應用,,?,

15、適應性好 由于滾齒加工是采用展成法加工，因而一把滾刀可以加工與其模數(shù)和壓力角相同的不同齒數(shù)的齒輪。,,,?,生產(chǎn)率較高 滾齒為連續(xù)切削，無空行程，且滾刀為旋轉(zhuǎn)運動。所以滾齒生產(chǎn)率一般比插齒高。,,,?分齒精度比插齒高，而齒形精度比插齒低。,,④ 滾齒齒面的,R,a,比插齒大，一般,3.2---1.6,,滾齒機,加工范圍,,（,1,）直齒圓柱齒輪 （,2,）斜齒圓柱齒輪 （,3,）蝸輪,三、齒輪加工,,,附加運動保證刀架沿工件軸線方向移動一個螺旋線導程,T,時,,,工件附加轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。,加工斜齒圓柱齒輪時的附加運動,滾齒機,滾切斜齒圓柱齒輪的傳動鏈,滾齒機,,滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖,（,1,）插齒和滾齒的加工,精度和生產(chǎn)率,比成形法高，應用也最廣泛。,,,一般情況下，,插,齒和,滾,齒達,7~8,級,（甚至,6,級）精度，而銑齒只能達到,9,級精度；,,（,2,）插齒的齒面,粗糙度,較?。?,（,3,）插齒的,生產(chǎn)率,高于銑齒，但低于滾齒；,,（,4,）插齒和滾齒加工齒輪的,齒數(shù)范圍,較大，同一模數(shù)的插齒刀和滾齒刀可以加工模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪。,,滾齒應用最廣，可加工,直齒、斜齒,圓柱齒輪和,蝸輪,等，但不能加工內(nèi)齒輪和相距較近的多聯(lián)齒輪，而插齒可以加工。,插齒和滾齒的比較,,,,,