第七章 齿轮刀具zyx-2012

第七章齿轮刀具GearCutter齿轮是一类非常重要的传动零件，在各种机械仪表中应用十分广泛，以致于齿轮一度成为工业的代表。比如国徽上的齿轮代表工人阶级机械工业出版社徽标也有齿轮齿轮的轮齿加工方法依然主要采取切削加工和磨削的方法来实现齿轮刀具是加工齿轮轮齿的刀具。常见的齿轮传动类型有：第一节齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用刀具分类：1.按被加工的齿轮类型分（1）圆柱齿轮刀具1)渐开线圆柱齿轮刀具：盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀和剃齿刀等。2)非渐开线圆柱齿轮刀具:如圆弧齿轮滚刀、摆线齿轮滚刀和花键滚刀等。(2)蜗轮刀具蜗轮滚刀、蜗轮飞刀、蜗轮剃齿刀(3)锥齿轮刀具1)直齿锥齿轮刀具成对刨刀刨齿加工.avi、成对盘铣刀、拉一铣刀盘2)曲线齿锥齿轮刀具如弧齿锥齿轮铣刀盘、摆线齿锥齿轮铣刀盘2．按刀具的工作原理分成形法加工与展成法加工成形法加工特点：用成形刀具加工齿轮。刀具相对简单，设备简单；工件齿槽形状刀具的廓形相同或近似；加工成本低；刀具种类多，加工出的齿轮精度较低；生产率较低，多用于一些精度要求较低的场合。(1)成形齿轮刀具盘形齿轮铣,指形齿轮铣刀,齿轮拉刀,插齿刀盘.a.盘形齿轮铣刀特点：实际是一把铲齿成形铣刀，可加工直齿，斜齿等，切削过程是刀具旋转，沿齿槽方向进给，铣完后分度，再加工第二个齿。镶齿盘形齿轮铣刀1、刀体2、刀齿3、锥销盘形齿轮铣刀可加工直齿、斜齿和带空刀槽的人字齿轮。加工直齿：工件齿槽廓形和刀具齿槽的廓形相对应。端剖面槽形相同；其它剖面工件齿槽形状和刀具的廓形不相同；加工斜齿：原理为无瞬心包络法，但归在这一类。加工单件和小批量齿轮b.指形齿轮铣刀外形：特点：实际是一把立式铲齿成形铣刀，有铲齿和尖齿等两种，可加工直齿，斜齿，还可加工人字齿轮，切削过程是刀具旋转，沿齿槽方向进给，铣完后分度，再加工第二个齿。其它特点与盘形齿轮铣刀相同。c.齿轮拉刀和花键拉刀用于加工小尺寸内齿轮和花键的唯一方法外形：特点：原理同拉削原理，常用于大批大量生产齿轮和加工渐开线花键孔中。d.插齿刀盘仿形原理加工直齿、斜齿圆柱齿轮，也可加工花键轴。特点：效率高，结构复杂，要求精度高，成本高，专用刀具，仅用于大批大量生产的齿轮中，成本比一般的方法高一些，但比展成法低，现较少用。1刀体，2压板，3切刀齿(2)展成齿轮刀具展成法加工特点：刀具与工件按啮合关系转动，由刀具齿形包络出工件齿轮的齿形，能够加工出成形齿轮刀具难以实现的许多复杂形状的齿面；通用性好，一把刀具，可加工模数和齿形角相同而齿数不同的齿轮；可加工不同变位系数的变位齿轮；加工出的齿轮精度高(因为大多无分齿运动)，加工效率高；刀具设计相对复杂，制造要求精度高；设备精度高，初期投入大；多用于一些大批大量生产齿轮的场合；常用刀具a.齿轮滚刀特点：可完成外啮合的直齿轮、斜齿轮的粗加工和精加工；加工效率高；精度高；应用最为广泛。b.插齿刀（直齿、斜齿）可加工直齿外啮合齿轮，也能加工内齿轮（内啮合）、直齿圆柱轮、斜齿圆柱齿轮、有台阶的齿轮、双联齿轮、人字齿轮精度、生产率与滚齿加工相当，稍高一些。c.剃齿刀用于软齿面(22～32HRC）的齿轮的精加工；可进一步提高精度和表面质量。加工效率高，刀具寿命长，设备简单。盘形，齿条形和蜗轮剃齿刀三类。研磨齿磨齿第二节插齿刀的结构插齿刀：展成法加工圆柱齿轮的刀具。可加工外啮合齿轮，也能加工内齿轮（内啮合）、有台阶的齿轮、双联齿轮、人字齿轮。直齿圆柱轮、斜齿圆柱齿轮等。插齿刀象一个圆柱齿轮插齿刀的上下往复运动是主运动，插齿刀及工件的回转运动形成展成运动。开始切削是插齿刀有径向进给，达到深度要求时，进给停止，展成运动继续至齿轮牙齿全部切完。还有让刀运动。插直齿.avi插斜齿.avi插齿刀让刀.avi,工作台让刀.avi插齿刀根据刀具标准·JB2496—78（新标准GB6081—85）三种结构形式：1．Ⅰ型－盘形直齿插齿刀P102图7－1a应用最多的一种加工普通直齿外齿轮、大直径的内齿轮分度圆直径：（do）（40mm、48mm、63mm、75mm、lOOmm、125mm、160mm、200mm）加工模数与精度：0.3～1mm（63mm）；非国标精度自定1～4mm（75mm）；AA、A、B三级1～6mm（100mm）；AA、A、B三级（注：在1～1.5mm时，仅A、B级）4～8mm（125mm）；AA、A、B三级6～10mm（160mm）；A、B两级8～12mm（200mm）；A、B两级2.Ⅱ型－碗形直齿插齿刀P102图7—1b结构：和盘形插齿刀区别，刀体凹孔较深，容纳紧固螺母规格：50mm、75mm、100mm和125mm四种。模数与精度：1～3.5mm（50mm）；A、B二级1～4mm（75mm）；AA、A、B三级1～6mm（100mm）；AA、A、B三级4～8mm（125mm）；AA、A、B三级应用：50mm、75mm、主要用于加工内齿轮；100mm和125mm主要用于加工外齿轮；还可用于加工塔形、双联直齿轮。3．Ⅲ型－锥柄直齿插齿刀规格：有25mm和38mm两种加工模数：25mmm＝1～2.75mm（以及0.3～1mm）38mmm＝1～3.75mm精度：刀具标准中只规定有A、B两种精度直径较小，整体结构形式。应用：主要用于加工内齿轮以及小模数的外齿轮。精度等级与实际应用选择：AA级：加工6级精度齿轮A级：加工7级精度齿轮B级：加工8级精度齿轮硬质合金插齿刀其它刀具：斜齿插齿刀：工作形式特点：与直齿加工相比，进给运动多附加转动角度结构形式：盘形和锥柄两种盘形：公称直径100mm锥柄：公称直径38mm，分度圆螺旋角：15º，23º两种人字齿插齿刀：加工无空刀槽的人字齿轮，结构：盘形，两把一套，螺旋角相等，30º，但旋向相反。公称直径：100mm、150mm、180mm粗加工插齿刀：预切齿轮用，可有较合适的角度，效率较高。复合插齿刀：有粗切齿和精切齿，插齿一周粗精均可完成。修缘插齿刀；镶齿插齿刀。第三节直齿插齿刀的切削刃及其前、后角直齿插齿刀的外形：插齿刀往复运动时刀刃运动轨迹形成一齿轮称为产形齿轮直齿插齿刀切削刃的端面投影就是被加工产形齿轮的端面齿形，必须是渐开线。不考虑前角影响，插齿刀端面齿形是渐开线。“产形”齿轮的基圆直径：dbo＝mzocosα插齿刀的切削刃形状：一条顶刃（圆弧状）两条侧刃（渐开线状）插齿刀后角的形成：顶刃后角的形成：顶后刀面做成圆锥面侧刃后角的形成：侧后刀面做成渐开线螺旋面（左边刃向右旋为右螺旋面，右边刃向左旋为左螺旋面）刃磨与齿形变化：插齿刀磨钝后，需磨前刀面，这时整个齿廓发生变化（变小和窄），为保证齿形，这时应将齿根也均匀的向轴线平移。实质是不同变位系数的变位齿轮。变位系数变化（刃磨后不同端剖面截形）：正变位→零变位→负变位*插齿刀有顶刃后角和侧刃后角，重磨后顶圆直径和分圆齿厚减小。不同端剖面应是变位量不同的变位齿轮，新刀变位量最大，重磨后逐渐减小。变位量为零的O-O端剖面称为插齿刀的原始剖面，具有标准齿形。插齿刀实质上是个变位齿轮齿顶后角：齿顶高：齿根高：顶圆半径：根圆半径：任意端剖面的变位系数x0=b0tgαp/m有关剖面齿形的几何参数得计算：任意剖面的分圆齿厚s0′=s0＋2b0tgβ0又s0′=s0＋2x0mtgα∴tgβ0=x0mtgα/b0=tgαtgαp标准直齿插齿刀顶刃后角αp=6°,侧刃后角αc≈2°,顶刃前角γp=5°,侧刃投影不是渐开线，齿形角修正(20°10′14.5″)第四节正前角插齿刀的齿形误差及其修正计算起因：为方便切削加工，改善切削效果，插齿刀需从零前角做成正前角。方法：只需将前刀面做成内锥面，锥面的底角即为正前角。P105图7－5误差形成：插齿刀前角为0°时，刀具端面廓形为标准的渐开线（无误差）插齿刀前角大于0°时（正前角），由于后角的形成要求侧后刀面做成渐开线螺旋面，且刀具侧刃曲线（空间曲线）与端面位置不平行，侧刃廓形发生变化，这时就不是标准的渐开线了。（产生误差）误差形成后的影响：插齿刀端面前角大于0°和后角大于0°时（γp＞0º，αp＞0º），插齿刀端面投影的齿形角α’小于理论渐开线齿形角α且数值不均匀（刀齿顶处厚、根部薄），加工出的齿轮则根部被过切、齿顶变宽。插齿刀误差修正方法：1.加大理论渐开线齿形角α，则：α↑→α0则α’↑→α（标准值）注：这仍改不了加工出的齿轮则根部薄过切、齿顶处厚现象。2.修缘、修根方法：调整侧后刀面形成的渐开线螺旋面，调整基圆柱直径、调整基圆柱螺旋角。第五节插齿刀的切削角度目的：找出顶刃和和侧刃的合适角度标准插齿刀顶刃处：γp＝5º，αp＝6º（这里顶刃处正交平面Po等于切深平面Pp）一、直齿插齿刀的侧刃前角：实质：求出γo、αo数值即可但侧刃为一曲线，各点处γoj、αoj数值不同，仅知道γp、αp值，故可利用γoj与γp关系求解（类似车刀中不同剖面的任意角度之间的求解关系）侧刃各点处γo数值计算公式：tgγoj≈tgγpsinαm各点处γoj数值不同，它随αm而变化，在齿根处较小，γp增大，γoj增大。但增加γp又会使刀具的强度削弱，降低刀具的耐用度，影响齿形精度。二、直齿插齿刀的侧刃后角类似前角的计算方法，也在与前角的同一平面中测量，各点处αoj数值也不同，精确计算较麻烦，简略认为侧刃的后角αoj等于渐开线齿形面分圆柱螺旋角βbo计算公式：tgαoj≈tgβbo＝tgβocosα化简后tgαoj＝tgαpsinα侧刃上各点后角都相等。第六节外啮合插齿刀加工齿轮时的校验校验内容：1.第一项校验－－校验被加工齿轮副啮合时是否发生过度曲线干涉条件：插齿刀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ρC1和ρC2满足以下条件：ρC1≤ρk1ρC2≤ρk2校验方法计算式：将有关参数带入ρC1≤ρk1ρC2≤ρk2（z1+z2)tgα12－z2tgαa2≥（z1+z0)tgα10－z0tgαa0（z1+z2)tgα12－z1tgαa2≥（z2+z0)tgα20－z0tgαa0一般同一把插齿刀加工一对标准齿轮，仅需要检验小齿轮的过渡不与大齿轮齿角干涉即可。即只需校验小齿轮的过渡曲线。2.第二项校验－－校验齿轮是否发生被根切原因：插齿刀前刀面磨去较多，使变位系数减小，加工齿轮时其齿角相对于齿轮运动的轨迹可能侵入齿轮的理论减开线齿形内部，而使齿轮发生根切防止被根切条件：ρC1≥0ρC2≥03.第三项校验－－校验齿轮是否发生被顶切（1)校验第一类顶切由于变位系数减小，齿轮其齿角相对于插齿刀运动的轨迹插齿刀齿形内部，而被插齿刀将齿轮发生顶切。防止顶切条件：ρk1≥0ρk1≥0（2）校验第二类顶切齿轮其齿顶角相对于插齿刀的根圆之间的径向间隙小于零产生顶切。防止顶切条件：C10≥0C20≥0其中：C10＝αa0–ra1–rf0C20＝αa0–ra2–rf0插齿刀的刃磨插齿刀用钝以后，只能刃磨它的前刀面。插齿刀的前刀面是圆锥面，通常用圆柱砂轮的外圆进行刃磨。第七节齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀的基本加工原理：借助于空间交错轴螺旋齿轮的啮合原理加工齿轮，滚刀的轴线与被切齿轮的轴线不平行，不相交。运动形式:滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动(展成运动)。滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动。滚直齿1.avi，滚斜齿1.avi齿轮滚刀相当于小齿轮，齿数少，齿很长，螺旋角大（80～90度），最后演变为蜗杆。滚刀结构：开有轴向槽，形成滚刀的前刀面及容屑槽；前刀面倾斜磨削，形成前角；经过铲齿背，形成顶后刀面和后角；铲出侧后刀面。每一刀齿具有“四面、三刃、两尖”的几何结构。为了保证正确加工，滚刀的三个切削刃都必须位于基本蜗杆上。基本蜗杆多为右旋的，也有左旋的。滚刀是一个开出容屑槽和切削刃的单头（多头）螺旋齿轮，即蜗杆，通常称其为滚刀的基本蜗杆该蜗杆的法向模数和压力角分别等于被切齿轮的模数和压力角。基本蜗杆种类：1.渐开线基本蜗杆：基本蜗杆螺纹表面为渐开螺旋面特点：加工