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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式cv分公司的分公司的分工的个的分工,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 齿轮齿形加工,7.1 概述,齿轮在机械、仪器、仪表中应用很广。齿轮的质量直接影响到机电产品的工作性能、承载能力、使用寿命及工作精度。,7.1.1 齿轮的基本知识,1、齿轮的分类,齿轮类型,应用,直齿轮、斜齿轮、人字齿轮,平行轴间传动,螺旋齿轮、蜗轮与蜗杆,垂直交错轴间传动,内齿轮,平行轴间同向传动,齿轮齿条,旋转运动和直线移动的转换,直齿锥齿轮,相交轴间传动,2、渐开线,齿形轮廓线：渐开线、摆线、圆弧线等。,渐开线齿形的齿轮具有加工、安装简便、传动平稳等优点，应用最多。,在平面内,当一直线沿着一个固定圆作纯滚动时,该直线上任一点的运动轨迹,称为该圆的渐开线.这个圆称为基圆,这条直线称为发生线.,渐开线的形状与基圆半径大小有关,基圆半径愈大,渐开线曲率愈小,曲线愈平坦;反之,则曲率愈大,曲线愈弯曲.,3、分度圆与模数,分度圆：齿厚s与齿槽宽e相等的圆称为分度圆，其直径为d,分度圆周节（分度圆齿距）P：在分度圆上相邻两齿对应点的弧长。,由于dPz，为使分度圆直径d成为整数或简单小数，令mP/，可得dmz，m叫模数。,模数m的数值已标准化，共50种。,4、压力角,渐开线上各点压力角不等。基圆上压力角为零，齿顶圆上压力角最大。分度圆上的压力角为刀具齿形角，称为标准压力角，20。,渐开线齿轮正确啮合的基本条件是两齿轮的m和分别相等。齿形加工时，刀具的m和必须与被加工齿轮一致。,7.1.2 圆柱齿轮精度,1.齿轮传动的精度要求,齿轮的加工精度对机械的工作性能、承载能力和使用寿命有很大影响。对齿轮传动性能提出的要求包括：,运动的准确性：,齿轮一转中，其最大转角误差不能超过允许范围。最大转角误差是以一转为周期的长周期误差。,传动的平稳性：,齿轮在一个齿距范围内，其最大转角误差不能超过允许范围。以一齿为周期的误差为短周期误差。,载荷分布的均匀性：,齿轮传递转矩时，要求齿面接触良好，使齿面载荷均匀分布。这项要求可用沿齿轮齿宽和齿高方向上，保证有一定接触区域的面积来表示。,以上三项是对齿轮本身提出的精度要求，用相应的偏差项目对其控制。,传动侧隙,指啮合传动齿轮非工作面的齿侧存在的间隙，用于存储润滑油，减少磨损。,侧隙通过控制齿轮的厚度得到，即分度圆上的实际齿厚略小于理论齿厚。,传动侧隙是对齿轮副提出的要求，是设计者根据使用要求，对齿轮轮齿尺寸大小规定的公差要求。,2、齿轮的精度等级,国标中对常用渐开线圆柱齿轮齿距累积总公差、齿距累积极限偏差、单个齿轮齿距极限偏差、齿廓总公差、螺旋线总公差及切向综合总公差、一齿切向综合公差和径向跳动公差分别规定了十三个精度等级，从高到低分别用012表示；对径向综合总公差和一齿径向综合公差分别规定了九个精度等级，从高到低分别用412表示。,齿轮精度等级的选择应根据齿轮的用途、使用要求和工作条件来决定。选择的方法主要有计算法和经验法。,机械传动中应用最多的齿轮既传递运动又传递动力，其精度等级与圆周速度密切相关，因此可计算出齿轮的最高圆周速度，再确定齿轮精度等级。,3、齿轮精度等级和齿厚偏差在图样上标注,4、齿轮坯精度,齿轮在加工、检验和安装过程中，常以内孔、顶圆和端面作基准。基准对齿轮加工、安装质量影响很大，因此对齿坯规定了误差，包括尺寸偏差、形位误差、基准面跳动及表面粗糙度等。,7.2 圆柱齿轮齿形加工,齿形加工方法很多，可分为无屑加工和有屑加工两大类。有屑加工按其形成齿形原理又分为成形法和展成法。,7.2.1 铣齿,成形法：,用与被切齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具切出齿形。,1.铣削直齿圆柱齿轮,（1）原理：成形法，IT9，Ra：6.33.2m。,m8，盘状模数铣刀；m8，指状模数铣刀。,成形法铣齿加工的齿轮形状由模数铣刀保证；轮齿分布的均匀性由分度头保证。,（2）成形铣刀,同一模数的齿轮铣刀，一般制作8把或15把，表7.1。,表34 盘状齿轮铣刀刀号及其加工范围,刀 号,1,2,3,4,5,6,7,8,加工齿数范围,1213,1416,1720,2125,2634,3554,55134,135以上及齿条,齿 形,2.铣齿的工艺特点,（1）生产成本低。,（2）加工精度低。,（3）生产率低。,7.2.2,插齿,插齿属于展成法加工。,展成法,是指利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动，在专用齿轮加工机床上切出齿形的加工方法。,（1）插齿机和插齿刀,插齿刀,：相当于圆柱齿轮。,（2）插齿原理与插齿运动,插齿原理：,展成法。,插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿轮传动。,插齿运动包括,主运动：,插齿刀上下往复运动,分齿运动：,强制插齿刀与齿轮坯之,间保持一对齿轮的啮合关系,径向进给运动：,切出齿深。,圆周进给运动：,插齿刀的旋转运动。,让刀运动：,防止擦伤。,（3）齿轮坯的安装,内孔和端面定位：,大批量生产,外圆和端面定位,：单件小批生产,（4）插齿工作范围,内外直齿圆柱齿轮、间距小的双联和多联齿轮、内外螺旋齿轮,（5）插齿工艺特点和应用,插齿切出的齿形不像成形法铣齿存在理论误差。插齿刀的精度比模数铣刀高，所以插齿精度比铣齿高。,插齿刀沿轮齿全长连续切削，包络齿形的切线数量较多，因而齿面粗糙度值小，为1.6um。,一把插齿刀可加工模数和压力角与其相同而齿数不同的圆柱齿轮。,插齿刀作直线往复运动，速度提高受到冲击和惯性力的限制，具有空回程，所以一般情况下生产率低于滚齿，但高于成型法铣齿。,7.2.3 滚齿,IT8IT7，Ra：3.21.6m。,1、滚齿机和齿轮滚刀,齿轮滚刀：相当于一个右旋螺旋齿轮。,滚齿原理：,滚齿加工是展成法原理来加工齿轮。用滚刀来加工对轮相当于一对交错螺旋轮啮合。这对啮合齿轮传动副中，一个齿轮齿数很少，一个或几个，螺旋角很大就演变成了一个蜗杆，再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀。齿轮滚刀按给定切削速度作旋转运动时，工件则按齿轮齿条啮合关系传动（即当滚刀转一圈，相当于齿条移动一个或几个齿距，齿轮坏也相应转过一个或几个齿距），齿坏上切出齿槽，形成渐开线齿面。,2、滚齿运动,滚齿原理：,展成法。,滚齿运动：,：主运动：滚刀旋转。,：分齿运动：,；垂直进给运动：切出整个齿宽。,：径向进给运动：切出整个齿深。,3、滚齿与插齿比较,（1）加工原理相同：展成法,（2）加工精度和齿面粗糙度基本相同：精度为87级，Ra1.6m,（3）插齿的分齿精度略低于滚齿，滚齿的齿形精度略低于插齿。,（4）插齿的齿面粗糙度略优于滚齿。,（5）插齿的生产率低于滚齿。,（6）加工范围不同。,插齿：内齿轮和小间隙多联齿轮,滚齿：螺旋齿轮、蜗轮和轴向齿轮较大的齿轮轴,（7）生产类型相同,7.2.4 齿端加工,当要求停车变速时，为使滑移齿轮容易进入啮合状态，常将齿端倒圆；如在不停车变速时，为使滑移齿轮迅速进入啮合状态，常将齿端倒尖；由于齿端锐边经渗碳和淬火后变脆，在齿轮传动时易崩裂，故应进行齿端倒棱。,7.3 圆柱齿轮精整加工,7.3.1 剃齿,IT7IT6，Ra：0.80.4m。,（1）剃齿刀,剃齿刀：相当于斜齿圆柱齿轮。,（2）剃齿原理和剃齿运动,原理：展成法,剃齿运动,剃齿刀旋转带动工件正转、反转转,动，工作台带动工件往复运动，往复,一次剃齿刀径向进给0.020.04,mm/str，剃齿余量0.080.12mm。,（3）剃齿的特点,可提高渐开线齿形精度和齿向精度，,降低表面粗糙度，不能修正被切齿轮,的分齿误差。,7.3.2 珩齿,（1）原理：,剃齿相同（展成法）。,（2）作用：,去除齿轮淬火后的氧化皮、齿面毛刺和压痕。,（3）珩磨轮：,磨料和环氧树脂合成后浇铸而成，相当于斜齿轮，见图7.12（m4，带齿芯；m4，不带齿芯）。,（4）珩齿运动,：剃齿相同，,转速比剃齿高，为1000,2000r/min，余量为,0.010.02mm，或不,留加工余量，径向进给,一次完成，实现磨削、,剃削和抛光的综合作用。珩磨轮,（5）珩齿特点：,对修正齿形精度和齿向精度作用不大，不能修正被切齿轮的分齿误差，生产率高，改善表面质量。常用工序：滚齿剃齿淬火珩齿,7.3.3 磨齿,IT6IT4IT3，Ra：0.80.2m,原理：成形法和展成法。,（1）成形法磨齿,IT6IT5，,Ra：0.80.4 m，,用成形砂轮磨削，生产率较高，加工精度较低，应用较少。,成形法磨齿,（2）展成法磨齿,锥面砂轮磨齿,砂轮截面齿形为假想齿条的齿形，工件向右滚动，利用砂轮右侧面磨削第1齿槽的右侧面，从根部 磨至顶部；然后工件向左滚动，以砂轮左侧面磨削第1齿槽的左侧面，也从根部磨至 顶部，当第1齿槽两侧面全部磨削完毕时，砂轮自动退离工件，工件作分度转动，然后再向右滚动，磨削第2齿槽，这样反复循环，直至磨完全部轮齿。,图7.14 锥面砂轮磨齿,双碟形砂轮磨齿,两片砂轮倾斜一定角度，构成假想齿条两个齿的外侧面，同时磨削两个齿槽的两对应侧面。磨削完毕，工件退离砂轮并进行分度，再磨削另外侧面。直至各齿面磨削完毕为止。,3、成形法磨齿与展成法磨齿的比较,（1）展成法磨齿精度高。,（2）展成法磨齿生产率低。,（3）展成法磨齿成本高。,双蝶形砂轮磨齿,7.3.4 研齿,IT7IT6，Ra：1.60.2m,设备：,研齿机。,研具：,精密的铸铁齿轮。,研磨剂：,磨粒：220,240,，,活性润滑油,特点：,与,珩齿相同，,只能降低,表面粗糙度，不能提高齿形精度。,1、平行轴线研磨法（图,7.16,）,过程：研磨轮与被研齿轮的 平行轴线研磨法,轴线平行，研磨时被研齿轮带动,研磨轮作无侧隙的自由啮合运动，被研齿轮还作轴向往复运动，研磨轮被轻微制动。经一段时间后，研磨轮 和被研磨轮作反向旋转，使齿的两个侧面被均匀研磨。,特点：由于齿面的滑动速度不均匀，研磨量也不均匀，在齿顶及齿根部分的滑动速度大，研磨量也大。,2、交叉轴线研磨法,过程：,研磨轮与被研齿轮的轴,线互相交叉。研磨直齿轮时三个研,磨轮中的两个为斜齿 轮，一个左旋，,一个右旋，轴线与被研齿轮的轴线,互相交叉；另一个研磨轮为直齿，,它的轴 线与被研齿轮的轴线平行。,被研齿轮安装于三个稍被制动的研,磨轮之间，并加注研 磨剂，被研齿,轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合 交叉轴线研磨法,运动，引起齿面接触部分产生相对滑动，从而 进行齿面研磨，被研齿轮先向一个方向旋转，然后向另一个方向旋转，使齿的两个侧面 都能均匀地得到研磨。,特点：,大大提高了研齿的生产效率，研磨量也均匀。,表7.2 常用的齿形加工方法,加工方法,加工原理,精 度,表面粗糙度,生产率,设 备,应用范围,铣 齿,成形法,9,6.33.2,低,普通铣床,低精度圆柱齿轮、,锥齿轮、蜗轮,拉 齿,成形法,7,1.60.4,高,拉 床,齿轮拉床制造复杂、应用少,插 齿,展成法,87,3.21.6,较高,插齿机,内齿轮、扇形齿轮、人字齿轮、带凸台齿轮、间距小多联齿轮,滚 齿,展成法,87,3.21.6,较高,滚齿机,直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮，,剃 齿,展成法,76,0.80.4,高,剃齿机,精加工未淬火,圆柱齿轮,珩 齿,展成法,改善不大,0.80.4,很高,珩齿机,光整加工已淬火的圆柱齿轮,研 齿,展成法,改善不大,1.60.2,很高,研齿机,光整加工已淬火的圆柱齿轮,磨 齿,成形法,展成法,63,0.80.2,较低,磨齿机,精加工已淬火的圆柱齿轮,7.4 齿形加工方案的选择,7.4.1 齿形加工工艺方案,齿形加工方案的选择主要决定于齿轮的精度等级，此外还应考虑齿轮的结构特点、生产批量和切齿后所采用的热处理方法等。具体加工方案的选择可参考以下原则：,1、9级精度以下的齿轮，一般采用铣齿-齿端加工-热处理-修正内孔的加工方
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