圆柱齿轮齿形加工方法

在齿轮的齿坯上加工出渐开线齿形的方法很多，按齿廓的成形原理不同，圆柱齿轮齿形的切削加工可分为成形法和展成法两种。

1．成形法

成形法加工齿轮齿形的原理是利用与被加工齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具，在齿坯上加工出齿形的方法。成形法加工齿轮的方法有铣齿、拉齿、插齿及磨齿等，其中最常用的方法是在普通铣床上用成形铣刀铣削齿形。当齿轮模数m<8时，一般在卧式铣床上用盘状铣刀铣削，见下图a；当齿轮模数m≥8时，在立式铣床上用指状铣刀铣削，见下图b。

a）盘形齿轮铣刀铣削 b）指状齿轮铣刀铣削
直齿圆柱齿轮的成图

铣削时，将齿坯装夹在心轴上，心轴装在分度头顶尖和尾座顶尖间，模数铣刀作旋转主运动，工作台带着分度头、齿坯作纵向进给运动，实现齿槽的成形铣削加工。每铣完一个齿槽，工件退回，按齿数Z进行分度，然后再加工下一个齿槽，直至铣完所有的齿槽。铣削斜齿圆柱齿轮应在万能铣床上进行，铣削时，工作台偏转一个齿轮的螺旋角β，齿坯在随工作台进给的同时，由分度头带动作附加转动，形成螺旋线运动。

用成形法加工齿轮的齿廓形状是由模数铣刀刀刃形状来保证；齿廓分布的均匀性则由分度头分度精度保证。标准渐开线齿轮的齿廓形状是由该齿轮的模数m和齿数Z决定的。因此，要加工出准确的齿形，就必须要求同一模数不同齿数的齿轮都有一把相应的模数铣刀，这将导致刀具数量非常多，在生产中是极不经济的。实际生产中，将同一模数的铣刀一般只做出8把，分别铣削齿形相近的一定齿数范围的齿轮。模数铣刀刀号及其加工齿数范围见下表。

模数铣刀刀号及其加工齿数范围表

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>刀号

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>1

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>2

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>3

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>4

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>5

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>6

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>7

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>8

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>加工齿数范围

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>12~13

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>14~16

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>17~20

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>21~25

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>26~34

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>35~54

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>55~134

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 20pt”>135以上

每种刀号齿轮铣刀的刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数的齿形设计。所以在加工该范围内加工其它齿数齿轮时，会有一定的齿形误差产生。

当加工精度要求不高的斜齿圆柱齿轮时，可以借用加工直齿圆柱齿轮的铣刀。但此时铣刀的刀号应按照斜齿轮法向截面内的当量齿数Z_{d来选择。}

式中：Z—斜齿圆柱齿轮齿数；

β—斜齿圆柱齿轮的螺旋角。

成形法铣齿的优点在于：可在一般铣床上进行，对于缺乏专用齿轮加工设备的工厂较为方便；模数铣刀比其它齿轮刀具结构简单，制造容易，因此生产成本低。但由于每铣一个齿槽均需进行切入、切出、退刀以及分度等工作，加工时间和辅助时间长，所以生产效率低。由于受刀具的齿形误差和分度误差的影响，加工的齿轮存在较大的齿形误差和分齿误差，故铣齿精度较低。加工精度为9~12级、齿面粗糙度Ra值为6.3~3.2µm。

成形法铣齿一般用于单件小批量生产或机修工作中，加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮，也可加工重型机械中精度要求不高的大型齿轮。

2．展成法

展成法加工齿轮齿形是利用一对齿轮啮合的原理来实现的。即把其中一个转化为具有切削能力的齿轮刀具，另一个转化为被切工件，通过专用齿轮加工机床，强制刀具和工件作严格的啮合运动（展成运动），在运动过程中，刀具切削刃的运动轨迹逐渐包络出工件的齿形。

展成法加工齿轮，一种模数和压力角的刀具，可以加工出相同模数和压力角而齿数不同的齿轮，其加工过程是连续的，具有较高的加工精度和生产效率，是齿轮齿形主要的加工方法。滚齿和插齿是展成法中最常见的两种加工方法。

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圆柱齿轮齿形加工方法

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