滚齿刀使用事项及对称Word下载.docx

1、滚刀之切刃面并非直线，而是凹凸时，会造成齿形误差。（4）刃沟之螺旋误差：通常滚刀轴心和切刃沟是平行的，如果有此误差，会产生左右齿面非对称之压力角误差，1约为10之误差。2.因滚刀之偏摆而造成之齿形误差。（5）滚刀如果有偏摆，齿轮会产生很大弯曲误差，偏摆量0.03mm、压力角20时的齿形误差约10um （该误差非常大）。（6）滚刀偏心有下列现象：a）切刃及孔之偏心（滚刀制作时产生）b）滚刀装设时之偏心。滚刀内孔和滚刀轴有间隙；滚刀之螺帽上紧时之偏心：螺帽、垫片、滚刀端面的平行度不良；切削时铁渣附着等造成滚刀轴弯曲，或不当上太紧造成滚刀轴弯曲；（2）滚刀轴本身之偏心。3.因滚刀之切刃沟引起多角形误

2、差：（7）多角形误差，可因切刃沟数多而变小；（8）滚刀之条数愈多，误差愈大；（9）齿数无法被滚刀条数整除时，误差变小；（10）齿数可以被滚刀条数整除时，误差变大。4.其它齿形误差原因：（1）滚刀压力角误差，直接成为齿轮压力角误差；（2）滚刀节距同样伸缩状态时会产生压力角误差；（3）滚刀齿筋误差，会造成齿轮齿形误差。以上均存在于滚刀制作精度。（4）如果使用滚刀两端，就可能发生创成不完全而产生齿形误差；（5）齿面出棱修刀不等分；（6）齿形不对称滚刀安装不对中；（7）齿形角误差修刀不通过；（8）齿形周期误差安装刀具后径向、轴向跳动大；（9）节距误差、累积节距误差滚刀主轴轴向窜动大，滚刀径向跳动大（刀

3、具精度不够）；（10）滚刀重新研磨后，请用黄铜刷子将切刃之棱线除去。五、滚刀的选用： 可根据加工零件的精度要求来选用滚刀，通常加工5级精度（GB）的齿轮应采用“AAA”级的滚刀，加工6-7级精度的齿轮采用“AA”级的滚刀，加工8-9级精度的齿轮可采用“A”级或普通级的滚刀。六、滚刀安装：滚刀安装应根据压力角、模数、精度以及刀杆直径选择相应的滚刀，滚刀在刀杆安装夹紧后，应使用百分表，检查滚刀上两个凸台的径向跳动（有些滚刀只有一个凸台），两凸台的跳动方向和数值应尽可能一致，以避免滚滚刀安装的偏斜。根据加工零件的不同精度等级，滚刀安装允许的径向跳动值为：（依GB精度）1.滚切5级精度齿轮，A、B处允

4、许的径向跳动值为0.005-0.007mm；2.滚切6级精度齿轮，A、B处允许的径向跳动值为0.007-0.009mm；3.滚切7级精度齿轮，A、B处允许的径向跳动值为0.01mm。 当滚刀径向跳动超过允许值不大时，可以松开滚刀紧固螺冒，转动滚刀或垫圈，再重新夹紧进行检查。反复多次直至到达滚刀的安装精度要求。六、刀具使用上研磨后误差（精度）：刀具使用上的注意（再研磨、装取）误差的种类沟的分割误差向心度误差刀刃面的真直度误差装设的震动被切削齿轮实际概算量分割误差0.1mm以内齿形误差约6mm向心度误差1以内压力角误差约30.1mm以内齿形误差约 6mm装取的震动0.01mm以内齿形误差约 3.5

5、mm公法线齿厚容许差及齿顶圆直径容许差的关系daW / sin a Wda * sin aW：公法线齿厚容许差 da：齿顶圆直径容许差 a20时（单位：mm）公法线齿厚公差0.010.020.030.040.050.060.07齿顶圆直径公差0.0290.0580.0880.1170.1460.1750.2050.080.090.100.200.300.400.500.2340.2630.2920.5850.8771.1701.4621.新滚刀切出的正确的渐形线齿形2.滚刀重磨后切出的齿形图1阿基米德滚刀关于切削一、切削方法：1.滚刀进给（移位）方向：（1）面向主轴（夹头）；（2）面向尾座（顶

6、针）。2.滚刀回转方向：（1）上切（UP CUT）（逆铣）： 切削时振动小，切削平稳，当机床走刀机构存在间隙时，刀齿也不会断裂或崩刀，但刀具易磨钝；刀齿切出时毛刺较大。（2）下切（DOWN CUT）（顺铣） 刀具寿命长，消耗功率小，但机床的走刀机构必须要有消除走刀丝杆与螺母间隙的装置，否则易使滚刀产生断裂或崩刃，同时要求机床的刚性较高。3.切削方法选定：（1）标准切削方法，上切（普通）；（2）切削抵抗大造成主轴侧负担大，采用面向主轴下切或面向尾座上切；（3）上切比下切更能获得较好的精度；（4）下切比上切更能获得好齿面；（5）必须考虑毛边（披锋）出现的方向。（6）通常滚切直齿时推荐采用逆铣的方法

7、加工；滚切斜齿轮时可根据需要进行选择，也常采 用逆铣的方法；二、工件装设要点及对精度的影响：1.偏心误差：工件装设时偏摆或弯曲会造成偏心误差。2.齿筋误差：（1）工件弯曲装设时会造成齿筋误差；（2）工件没有确实装设在主轴和尾座顶心间时会造成斜坡及齿筋误差。三、选定切削用量： 1 滚刀进给量1）欧洲工具厂的推荐值 德国saacke,Fette和sazzor齿轮滚刀厂均推荐以齿轮滚刀顶刃的最大许可切屑厚度（h1max）来确定滚刀进给量。a.硬质合金滚刀的h1max规定 按国际标准（ISO）对硬质合金的分类：P类硬质合金滚刀h1max为0.18mm；K类硬质合金滚刀h1max为0.120.15mm。

8、P类硬质合金常用牌号为P25P40。这类整体硬质合金滚刀在新刀时要进行TiN表面涂层处理，但刃磨后一般不再进行涂层。K类硬质合金滚刀常用于对淬硬钢齿轮的齿形精加工，牌号多为K10，对较小模数的滚刀要用细颗粒硬质合金。在精滚齿时，新刀及每次刃磨后均进行TiN涂层处理。轿车方向盘转向器上的小齿轮淬硬后采用硬质合金滚刀精滚工艺。b.高速钢滚刀的h1max规定 对中小模数的轿车齿轮（m=1.42.8mm），一般选用h1max为0.20.25mm。对模数大的齿轮，可选用较大值为0.250.3mm。上述欧洲工具厂的高速钢滚刀材料常用含钴5%的钴高速钢S6-5-2-5（S后的数字依次为钨-钼-钒-钴的百分数

9、），淬火硬度为6566HRC。2）美国star工具厂的推荐值 美国star工具厂是美国主要的齿轮滚刀生产厂之一。该厂也是推荐滚刀顶刃的最大许可切屑厚度h1max来确定滚刀进给量。a.对于P类硬质合金滚刀的h1max规定为0.15mm。b.对高速钢滚刀的h1max规定为0.20.25mm。该厂与德国Liebherr滚齿机厂交换过意见，两厂分别导出的滚齿切屑最大厚度公式，得到的h1max值很相近。2 滚刀顶刃的h1max与滚刀轴向进给量fa的关系 根据滚刀顶刃最大切屑厚度h1max值换算成滚刀轴向进给量fa值才能在滚削加工中应用。德国人Dr.B.Hoffmeister博士于1979年在阿亨大学发表

10、的论文中研究了滚齿中的顶刃最大切屑厚度，并建立了计算用数学公式，用它可以从顶刃切屑厚度计算工件每转的轴向进给量。此公式在顶刃切屑厚度h1max=0.35mm对m=1的滚刀和h1max=0.1mm对m=32的滚刀皆得到验证。德国的滚刀厂皆用Hoffmeister博士的公式从h1max值计算fa值。计算式为 fa=Fh1FmFz2FdF（N/z0）Fa （1）式中，Fh1、Fm、Fz2、Fd、F（N/z0）、Fa为6个影响因子，各有其计算式。由于各因子的计算方程式较为复杂，考虑工业应用，近年有人将其简化列于表1。 表1 fa的各影响因子计算方程式（简化式）影响因子名称 计算方程式 顶刃切屑厚度h1

11、因子Fh1 Fh1=h1max1.9569 齿轮法向模数m因子Fm Fm=0.0446m-0.7730 齿轮齿数z2因子Fz2 对z2120Fz2=z21.0607 滚刀外径d（mm）因子Fd Fd=（d/2）1.614510-2 0.4403Fd=（d/2）0.4403 （ =0） 滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0 F（N/z0）=（N/z0）1.7162 滚刀切入深度a（mm）和齿轮齿形位移修正系数 p因子Fa Fa=a-0.6243 p影响极微，皆以 p=0计算表1中 h1max滚刀顶刃的最大切屑厚度，mm fa滚刀轴向进给量/工件每转，mm/r 齿轮分圆螺旋角，公式中为弧度值（

12、以度数为单位的 角，要乘 /180） 3 h1max或fa的选取滚削实例的原始数据及按公式（1）计算所得的fa或h1max均列于表2，说明如下。1）表2中1号滚刀 这是德国saacke厂在1997年国际展览会上作为新产品宣传的TiALN涂层硬质合金整体滚刀加长结构。60（D）mm150（刃长）mm27（孔）mm,体现了小直径，加长，多刃齿，多头的现代滚刀，它代表了现代硬质合金滚刀滚齿的最高水平。用来加工20MnCrS5含硫易切渗碳钢齿轮（含硫0.03%），滚齿速度Vc=395m/min（2095r/min），采用fa=1.8mm/r（188mm/min），用公式（1）计算，可得h1max=0.

13、14mm，此值与该厂推荐的不超过0.18mm最大许可切屑厚度相符。刀具寿命为32m/刃齿，全刀可加工12600个齿轮。2）表2中的2号滚刀 这是成都工具研究所研制的镶齿硬质合金滚刀，1982年开始应用至今。齿轮材料为40Cr与20CrMnTi，硬度为176209HB，滚齿速度Vc=175m/min（497r/min）。进给量fa=1.8mm/r（3123mm/min）。用公式（1）计算，可得加工29齿齿轮时h1max=0.14mm，在国外推荐的最大切屑厚度范围内。此刀在80年代初与世界先进水平相当。滚刀编号 齿轮 齿轮滚刀 切削参数 m（mm） z2 p d（mm） z0 N 材料 涂层 结构

14、 Vc（m/min） a（mm） fa（mm/r） h1max（mm） 1 1.7 40 3146 - 60 2 16 P25 TiALN 整体多刃齿硬质合金滚刀 395 5.6 1.8 0.14 2 3.175 29 - 0.3 112 1 12 S30（601） - 镶齿硬质合金滚刀 175 7.1 1.8 0.14 3 2.8 36 - - 108 3 12 5%钴高速钢 TiN 圆磨法齿轮滚刀 74 6.3 1.2 0.25 4 2.8 36 - - 120 3 20 整体多刃齿齿轮滚刀 74 6.3 3.0 0.25 5 2 47 15 - 50 3 22 整体多刃齿不重磨滚刀 12

15、0 4.5 4.4 0.23 注：计算示例，用表1公式对4号滚刀的各因子进行计算，得Fh1=0.0663,Fm=0.0201,Fz2=44.747,Fd=6.066,F（N/z0）=25.94,Fa=0.317,fa=2.97取fa=3.0mm/r 表2中的3、4号滚刀 这组数据为德国Fette工具厂1993年在德国Nord齿轮厂作的圆磨滚刀与整体多头、多刃齿轮滚刀加工轿车齿轮的经济分析的一部分。齿轮材料的抗拉强度为650N/mm2。Fette厂在数据中既给了fa值，也给了h1max值。经将h1max值代入公式（1），求得的fa值和已知fa值相同。这个试验是在给定相同的h1max值前提下进行的

16、，说明该厂是用公式（1）来决定相应的fa值（表1中的6个因子计算式即为该厂提供）。3号与4号两把滚刀，主要是刃齿数相差大。前者圆磨滚刀为12齿，后者整体滚刀为20齿，由于F（N/z0）因子与滚刀刃齿数N的关系为1.7162次方，所以两把刀在相同的h1max=0.25mm条件下，其相应的fa值各为1.2和3.0mm/r，相差2.5倍。 表2中5号滚刀 这是意大利SU齿轮刀具厂1995年报道的一把整体多槽不重磨滚刀加工轿车齿轮的试验数据，注意滚刀直径小（50mm），刃齿数多（22齿），头数多（3头），每个刃齿的全高为5mm，但可承受h1max=0.23mm的切屑负荷，滚刀材料为含钴5%的钴高速钢S

17、6-5-2-5。不重磨滚刀只在美国有市场。从上述5把不同类型的滚刀可以看到，它覆盖了现代滚刀的不同品种和结构，1、4和5号滚刀为整体结构，分别代表现代流行的先进滚刀类型，2和3号滚刀为镶齿结构，刃齿数较少，分别代表80年代在世界上流行，但目前在欧美已让位给在每次刃磨后能重新进行PVD-TiN涂层的、更先进的整体滚刀。表2中的各滚刀所采用的h1max值说明，符合工具厂的推荐许可值。计算fa值的公式（1）在实际生产中已获得应用。四、现场尺寸管理：1.量外径法：采用ToPPing （外径滚削）滚刀，齿之外径和齿面一起切削，一般小模数采用此法；2.量跨齿法：跨几个齿，量测齿厚之方法；3.两针测定法：利

18、用钢球或圆柱放入齿轮相对边之齿沟内，量测其最大外径；4.投影法：极小模数齿轮使用此方法。第二章 齿轮精度一、提高轴齿轮滚齿加工技术精方法： 轴齿轮是变速箱中最主要的零件，其加工精度的高低直接影响变速箱的整体质量。目前我们采用的轮齿齿部加工方法是滚齿一剃齿法。要通过滚、剃齿工艺制造出高精度齿轮，就必须把滚、剃工艺水平发挥到最好。而剃齿精度在很大程度上依鞍滚齿精度，所以滚齿中的一些误差项目必须严格控制，才能制造出高质量齿轮。滚齿是一种常用的齿轮加工方法，在精度很高的滚齿机上，采用精密滚刀，可以加工出45级精度的轮齿。在普通级滚齿机上，用普通精度滚刀，只能加工出8级精度轮齿。变速箱轴齿轮齿部要求的精

19、度为877级，而且滚齿加工时主要是以两中心孔和端面做定位基准，因此分析滚齿的误差来源，掌握保证和提高加工精度的方法非常重要。1滚齿加工精度分析轴齿精度主要和运动精度、平稳性精度、接触精度有关。滚齿加工中用控制公法线长度和齿圈径跳来保证运动精度，用控制齿形误差和基节偏差来保证工作平稳性精度，用控制齿向误差来保证接触精度。下面对滚齿加工中易出现的几种误差原因进行分析：1.1齿圈径向跳动误差（即几何偏心）齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，与齿高中部双面接触，测头相对于轮齿轴线的最大变动量。也是轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心，这种偏心是由于在安装零件时，零件的两中心孔与工作台的回转

20、中心安装不重合或偏差太大而引起。或因顶尖和顶尖孔制造不良，使定位面接触不好造成偏心，所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。1.2公法线长度误差（即运动偏心）滚齿是用展成法原理加工齿轮的，从刀具到齿坯间的分齿传动链要按一定的传动比关系保持运动的精确性。但是这些传动链是由一系列传动元件组成的。它们的制造和装配误差在传递运动过程中必然要集中反映到传动链的末端零件上，产生相对运动的不均匀性，影响轮齿的加工精度。公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差，这个误差主要是滚齿机工作台蜗轮副回转精度不均匀造成的，还有滚齿机工作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与工作台圆形导轨不同轴造成，再者分齿挂轮齿面有严重磕

21、碰或挂轮时咬合太松或太紧也会影响公法线变动超差。1.3齿形误差分析齿形误差是指在齿形工作部分内，包容实际齿形廓线的两理想齿形（渐开线）廓线间的法向距离。在实际加工过程中不可能获得完全正确的渐开线齿形，总是存在各种误差，从而影响传动的平稳性。齿轮的基圆是决定渐开线齿形的惟一参数，如果在滚齿加工时基圆产生误差，齿形势必也会有误差。基圆半径R=滚刀移动速度工作台回转角速度xcosao（ao为滚刀原始齿形角），在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定速比的分齿来保证，由此可见，齿形误差主要是滚刀齿形误差决定的，滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动（

22、即安装误差）也对齿形误差有影响。常见的齿形误差有不对称、齿形角误差（齿顶变肥或变厚）、产生周期误差等。1.4齿向误差分析齿向误差是在分度圆柱面上，全齿宽范围内，包容实际齿向线的两条设计齿向线的端面距离。引起齿向误差的主要原因是机床、刀架的垂直进给方向与零件轴线有偏移，或上尾座顶尖中心与工作台回转中心不一致，还有滚切斜齿轮时，差动挂轮计算误差大，差动传动链齿轮制造和调整误差太大。另外夹具和齿坯制造、安装、调整精度低也会引起齿向误差。1.5齿面粗糙度分析齿面粗糙度不好一般有几种现象：发纹、啃齿、鱼磷、撕裂。引起齿面粗糙度差的主要原因有以下几方面：机床、刀具、工件系统整体刚性不足、间隙大；滚刀和工件

23、相对位置发生变化；滚刀刃磨不当、零件材质不均匀；切削参数选择不合适等。二、齿轮误差：1.齿形误差：（fp）通过实际之齿形和节距圆之交点之正确渐开线为基准，在其垂直方向所测得之齿形检查范围内之正侧误差及负侧误差之和（针对轴直角齿形而言）（包含压力角误差和凹凸误差）2.齿筋方向误差：（fq）实际齿轮之齿筋曲线与理论曲线间之差异。此方向误差影响齿面之接触情况，而此误差可能引发齿轮两端部集中接触现象，因而产生局部接触不良后果。为避免这种不良的接触，通常将齿面加以鼓形加工或削端加工（Crowning or relieving ）。3.单一节距误差（ ft）齿轮任意相鄰同侧齿面在节圆上之实测节距与节距理论

24、值间之差异。4.鄰接节距误差（ftu）一个齿轮，在节圆上相互相鄰之两个实测节距间之差异。5.累积节距误差（Ft）一个齿轮上任意两个隔离齿在节圆上实测节距之和与正确值间之误差。6.法线节距误差（fte）齿轮正面法线节距之实测值与理论值间之误差。7.齿沟偏差（节圆跳动 PITCH LINE RUNOUT ）（fr）使用能与齿面节点附近接触之测球或测柱，逐一地放在各个齿沟中，如此一整周，所测得半径方向之最大偏心量。注：此项对齿轮噪音会产生不良影响，又大大受制于齿轮加工，以及研磨时工作物轴心之精度，因此为了提高偏心精度，除了要使用精良之加工母机外，特别要使用高精度之工作轴心。（中心孔）三、齿轮误差分析

25、：1.齿轮制造误差分析：（1）理论误差（2）机床误差（3）刀具误差（4）夹具误差（5）量具误差（6）变形误差（7）操作误差2.齿轮齿形加工误差分析：（1）齿轮的运动误差（机床、工件、主轴或刀具回转偏心）；（2）齿轮的平稳性误差；（3）齿轮的接触误差；（4）侧隙引起的误差；3.滚齿常出现的误差及原因：（1）齿形误差：1齿面出棱（修刀不等分）2齿形不对称（滚刀安装不对中）3齿形角误差（修刀不通过）4齿形节距误差（安装刀具后径向、轴向跳动大）（2）齿面光洁度不好1撕裂（工件材质不均匀）2啃齿（刀架松动，齿轮传动间隙大）3振纹（传动间隙大，工件、刀具、装夹刚性不够，切削用量不当）4鱼鳞（热处理方法不当

26、、（不均匀）（3）节距误差超差及累积节距超差1滚刀主轴的轴向窜动大，滚刀径向跳动大（刀具精度不够，挂轮有碰伤、磕碰）2工件安装不正（工作台旋转轴心偏心以及机床分度传动链精度不够）（4）齿圈径向跳动过大（节圆跳动）及齿筋超差工件安装偏心，齿坯定位基准超差，检验基准与制造基准不重合。四、齿轮之噪音对策：齿轮噪音形成的原因有许多，尤其高负荷转速之动转中，噪音与振动始终是急需去克服的问题。其将减低噪音之要点及对策整理如下：（1）选用良好精度之齿轮；1将节距误差、齿形误差、齿沟误差、齿筋误差改小，则噪音自然会变小；2研磨齿面，除了改善齿轮之各个精度外，还可改良齿面粗度，故对减低噪音有很好的效果。（2）采

27、用光滑之齿面；研磨、擦磨、砥磨均可达到很理想齿面粗度，另在油中热身运转一段时间也可以改善齿面粗度，这对噪音均有隆低作用。（3）正确的齿面接触；1实施齿面彭形加工（crowning）或削端加工（Relieving）防止单片接触，噪音自然会降低；2适当的齿形修整对降低噪音也有效；3消除齿面上的碰伤或打痕。（4）适当之齿隙；1若为脉动性之传动，则较小之齿隙对噪音之降低有帮助；2一般较均衡性之负荷，齿隙略大对噪音之降低有利。（5）较大的咬合率；1咬合率越大噪音越小，因此减小压力角或加高齿深均可以增加咬合率；2重叠率加大也可以降低噪音，因此螺旋齿轮比正齿轮噪音小。（6）较小的齿轮：采用较小之模数及较小的外径；（7）较高之刚性；1加宽齿幅，高刚性之形状对噪音之降低有利；2加强齿轮箱及轴类之刚性。（8）采用振动减衰率高之材质；1若为轻负荷回转之齿轮采用塑胶齿轮是很好的选择，但要注意温度上升问题；2铸铁齿轮比钢齿轮对降低噪音有效。（9）适当之润滑；1实施充份之润滑；2粘度高的润滑油噪音较低。（10）低速运转及低负荷。齿轮之转数尽量压低，负荷尽量减轻可减小噪音。五、滚齿误差产生原因消除方法：齿圈径向圆跳动超差 1）齿坯几何偏心和安装偏心 2）用顶尖装夹