插齿与滚齿的区别Word文档下载推荐.docx

1、（一） 滚齿的原理及工艺特点滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理， 相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强 制性的啮合，见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好，既可加工圆柱齿 轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。滚齿可直接加工89级精度齿轮，也可用作7级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质景，宜将粗精滚齿分开。（二） 滚齿加工质景分析1.影响传动精度的加工误

2、差分析影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化 （几何偏心）产生齿轮的径 向误差；相对运动的变化（运动偏心）产生齿轮的切向误差。（1）齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时， 由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的 周节累积公差，如图9-4所示。齿轮的径向误差一般可通过测景齿圈径向跳动 Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下：1调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。2齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。3基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。（2）齿轮的切向

3、误差齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论 位置沿圆周方向（切向）发生位移，如图9-5所示。当齿轮出现切向位移 时，可通过测景公法线长度变动公差 Fw来反映。切齿时产生齿轮切向误差的主要原因是传动链的传动误差造成的。 在分齿传动链的各传动元件中，对传动误差影响最大的是工作台下的分度蜗 轮。分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合（运动偏心）， 使工作台回转中发生转角误差，并复映给齿轮。其次，影响传动误差的 另一重要因素是分齿挂轮的制造和安装误差， 这些误差也以较大的比例传递到工作台上。2插齿与滚齿的区别2.影响齿轮工作平稳性的加工误差分析影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差

4、 ff和基节偏差 fpbo齿形误差会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化； 基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。 齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动， 从而影响工作平稳性精 度。滚齿时，产生齿轮的基节偏差较小，而齿形误差通常较大。下面分 别进行讨论。（1）齿形误差齿形误差主要是由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的，因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。常见的齿形 误差有如图9-6所示的各种形式。图a为齿面出棱、图b为齿形不对称、 图c为齿形角误差、图d为齿面上的周期性误差、图 e为齿轮根切。由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线，使齿轮传动中瞬时传

5、动比不 稳定，影响齿轮的工作平稳性。（2）基节极限偏差滚齿时，齿轮的基节极限偏差主要受滚刀基节偏差的影 响。滚刀基节的计算式为：pb0=pn0cosa 0=pt0cos 入 0cos a 0Qpt0cos a 0式中：pb0滚刀基节；pn0滚刀法向齿距；pt0滚刀轴向齿距；a 0一刀法向齿形角；入0 袤刀分度圆螺旋升角，一般很小，因此 cos入0气1由上式可见，为减少基节偏差，滚刀制造时应严格控制轴向齿距及 齿形角误差，同时对影响齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非 径向性误差也要加以控制。3.影响齿轮接触精度的加工误差分析齿轮齿面的接触状况直接影响齿轮传动中载荷分布的均匀性。 滚齿 时，

6、影响齿高方向的接触精度的主要原因是齿形公差 ff和基节极限偏 差fpb。影响齿宽方向的接触精度的主要原因是齿向公差 F3o产生 齿向公差的主要原因：（1）滚齿机刀架导轨相对于工作台回转轴线存在平行度误差，如 97所示。（2） 齿坯装夹歪斜 由于心轴、齿坯基准端面跳动及垫圈两端面不平行等引起的齿坯安装歪斜，会产生齿向误差，如图 9- 8所示。（3）滚切斜齿轮时，除上述影响因素外，机床差动挂轮计算的误 差，也会影响齿轮的齿向误差。4.提高滚齿生产率的途径（1）高速滚齿近年来，我国已开始设计和制造高速滚齿机，同时生产出铝高速钢 （MO5A1）滚刀。滚齿速度由一般 v=30m/min提高到v=100m

7、/min以上, 轴向进给H 仁1.38mm/r2.6mm/r,使生产率提高 25%。国外用高速钢滚刀滚齿速度已提高到 100 m/min150 m/min ；硬质合金滚刀已试验到400 m/min以上。总之，高速滚齿具有一定的发展前 途。（2）采用多头滚刀可明显提高生产率，但加工精度较低，齿面粗 糙，因而多用于粗加工中。当齿轮加工精度要求较高时，可采用大直径 滚刀，使参加展成运动的刀齿数增加，加工齿面粗糙度较细。（3）改进滚齿加工方法a. 多件加工 将几个齿坯串装在心轴上加工，可以减少滚刀对 每个齿坯的切入切出时间及装卸时间。b.采用径向切入 滚齿时滚刀切入齿坯的方法有两种：径向切入和轴向切入

8、。径向切入比轴向切入行程短，可节省切入时间，对大直径 滚刀滚齿时尤为突出。c.采用轴向窜刀和对角滚齿 滚刀参与切削的刀齿负荷不等，磨损不均，当负荷最重的刀齿磨损到一定程度时，应将滚刀沿其轴向移动 一段距离（即轴向窜刀）后继续切削，以提高刀具的使用寿命。对角滚齿是滚刀在沿齿坯轴向进给的同时， 还沿滚刀刀杆轴向连续移动，两种运动的合成，使齿面形成对角线刀痕，不仅降低了齿面粗糙 度，而且使刀齿磨损均匀，提高了刀具的使用寿命和耐用度， 如图9-9 所示。3插齿与滚齿的区别二、插齿（一）插齿原理及运动1.插齿原理从插齿过程的原理上分析，如图 9-10所示，插齿刀相当于一对轴 线相互平行的圆柱齿轮相啮合。

9、 插齿刀实质上就是一个磨有前后角并具 有切削刃的齿轮。2.插齿的主要运动有:（1） 切削运动 插齿刀的上、下往复运动。（2） 分齿展成运动 插齿刀与工件之间应保持正确的啮合关系。 插齿刀往复一次，工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周 进给景，故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。（3） 径向进给运动 插齿时，为逐步切至全齿深，插齿刀应有 径向进给M fro（4） 让刀运动 插齿刀作上下往复运动时，向下是切削行程。为了避免刀具擦伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损， 在插齿刀向上运动 时，工作台带动工件退出切削区一段距离 （径向）。插齿刀工作行程时, 工作台再恢复原位。（2）插齿的工艺特

10、点插齿和滚齿相比，在加工质景，生产率和应用范围等方面都有其特 点。1.插齿的加工质景（1）插齿的齿形精度比滚齿高 滚齿时，形成齿形包络线的切线数最只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关， 它不能通过改变加工条件而增减；但插齿时，形成齿形包络线的切线数最由圆周进给景 的大小决定，并可以选择。此外，制造齿轮滚刀时是近似造型的蜗杆来 替代渐开线基本蜗杆，这就有造形误差。而插齿刀的齿形比较简单，可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形。 所以插齿可以得到较高的齿形 精度。（2）插齿后齿面的粗糙度比滚齿细 这是因为滚齿时，滚刀在齿向方向上作间断切削，形成如图 9-11a所示的鱼鳞状波纹；而插齿 时插齿刀沿

11、齿向方向的切削是连续的，如图 9 11b所示。所以插齿时 齿面粗糙度较细。（3） 插齿的运动精度比滚齿差 这是因为插齿机的传动链比滚 齿机多了一个刀具蜗轮副，即多了一部分传动误差。另外，插齿刀的一 个刀齿相应切削工件的一个齿槽，因此，插齿刀本身的周节累积误差必 然会反映到工件上。而滚齿时，因为工件的每一个齿槽都是由滚刀相同 的23圈刀齿加工出来，故滚刀的齿距累积误差不影响被加工齿轮的 齿距精度，所以滚齿的运动精度比插齿高。（4） 插齿的齿向误差比滚齿大 插齿时的齿向误差主要决定于插齿机主轴回转轴线与工作台回转轴线的平行度误差。 由于插齿刀工作时往复运动的频率高，使得主轴与套筒之间的磨损大，因此

12、插齿的齿向误差比滚齿大。所以就加工精度来说，对运动精度要求不高的齿轮，可直接用插齿 来进行齿形精加工，而对于运动精度要求较高的齿轮和剃前齿轮（剃齿 不能提高运动精度），则用滚齿较为有利。2 .插齿的生产率 切制模数较大的齿轮时，插齿速度要受到插齿刀 主轴往复运动惯性和机床刚性的制约；切削过程又有空程的时间损失, 故生产率不如滚齿高。只有在加工小模数、多齿数并且齿宽较窄的齿轮 时，插齿的生产率才比滚齿高。.3.滚插齿的应用范围：（1）加工带有台肩的齿轮以及空刀槽很窄的双联或多联齿轮，只能用插齿。这是因为：插齿刀 切出”时只需要很小的空间，而滚齿则滚 刀会与大直径部位发生干涉。（2）加工无空刀槽的

13、人字齿轮，只能用插齿；（3）加工内齿轮，只能用插齿。（4）加工蜗轮，只能用滚齿。（5）加工斜齿圆柱齿轮，两者都可用。但滚齿比较方便。插制斜 齿轮时，插齿机的刀具主轴上须设有螺旋导轨，来提供插齿刀的螺旋运 动，并且要使用专门的斜齿插齿刀，所以很不方便。4插齿与滚齿的区别（3）提高插齿生产率的途径1.提高圆周进给景可减少机动时间，但圆周进给景和空行程时的让 刀景成正比，因此，必须解决好刀具的让刀问题。2.挖掘机床潜力增加往复行程次数，采用高速插齿。有的插齿机每分钟往复行程次数可达 12001500次/min,最高的 可达到2500次/min。比常用的提高了 34倍，使切削速度大大提高， 同时也能减

14、少插齿所需的机动时间。3.改进刀具参数，提高插齿刀的耐用度，充分发挥插齿刀的切削性 能。如采用 W18Cr4V插齿刀，切削速度可达到 60m/min；加大前角至 15,后角至9,可提高耐用度3倍；在前刀面磨出11.5 mm宽的平 台，也可提高耐用度30%左右。三、剃齿（一）剃齿原理剃齿加工是根据一对螺旋角不等的螺旋齿轮啮合的原理， 剃齿刀与被切齿轮的轴线空间交叉一个角度，如图 9- 12a所示，剃齿刀为主动轮1,被切齿轮为从动轮2,它们的啮合为无侧隙双面啮合的自由展成 运动。在啮合传动中，由于轴线交叉角 的存在，齿面间沿齿向产生相对滑移，此滑移速度v切=（vt2-vt1）即为剃齿加工的切削速度

15、。剃齿刀 的齿面开槽而形成刀刃，通过滑移速度将齿轮齿面上的加工余景切除。 由于是双面啮合，剃齿刀的两侧面都能进行切削加工，但由于两侧面的 切削角度不同，一侧为锐角，切削能力强；另一侧为钝角，切削能力弱， 以挤压擦光为主，故对剃齿质最有较大影响。为使齿轮两侧获得同样的 剃削条件，则在剃削过程中，剃齿刀做交替正反转运动。剃齿加工需要有以下几种运动：1.剃齿刀带动工件的高速正、反转运动 一基本运动。2.工件沿轴向往复运动-使齿轮全齿宽均能剃出3.工件每往复一次做径向进给运动-以切除全部余景。综上所述，剃齿加工的过程是剃齿刀与被切齿轮在轮齿双面紧密啮合 的自由展成运动中，实现微细切削过程，而实现剃齿的

16、基本条件是轴线 存在一个交叉角，当交叉角为零时，切削速度为零，剃齿刀对工件没有 切削作用。（二）剃齿特点1.剃齿加工精度一般为67级，表面粗糙度Ra为0.80.4 用 于未淬火齿轮的精加工。2. 剃齿加工的生产率高，加工一个中等尺寸的齿轮一般只需 24 min,与磨齿相比较，可提高生产率 10倍以上。3.由于剃齿加工是自由啮合，机床无展成运动传动链，故机床结构 简单，机床调整容易。表9-5剃齿余景（mm）模数剃齿余H1 1.750.07230.083.25 40.09450.10 5.5 60.11四、玲齿淬火后的齿轮轮齿表面有氧化皮，影响齿面粗糙度，热处理的变形 也影响齿轮的精度。由于工件已

17、淬硬，除可用磨削加工外，但也可以采 用玲齿进行精加工。玲齿原理与剃齿相似，玲轮与工件类似于一对螺旋齿轮呈无侧隙啮 合，利用啮合处的相对滑动，并在齿面间施加一定的压力来进行暗齿。玲齿时的运动和剃齿相同。即玲轮带动工件高速正、反向转动，工 件沿轴向往复运动及工件径向进给运动。 与剃齿不同的是开车后一次径 向进给到预定位置，故开始时齿面压力较大，随后逐渐减小，直到压力 消失时玲齿便结束。玲轮由磨料（通常80#180#粒度的电刚玉）和环氧树脂等原料 混合后在铁芯浇铸而成。玲齿是齿轮热处理后的一种精加工方法。与剃齿相比较，玲齿具有以下工艺特点：（1）玲轮结构和磨轮相似，但暗齿速度甚低（通常为 13m/s

18、）,加之磨粒粒度较细，玲轮弹性较大，故玲齿过程实际上是一种低速磨削、 研磨和抛光的综合过程。5插齿与滚齿的区别（2）玲齿时，齿面间隙沿齿向有相对滑动外，沿齿形方向也存在滑动，因而齿面形成复杂的网纹，提高了齿面质景，其粗糙度可从Ra1.6皿降到Ra0.80.4 皿（3）玲轮弹性较大，对玲前齿轮的各项误差修正作用不强。因此， 对玲轮本身的精度要求不高，玲轮误差一般不会反映到被玲齿轮上。（4）玲轮主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮和毛刺。玲齿余 景一般不超过0.025mm,玲轮转速达到1000 r/min以上，纵向进给景为 0.05 0.065mm/r。（5） 玲轮生产率甚高，一般一分钟玲一个，通过

19、 35次往复即可 完成。五、磨齿磨齿是目前齿形加工中精度最高的一种方法。 它既可磨削未淬硬齿轮，也可磨削淬硬的齿轮。磨齿精度 46级，齿面粗糙度为 Ra0.8 0.2 urn对齿轮误差及热处理变形有较强的修正能力。多用于硬齿面高 精度齿轮及插齿刀、剃齿刀等齿轮刀具的精加工。其缺点是生产率低， 加工成本高，故适用于单件小批生产。（一）磨齿原理及方法根据齿面渐开线的形成原理，磨齿方法分为仿形法和展成法两类。 仿形法磨齿是用成形砂轮直接磨出渐开线齿形，目前应用甚少；展成法 磨齿是将砂轮工作面制成假想齿条的两侧面， 通过与工件的啮合运动包络出齿轮的渐开线齿面。下面介绍几种常用的磨齿方法：1.锥面砂轮磨

20、齿采用这类磨齿方法的有 Y7131和Y7132型磨齿机。它们是利用假想齿条与齿轮的强制啮合关系进行展成加工，如图 9-14所示由于齿轮有一定的宽度，为了磨出全部齿面，砂轮还必须沿齿轮轴向 作往复运动。轴向往复运动和展成运动结合起来使磨粒在齿面上的磨削 轨迹，如图9- 15所示。2.双片蝶形砂轮磨齿图9 - 16所示双片蝶形砂轮磨齿。两片蝶形砂轮磨齿构成假想齿条的两个侧面。磨齿时砂轮只在原位回转 （n0）;工件作相应的正反转动（n）和往复移动（v）,形成展成运动。为了磨出工件全齿宽，工件还必须沿其轴线方向作慢速进给运动（ f）。当一个齿槽的两侧面磨完后，工件快速退出砂轮，经分度后再进入下一 个齿

21、槽位置的齿面加工。上述展成运动可通过图9- 16b所示的机构实现。通过图中滑座 7 和框架2、滚圆盘3及钢带4所组成的滚圆盘钢带机构，以实现工件正 反转动（n）与往复移动（v）的配合运动。工件慢速进给（f）由工作台1 的移动完成。这种磨齿方法由于产生展成运动的传动环节少、传动链误差小（砂 轮磨损后有自动补偿装置予以补偿）和分齿精度高，故加工精度可达 级。但由于碟形砂轮刚性差，切削深度较小，生产率低，故加工成本较 高，适用于单件小批生产中外啮合直齿和斜齿轮的高精度加工。六、齿轮加工方案选择齿轮加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、生产批景和热 处理方法等。下面提出齿轮加工方案选择时的几条原则

22、，以供参考：1.对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮，可用铳齿、滚齿或插齿 直接达到加工精度要求。2.对于8级及8级以下精度的淬硬齿轮，需在淬火前将精度提高一 级，其加工方案可采用：滚（插）齿一齿端加工一齿面淬硬一修正内孔。3.对于67级精度的不淬硬齿轮，其齿轮加工方案：滚齿一剃齿。4.对于67级精度的淬硬齿轮，其齿形加工一般有两种方案：（1） 剃一暗磨方案滚（插）齿一齿端加工一剃齿一齿面淬硬一修正内孔一玲齿。（2） 磨齿方案滚（插）齿一齿端加工一齿面淬硬一修正内孔一磨齿。剃-玲方案生产率高，广泛用于 7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低，一般用于 6级精度以上的齿轮。5.对于5级及5级精度以上的齿轮，一般采用磨齿方案。6.对于大批景生产，用滚（插）齿-冷挤齿的加工方案，可稳定地 获得7级精度齿轮