圆柱齿轮加工过程中的典型工装辅具

时间：2024-10-13 百科知识版权反馈

【摘要】：每号铣刀的齿形均按所铣制齿轮范围中最小齿数的齿形设计。因生产中供应的精加工滚刀的基本涡杆均用阿基米得涡杆代替渐开线涡杆。如图8.22所示为直齿插齿刀加工直齿圆柱齿轮的情形。但齿形必须仍为同一基圆上的渐开线，这样才可以通过调节插齿刀与齿轮的中心距，加工出正确的渐开线齿形。因此，插齿刀各端剖面中的齿形，应为同一基圆具有不同变位系数的渐开线齿形。用于检查圆柱齿轮及蜗轮蜗

8.4　圆柱齿轮加工过程中的典型工装辅具

8.4.1　齿轮刀具简介

展成法使用的是齿轮形和齿条形刀具，如插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀等。成型法使用的是成型齿轮刀具，如模数盘铣刀和指状铣刀，如图8.15所示。

图8.15　成型齿轮铣刀

1．盘形齿轮铣刀

用模数盘形齿轮铣刀的刀具廓形应与工件法剖面内的齿槽的渐开线廓形相同，如图8.15所示。

当被铣削齿轮的模数、压力角相等，而齿数不同时，其基圆直径也不同，因而渐开线的形状也不同。因此铣削不同的齿数，理论上应采用不同铣刀，即不能用一把铣刀铣制同一模数中所有齿数的齿轮齿形，如图8.16所示。但为了避免盘形铣刀的数量过多，生产上采用刀号的办法，即用某一刀号的铣刀铣制模数和压力角相同而齿数不同的一组齿轮。每号铣刀的齿形均按所铣制齿轮范围中最小齿数的齿形设计。

用盘形铣刀铣削斜齿轮，在选择刀号时，铣刀模数应按被切齿轮的法向模数m_n和法剖面中的当量齿轮的当量齿数Zv选择。

Zv=Z/(cos³β)

式中　β——斜齿轮螺旋角（°）；

Zv——当量齿数；

Z——斜齿轮齿数。

2．齿轮滚刀

（1）齿轮滚刀的形成

齿轮滚刀是按螺旋齿轮啮合原理加工齿轮的，在加工过程中，齿轮滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿圆柱齿轮与被切齿轮进行空间啮合，如图8.17所示。为了形成刀刃，在蜗杆端面沿着轴线铣出几条容屑槽，以形成前面及前角。容屑槽可以是螺旋槽或直槽，经铲齿和铲磨，形成后刀面及后角，如图8.18所示。

图8.16　不同齿数的齿形

图8.17　齿轮滚刀的工作原理

基本蜗杆螺

旋表面

图8.18　齿轮滚刀刀刃的形成

（2）齿轮滚刀的基本涡杆

齿轮滚刀的切削刃是前面与侧铲表面的交线，它应当分布在涡杆螺旋表面上，这是的涡杆称为齿轮滚刀的基本涡杆。基本涡杆有以下3种：

① 渐开线涡杆　加工渐开线齿轮的齿轮滚刀的基本涡杆应该是渐开线涡杆，螺纹齿侧面是渐开螺旋面，与基圆柱相切的任意平面和渐开螺旋面的交线是一条直线，其端剖面是渐开线。渐开线涡杆轴向剖面与渐开螺旋面的交线是曲线。用这种基本螺杆制造的滚刀，切削的齿轮精度高，但制造滚刀困难，生产中几乎不采用。

② 阿基米得涡杆　阿基米德涡杆与渐开线涡杆非常近似，它的螺旋齿侧面是阿基米得螺旋面。通过涡杆轴线剖面与阿基米得蜗涡旋面的交线是直线，其端剖面是阿基米得螺旋线。用这种基本涡杆制成的滚刀，制造与检验滚刀齿形均比渐开线涡杆简单和方便。但有微小的齿形误差，称为理论齿形误差，不过这种误差很小，为此，生产中供应的精加工滚刀的基本涡杆均用阿基米得涡杆代替渐开线涡杆。

③ 法向直廓涡杆　法向直廓涡杆法剖面内的齿形是直线，端剖面为延长渐开线。用这种基本涡杆代替渐开线基本涡杆作滚刀，其齿形理论误差较大，故一般将基本涡杆的法向齿形角增大些。

（3）滚刀的齿形误差

因生产中供应的精加工滚刀的基本涡杆均用阿基米得涡杆代替渐开线涡杆。为了减少造型误差，应使基本涡杆的轴向剖面直线齿形与渐开线基本涡杆轴向剖面的理论齿形在分度圆处相切。使阿基米得滚刀基本涡杆轴向剖面齿形角等于渐开线涡杆轴向剖面齿形的分度圆压力角，如图8.19所示。由斜齿轮法向剖面与轴向剖面齿形角换算关系可得：

α_x0= α_n/cosγ_z

式中　α_x0——轴向剖面齿形角；

αn——渐开线涡杆法向剖面分度圆压力角；

γ_z——滚刀基本涡杆的分圆柱螺旋升角。

图8.19　阿基米得涡杆的齿形角

图8.20　造型误差与螺旋升角的关系

由图8.20可知，造型误差随着螺旋升角γ_z的减小而减小。一般造型误差不会影响滚齿的加工精度。而且误差方向是正值，会使工件齿轮的齿顶和齿根多切去一部分，相当于对齿轮修缘，如图8.16所示。

（4）齿轮滚刀的合理使用

① 合理使用

按国家标准《高精度齿轮滚刀通用技术条件》，Ⅰ型适用于JB3327—83规定的AAA级滚刀、GB6084—85规定的AA级滚刀；Ⅱ型适用于GB6084—85所规定的AA、A、B、C级四种精度的滚刀。通常情况下，AA级滚刀可加工6～7级齿轮，A 级可加工7～8级齿轮，B级可加工8～9级齿轮，C 级可加工9～10级齿轮。

② 正确安装

如图8.21所示，滚刀安装在滚齿机的心轴上，用千分表检验滚刀两端凸台的径向圆跳动，要求不大于0.005 mm。

图8.21　径向圆跳动的检验

③ 适时窜位

滚刀在滚切齿轮时，通常情况下只有中间几个刀齿参与切削，因此这几个刀齿首先磨损。为延长滚刀寿命，可采取当滚刀切削一定数量的齿轮后，使滚刀沿轴线方向移动一个或几个齿距，从而延长滚刀寿命。

④ 重磨

滚齿时，当齿面粗糙度大于Ra3.2μm以上，或有声音不正常时，或在精切滚刀刀齿后刀面磨损超过0.2～0.5mm，粗切刀刀齿后刀面磨损超过0.8～1.0mm时，就应重磨。滚刀的重磨应使切削刃仍处于基本涡杆螺旋面上，如果滚刀重磨不正确，会使滚刀失去应有的精度。

3．插齿刀

（1）插齿刀的铲形齿轮

如图8.22所示为直齿插齿刀加工直齿圆柱齿轮的情形。插齿刀随主轴一起往复运动，它的切削刃便在空间形成一个假想齿轮，称为铲形齿轮，如图8.22（a）所示。加工斜齿圆柱齿轮时用的是斜齿插齿刀，如图8.22（b）所示，除了它的模数和齿形角应和被加工齿轮的相等外，其螺旋角还应和被加工齿轮的螺旋角大小相等，旋向相反。插齿时，插齿刀做主运动和展成运动的同时，还有一个附加的转动，使切削刃在空间形成一个假想的斜齿圆柱齿轮，与工件齿轮进行切齿啮合。

（2）直齿插齿刀的结构特点

① 插齿刀不同的端剖面是一个连续的变位齿轮

插齿刀的刀齿有一个顶刃和两个侧刃。由图8.23可知，由于插齿刀要有后角，所以仅切削刃处在铲形齿轮表面上，顶刃后刀面和侧刃后刀面均在铲形齿轮以内。由于插齿刀前刀面重磨，插齿刀直径逐渐变小，齿厚也逐渐变小。但齿形必须仍为同一基圆上的渐开线，这样才可以通过调节插齿刀与齿轮的中心距，加工出正确的渐开线齿形。因此，插齿刀各端剖面中的齿形，应为同一基圆具有不同变位系数的渐开线齿形。如图8.23所示，若0－0剖面中具有标准齿形，该剖面称为原始剖面，其变位系数x＝0。在原始剖面前端各剖面中，变位系数为正值。新插齿刀端剖面内（即Ⅰ－Ⅰ剖面），x值最大。在原始剖面的后端剖面中，变位系数为负值，用到最后的插齿刀端剖面内（Ⅱ－Ⅱ），x值最小。