对两种齿轮齿型加工方法的比较分析

对两种齿轮齿型加工方法的比较分析

李传奇

中国电子科技集团公司第八研究所（232001）李传奇

【摘要】本文根据多年工作经验和学习体会，对齿轮齿形加工的两种方法进行了分析研究，针对两种加工方法的不同特点、工序以及应用场合进行了归纳，得出了有益结论，为同行下一步研究提供了借鉴。

【关键词】齿形加工成形法展成法

在实际生产中，加工齿轮齿形的方法有成形法和展成法两大基本类型，两种加工方法各有特点，而且适应场合也有不同。

1成形法齿形加工成形法是用与被切齿轮的齿槽截面形状相符合的成形刀具切出齿形的方法，常见的有铣齿、拉齿等，其中铣齿用的最多。铣齿时，工件在卧式铣床上用分度头和圆柱心轴装夹，用一定模数的盘状或指状铣刀进行铣削。当铣完一个齿槽后，对工件分度，再铣下一个齿槽，如图1所示。

图1用盘状铣刀和指状铣刀加工齿轮

这种加工方法的特点是“三低”，即：①生产费用低，铣齿可以在普通铣床上进行，所用的刀具也比较简单；②生产效率低，每铣一齿要重复进行切入、切出、退刀和分度，辅助工作时间长；③加工精度低，因为铣削模数相同而齿数不同的齿轮所用的铣刀一般只有8把，每号铣刀有它规定的铣齿范围。每号铣刀的刀齿轮廓只与该号数范围内的最少齿数齿槽的理论轮廓相一致，而对其他齿数的齿轮只能获得近似齿形。因此，铣齿的齿轮精度只能达到11~9级。

根据上述特点，成形法铣齿一般多用于加工单件生产和修配工作中某些转速低、精度要求不高的齿轮。

2展成法齿形加工2.1插齿加工齿形。插齿是在插齿机上进行的，插齿机主要由工作台、刀架、横梁和床身等部分组成。插齿的原理如图2所示，其加工过程相当于一对齿轮啮合对滚。插齿刀的形状类似一个齿轮，在齿上磨出前、后角，具有锋利的刀刃。插齿时要求插齿刀作上下往复切削运动，同时强制插齿刀和被加工齿轮之间严格保持着一对渐开线齿轮的啮合关系。这样插齿刀就能把齿坯上齿间的金属切去而形成渐开线齿形。一种模数的插齿刀可以切出同一模数的各种齿数的齿轮。

为完成插齿加工，插齿机需要以下5个运动：①主运动，插齿刀上下往复直线运动；②分齿运动，插齿刀与齿轮坯之间保持一对齿轮的啮合关系的强制运动。③圆周进给运动，在分齿运动中，插齿刀的旋转运动，插齿刀每上下往复一次，在其分度圆周上所转过的弧长称为圆周进给量；④径向进给运动，在插齿开始阶段，插齿刀沿齿轮坯半径方向的移动，其目的是使插齿刀逐渐切至全齿深，插齿刀每上下往复一次，沿径向移动的距离称为径向进给量；⑤让刀运动，为了避免刀具回程时与工件表面摩擦，以免擦伤已加工表面和减少刀具磨损，要求插齿刀在回程时，工作台带动工件让开插齿刀，而在插齿时又恢复到原来位置的运动。

插齿可以加工内外圆柱齿轮以及相距很近的双联齿轮和三联齿轮，其加工精度一般为8~7级，齿面粗糙度值一般为1.6微米。

2.2滚齿加工齿形。滚齿在滚齿机上进行。滚齿机主要由工作台、刀架、支撑架、立柱和床身等部分组成，滚齿的原理如图3所示。滚刀的刀齿分布在螺旋线上，且多为单线右旋，沿螺旋线的轴向或法向开槽以形成刀刃，其法向截面呈齿条齿形。滚齿近似看作是无啮合间隙的齿轮与齿条传动。当滚刀旋转一周时，相当于齿条在法向移动一个刀齿，滚刀连续转动，犹如一个无线长的齿条在连续移动。当滚刀与齿轮坯之间严格按照齿条与齿轮的传动比强制啮合传动时，滚刀刀齿在一系列位置上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的垂直进给，即可加工出渐开线齿形。

滚切齿轮需要以下三个运动：①主运动，滚刀的旋转运动；②分齿运动，强制滚刀与齿轮轮坯保持齿条与齿轮的啮合关系的运动，即滚刀（单线）转一转，被切齿轮转过一个齿。

③垂直进给运动，滚刀沿被切齿轮轴向向下的移动，其目的是切出整个齿宽上的齿形。工作台带动工件每转一转滚刀沿工件轴向移动的距离称为轴向进给量。

参考文献1秦伟主编.机械设计基础.北京：机械工业出版社，20042张策主编.机械原理与机械设计.北京：机械工业出版社，2004