10-2 齿轮加工方法（课件）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》（劳动版)第八版 上好课—中职专业课 第十章 齿轮加工 10-2 齿轮加工方法 教学目标 知识目标 1. 能说出成形法与展成法的基本原理及区别。 2. 能列举常见齿形加工方法及其加工精度、适用范围。 3. 能描述铣齿、滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿的工作原理与特点。 4. 能根据齿轮类型选择合适的加工方法。 能力目标 1. 能根据齿轮结构（直齿/斜齿、内齿/外齿、多联齿轮）合理选择加工方法。 2. 能判断滚刀安装角计算公式及倾斜方向。 3. 能正确使用教材中的表10-2、10-3进行加工方法选择。 情感目标 1. 通过了解精密齿轮加工过程，培养精益求精的工匠精神。 2. 养成严谨细致的工艺分析习惯。 教学引入 为什么齿轮的精度和表面质量差异这么大？ 齿形是如何加工出来的？ 知识讲授：齿形加工方法概述 成形法： · 成形铣齿 · 拉齿 展成法： · 滚齿 · 插齿 · 剃齿 · 珩齿 · 磨齿 · 冷挤齿轮 知识讲授：齿轮加工方法 知识讲授：一、成形法铣齿 1. 工作原理 设备：普通铣床或万能铣床 刀具：成形铣刀 辅助：分度头分齿 成形法铣齿——直齿与斜齿加工 直齿圆柱齿轮： 铣刀旋转 + 工作台进给 + 分度头分齿 斜齿圆柱齿轮： 工作台偏转β角 + 分度头附加转动（形成螺旋运动） 知识讲授：成形法铣齿——刀具选择 2. 刀具选择 盘形齿轮铣刀（常用） 指形齿轮铣刀（大模数 m=8-40mm，适合人字齿） 知识讲授：刀号与齿数范围 1号：12-13齿 2号：14-16齿 3号：17-20齿 4号：21-25齿 5号：26-34齿 6号：35-54齿 7号：55-134齿 8号：135齿以上 知识讲授：成形法铣齿——工艺特点 3. 工艺特点 （1）精度低：9级以下 （2）效率低：间断切削 （3）无根切：适合齿数<14的齿轮 （4）设备费用低：普通铣床即可 （5）适用范围：单件、小批量、修配 知识讲授：二、展成法滚齿 1. 工作原理 基于螺旋齿轮啮合原理 滚刀 → 类似蜗杆 工件 → 类似蜗轮 实质：蜗杆蜗轮啮合 知识讲授：滚齿——展成过程 滚刀旋转 + 展成运动 + 轴向进给 → 包络出齿形 知识讲授：滚齿——工艺特点 （1）适应性好：一把滚刀加工不同齿数齿轮 （2）效率高：连续切削，可用多线滚刀 （3）齿距偏差小：多刀齿参与切削 （4）表面质量比插齿差 （5）适用范围：直齿、斜齿圆柱齿轮、蜗轮 （6）不能加工：内齿轮、多联齿轮 知识讲授：三、展成法插齿 1. 工作原理 基于圆柱齿轮啮合原理 插齿刀上下往复切削 + 与工件强制啮合 齿形 = 刀具齿廓的包络线 知识讲授：插齿 知识讲授：插齿——内齿轮加工 内齿轮加工原理相同 刀具与工件转向不同 知识讲授：插齿——工艺特点 2. 工艺特点 (1)齿形精度比滚齿高 (2)表面粗糙度值小 (3) 运动精度低于滚齿 (4) 齿向偏差比滚齿大 (5) 效率比滚齿低 (6) 适用范围：内齿轮、双联齿轮、齿条、扇形齿轮 知识讲授：滚齿 vs 插齿 对比 滚齿 vs 插齿 对比 齿形精度：滚齿较低，插齿较高 运动精度：滚齿较高，插齿较低 效率：滚齿较高，插齿较低 内齿轮：滚齿不能，插齿能 多联齿轮：滚齿不能，插齿能 知识讲授：四、齿面精加工 适用对象： IT6级以上或淬火后硬齿面 常用方法： · 剃齿 · 珩齿 · 磨齿 知识讲授：（一）剃齿——工作原理 1. 工作原理 剃齿刀：高精度斜齿轮，齿面开槽形成切削刃 剃齿刀带动工件自由转动 属于自由啮合展成运动（非强制） 知识讲授：剃齿——运动 （1）主运动：剃齿刀正反旋转 （2）工件转动：由剃齿刀带动 （3）纵向进给运动 （4）径向进给运动 知识讲授：剃齿——工艺特点 3. 工艺特点 （1）效率高（2-4min/件），成本低（比磨齿低90%） （2）修正切向误差能力差，前道宜用滚齿 （3）修正齿形误差、基节误差能力强 （4）精度6-7级 （5）剃齿刀价格昂贵 知识讲授：（二）珩齿——工作原理 1. 工作原理 刀具：塑料珩齿轮（金刚砂磨料+环氧树脂） 运动关系与剃齿相同 余量 ≤ 0.025mm 切削速度 ≈ 1.5m/s 知识讲授：珩齿——工艺特点 2. 工艺特点 （1）表面质量高，无烧伤裂纹 （2）修正误差能力差，前道宜用滚齿 （3）珩磨轮简单，易获高精度齿形 （4）效率高（磨齿的10-20倍），刀具寿命长 知识讲授：珩齿——应用 3. 应用 精度：7级 表面粗糙度：Ra1.6-0.4μm 典型路线：滚齿→剃齿→淬火→修基准→珩齿 知识讲授：（三）磨齿——分类 1. 分类 成形法磨齿 展成法磨齿（生产中应用较多） 知识讲授：磨齿——常见磨齿机 大平面砂轮磨齿机：精度3-4级，效率低 锥面砂轮磨齿机 碟形砂轮磨齿机 蜗杆砂轮磨齿机：效率最高，精度6级 知识讲授：磨齿——成形法磨齿 2. 成形法磨齿 原理：与成形法铣齿相同 特点： （1）无需展成运动，精度较高 （2）效率高 （3）是磨内齿轮的唯一方法 （4）砂轮修整复杂，易烧伤，应用少 知识讲授：磨齿——展成法磨齿（1） 3. 展成法磨齿 原理：基于齿条与齿轮啮合 （1）锥面砂轮磨齿法 特点：通用性好，适合中、小批量；精度较低，效率低 知识讲授：磨齿——展成法磨齿（2） （2）双碟形砂轮磨齿法 原理：通过滚圆盘与钢带机构实现展成运动。 特点：精度最高，效率最低。 知识讲授：磨齿——展成法磨齿（3） （3）蜗杆砂轮磨齿法 原理：与滚齿相同，砂轮与工件相对倾斜一定角度β，两者保持严格啮合传动关系。 特点：砂轮转速高（2000r/min），自动连续分度，效率最高，精度6级；砂轮修整困难，更换麻烦，适合成批大批量生产。 传动部分 知识点背诵 一、剃齿： 精度6-7级，自由啮合，前道宜用滚齿。 二、珩齿： 精度7级，淬火后精加工， 路线：滚→剃→淬→珩。 三、磨齿： 成形法（磨内齿轮唯一方法）， 展成法（锥面砂轮、双碟形砂轮精度最高、蜗杆砂轮效率最高）。 师生互动 问题 某企业需要加工以下三种齿轮零件，请分组讨论并选择合适的加工方法，说明理由： （1）一个精度要求6级的直齿圆柱齿轮，材料为40Cr，未淬火，要求齿面表面粗糙度Ra0.8μm。 （2）一个高频淬火后的斜齿圆柱齿轮，淬火前已进行滚齿和剃齿加工，精度要求7级。 （3）一个需要磨削内齿圈的大型内齿轮，齿面已淬硬。 结论 （3）选用成形法磨齿。理由：内齿轮磨削只能用成形法磨齿，因为砂轮可修整成与内齿圈齿槽相吻合的形状，这是教材明确指出“成形法磨齿是磨削内齿轮的唯一方法”。 （1）选用剃齿。理由：精度6-7级，未淬火，剃齿效率高、成本低，能有效修正齿形误差和基节误差，可达到6级精度和Ra0.8μm表面粗糙度。 （2）选用珩齿。理由：高频淬火后，珩齿是典型后续精加工方法，可降低表面粗糙度值至Ra1.6~0.4μm，精度可达7级，且不会产生烧伤裂纹。典型工艺路线为滚齿→剃齿→高频淬火→珩齿。 结论 单项选择题 1.采用指形齿轮铣刀加工齿轮时，其适用的模数范围是（ ） A. m=1-3mm B. m=3-5mm C. m=8-40mm D. m=40-60mm 正确答案：C 指形齿轮铣刀适用于加工大模数齿轮，模数范围为8-40mm，常用于加工大模数直齿、斜齿和人字齿齿轮。 课后练习 单项选择题 2.插齿加工时，造成被加工齿轮运动精度低于滚齿加工的主要原因是（ ） A. 插齿刀往复运动惯性大 B. 插齿刀齿距累积误差直接传递给工件 C. 插齿机主轴与套筒容易磨损 D. 插齿加工有空行程损失 正确答案：B 插齿时插齿刀上各刀齿顺次切削工件的各齿槽，刀具的齿距累积误差将直接传递给被加工齿轮，因此插齿的运动精度低于滚齿。 课后练习 单项选择题 3.下列齿形加工方法中，刀具与工件之间属于自由啮合展成运动的是（ ） A. 滚齿 B. 插齿 C. 剃齿 D. 磨齿 正确答案：C 剃齿时剃齿刀带动工件自由转动，无强制传动链，属于自由啮合的展成运动；滚齿、插齿、磨齿（展成法）属于强制啮合。 课后练习 简述成形法铣齿的工艺特点。 课后练习 （1）加工精度低，一般为9级以下。 （2）生产效率低，切削过程是间断性进行的。 （3）不会出现根切现象，适合加工齿数少于14的齿轮。 （4）设备费用低，在普通铣床上即可完成，并能加工齿条。 （5）适用于单件、小批量生产和修配加工精度不高的齿轮。 课堂小结 1：某齿轮模数m=3，齿数z=18，精度要求7级，材料为45钢，未淬火。请选择合理的齿形加工方法，并说明理由。 2.查阅教材表10-3，说明模数铣刀4号刀可加工的齿数范围。 3.简述蜗杆砂轮磨齿法的主要特点及适用场合。 课后作业 感谢观看 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.78 $