10-2 齿轮加工方法《机械制造工艺基础》（劳动版·第八版）河南省（对口招生）机电与机械类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类《机械制造工艺基础》 知识点讲解 10-2 齿轮加工方法 【课程要求】 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。 5. 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。 6. 能判断滚刀安装角计算公式及倾斜方向。 7. 能正确使用教材中的表10-2、10-3进行加工方法选择。 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 常见齿形加工方法及其应用 1. 总述 ￮结合表10-2，介绍八种常见齿形加工方法的刀具、机床、加工精度及应用 2. 成形法 ￮成形铣齿：铣齿机，9级以下，精度和效率较低。 ￮拉齿：拉齿机，精度较高，适合大批量生产内齿轮。 3. 展成法 ￮滚齿：滚刀，滚齿机，6-10级（最高4级），用于直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮。 ￮插齿：插齿刀，插齿机，6-10级（最高6级），用于内外啮合齿轮、斜齿轮、齿条等。 ￮剃齿：剃齿刀，剃齿机，5-7级，用于滚、插后、淬火前精加工。 ￮珩齿：珩磨轮，珩磨机，6-7级，用于剃齿后高频淬火齿形精加工。 ￮磨齿：砂轮，磨齿机，效率低、成本高，用于硬齿面精密加工。 ￮冷挤齿轮：挤轮，挤齿机，6-8级，效率比剃齿高、成本低。 知识点2 成形法铣齿 1. 工作原理 ￮在普通或万能铣床上用成形铣刀加工。直齿：铣刀旋转、工作台进给、分度头分齿（图10-12a）。 ￮斜齿：工作台偏转β角，分度头带动工件做附加转动（图10-12b）。 2. 刀具选择 ￮常用盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀（图10-12）。 ￮指形铣刀适用于大模数（m=8-40mm）直齿、斜齿、人字齿齿轮。 ￮齿数不同→齿廓不同→刀具不同。 ￮同一模数分成8组或15组，同组用同一把铣刀。 ￮表10-3：模数铣刀1~8号对应的齿数范围。 3. 工艺特点 ￮加工精度低（9级以下） ￮生产效率低（间断切削） ￮无根切，适合齿数<14的齿轮 ￮设备费用低，可在普通铣床上完成 ￮适用于单件、小批量生产和修配。 知识点3 展成法滚齿 1. 工作原理 ￮基于螺旋齿轮啮合原理（图10-13a）。滚刀类似蜗杆（图10-13b），开槽铲背形成切削刃（图10-13c）。实质是蜗杆蜗轮啮合。展成运动形成包络线齿形（图10-14）。刀具沿齿宽方向轴向进给。 2. 工艺特点 ￮适应性好：一把滚刀可加工同模数不同齿数齿轮。 ￮效率高：连续切削，可用多线滚刀。 ￮齿距偏差小：多刀齿参与切削。 ￮齿廓表面质量比插齿差。 ￮适用范围：直齿、斜齿圆柱齿轮、蜗轮。 ￮不能加工内齿轮、多联齿轮。 知识点4 展成法插齿 1. 工作原理 ￮基于圆柱齿轮啮合原理（图10-15a）。插齿刀上下往复切削，同时与工件强制啮合。齿形为刀具齿廓的包络线（图10-15b）。内齿轮加工原理相同，转向不同。 2. 工艺特点 ￮齿形精度比滚齿高。 ￮表面粗糙度值小。 ￮运动精度低于滚齿。 ￮齿向偏差比滚齿大。 ￮效率比滚齿低。 ￮适用范围：内齿轮、双联齿轮、齿条、扇形齿轮。 知识点5 齿面精加工 （一）剃齿 1. 工作原理 ￮未淬火圆柱齿轮的精加工方法。剃齿刀是高精度斜齿轮，齿面开槽形成切削刃（图10-16）。工件装在心轴上自由转动，剃齿刀与工件轴线相交成轴交角Σ（图10-16c）。剃齿刀带动工件自由转动，模拟螺旋齿轮双面间歇啮合。属于自由啮合展成运动。 2. 运动 ￮主运动：剃齿刀正反旋转。 ￮工件转动：由剃齿刀带动。 ￮纵向进给运动。 ￮径向进给运动。 3. 工艺特点 ￮效率高（2-4min/件），成本低（比磨齿低90%）。 ￮修正切向误差能力差，前道宜用滚齿。 ￮修正齿形误差、基节误差能力强。 ￮精度6-7级。 ￮剃齿刀价格昂贵。 （二）珩齿 1. 工作原理 ￮用于加工淬硬齿面。刀具为塑料珩齿轮（金刚砂磨料+环氧树脂浇注或热压）。运动关系与剃齿相同。珩齿轮与工件“自由啮合”，磨粒切削（图10-17）。余量≤0.025mm，切削速度约1.5m/s。 2. 工艺特点 ￮表面质量高，无烧伤裂纹（低速磨削+研磨+抛光）。 ￮修正误差能力差，前道宜用滚齿。 ￮珩磨轮简单，易获高精度齿形。 ￮效率高（磨齿的10-20倍），刀具寿命长（每修整一次可加工60-80件）。 3. 应用 ￮精度7级，Ra1.6-0.4μm。典型路线：滚齿→剃齿→淬火→修基准→珩齿。 （三）磨齿 1. 分类 ￮成形法磨齿、展成法磨齿。 ￮生产中应用较多的是展成法磨齿。 ￮常见磨齿机：大平面砂轮（精度3-4级，效率低）、锥面砂轮、碟形砂轮、蜗杆砂轮（效率最高，精度6级）。 2. 成形法磨齿 ￮原理与成形法铣齿相同，砂轮修整成齿形（图10-18）。 ￮特点：无需展成运动，精度较高；效率高；是磨内齿轮的唯一方法；砂轮修整复杂，易烧伤，应用少。 3. 展成法磨齿 ￮基于齿条与齿轮啮合原理。 ￮锥面砂轮磨齿法（图10-19）：假想齿条不动，工件节圆与节线纯滚动。特点：通用性好，调整时间短，适合中、小批量；传动链长，精度较低，效率低。 ￮双碟形砂轮磨齿法（图10-20）：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。 ￮蜗杆砂轮磨齿法（图10-21）：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。 【练习题】 一、单项选择题 1. 下列齿形加工方法中，属于成形法的是（ ） A. 滚齿 B. 插齿 C. 铣齿 D. 剃齿 2. 同一模数、不同齿数的齿轮，采用成形法铣齿时，应选用（ ） A. 同一把铣刀 B. 不同刀号的铣刀 C. 不同的铣床 D. 不同的分度头 3. 铣齿加工的特点之一是（ ） A. 生产效率高 B. 加工精度高 C. 无根切现象 D. 适合大批量生产 4. 滚齿加工不能加工的是（ ） A. 直齿圆柱齿轮 B. 斜齿圆柱齿轮 C. 蜗轮 D. 内齿轮 5. 插齿加工与滚齿加工相比，插齿加工的特点是（ ） A. 运动精度更高 B. 齿向偏差更小 C. 齿形精度更高 D. 生产效率更高 6. 插齿加工适用于加工（ ） A. 直齿圆柱齿轮 B. 斜齿圆柱齿轮 C. 内齿轮 D. 蜗轮 7. 剃齿加工属于（ ） A. 成形法加工 B. 强制啮合展成运动 C. 自由啮合展成运动 D. 齿坯加工 8. 珩齿加工前，齿轮通常已经完成的工序是（ ） A. 滚齿→剃齿→淬火 B. 铣齿→淬火 C. 拉齿→淬火 D. 磨齿→淬火 9. 下列磨齿方法中，精度最高的是（ ） A. 锥面砂轮磨齿法 B. 双碟形砂轮磨齿法 C. 蜗杆砂轮磨齿法 D. 成形法磨齿 10. 下列齿形加工方法中，属于齿面精加工的是（ ） A. 铣齿 B. 滚齿 C. 插齿 D. 磨齿 二、判断题 1. 成形法铣齿时，同一模数、不同齿数的齿轮可以用同一把铣刀加工。（ ） 2. 滚齿加工的表面质量比插齿加工好。（ ） 3. 插齿加工的运动精度高于滚齿加工。（ ） 4. 珩齿加工主要用于减小齿轮热处理后的表面粗糙度值。（ ） 5. 成形法磨齿是磨削内齿轮的唯一方法。（ ） 6. 冷挤齿轮的生产效率比剃齿低。（ ） 7. 插齿刀的精度等级越高，所能加工的齿轮精度也越高。（ ） 8. 成形法加工齿轮的效率一般比展成法高。（ ） 三、名词解释 1. 成形法铣齿 2. 珩齿 3. 锥面砂轮磨齿法 4. 剃齿 四、简答题 简述剃齿加工的工艺特点。 【答案】 一、单项选择题 1.C 2.B 3.C 4.D 5.C 6.C 7.C 8.A 9.B 10.D 二、判断题 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.√ 8.× 三、名词解释 1.在普通或万能铣床上，利用成形铣刀和分度头，在齿坯上加工出齿面的方法。加工完一个齿槽后，由分度头将工件转过一个齿，再加工下一个齿槽。 2.用于加工淬硬齿面的精加工方法。使用金刚砂磨料加环氧树脂等材料制成的塑料珩齿轮，与工件自由啮合，在低速下进行磨削、研磨和抛光的综合加工。 3.展成法磨齿的一种。砂轮高速旋转形成切削运动，同时沿工件齿向做前后快速往复运动，工件节圆与假想齿条节线做纯滚动，分别磨削齿槽两侧面。 4.未淬火圆柱齿轮的精加工方法。剃齿刀是一个高精度斜齿轮，齿面上沿渐开线齿向开了很多槽形成切削刃，剃齿刀带动工件自由转动，模拟一对螺旋齿轮做双面间歇啮合运动。 四、简答题 （1）生产效率高，一般只需2-4min便可完成一个齿轮的加工，成本低，平均比磨齿低90%。 （2）对齿轮切向误差的修正能力差，前道工序宜用滚齿。 （3）能有效修正齿轮的齿形误差和基节误差，有利于提高齿轮的齿形精度。 （4）适于加工6-7级精度的齿轮。 （5）剃齿刀价格昂贵。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $