齿形加工方法简介及适用范围

齿轮的加工方法有无屑加工和切削加工两类。无屑加工有铸造、热轧、冷挤、注塑及粉末冶金等方法。无屑加工具有生产率高、耗材少、成本低等优点，但因受材料性质及制造工艺等方面的影响，加工精度不高。故无屑加工的齿轮主要用于农业及矿山机械。对于有较高传动精度要求的齿轮来说，主要还是通过切削加工来获得所需的制造质量。

齿轮齿形的加工方法很多，按表面成形原理有成形法、展成法之分。成形法是利用刀具齿形切出齿轮的齿槽齿面；展成法则是让刀具、工件模拟一对齿轮（或齿轮与齿条）做啮合（展成）运动，运动过程中，由刀具齿形包络出工件齿形。按所用装备不同，齿形加工又有铣齿、滚齿、刨齿、磨齿、剃齿和珩齿等多种方法（其中铣齿为成形法，其余均为展成法）。

（1）铣齿。采用盘形齿轮铣刀或指状齿轮铣刀依次对装于分度头上的工件的各齿槽进行铣削的方法为铣齿。这两种齿轮铣刀均为成形铣刀，盘形铣刀适用于加工模数小于8的齿轮；指状齿轮铣刀适于加工大模数（m=8～40）的直齿、斜齿轮特别是人字齿轮。铣齿时，齿形靠铣刀刃形保证。生产中对同模数的齿轮设计有一套（8把或15把）铣刀，每把铣刀适应该模数一定齿数范围内的齿形加工，其齿形按该齿数范围内的最小齿数设计，在加工其他齿数时会产生一定的误差，故铣齿加工精度不高，一般用于单件、小批量生产。

（2）滚齿。滚齿是用滚刀在滚齿机上加工齿形，滚齿过程中，刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动，滚刀实质为一个螺旋角很大（近似90°）、齿数很少（单头或数头）的圆柱斜齿轮，可将其视为一个蜗杆（称滚刀的基本蜗杆）。为使该蜗杆满足切削要求，在其上开槽（可直槽或螺旋槽）形成了众切削齿，又将各齿的齿背铲削成阿基米德螺旋线形成刀齿的后角，便构成滚刀。

滚齿的适应性好，一把滚刀可加工同模数、齿形角不同的齿轮；滚齿生产率高，切削中无空程，多刃连续切削；滚齿加工的齿轮齿距偏差很小，按滚刀精度不同，可滚切IT10～IT级精度的齿轮；但滚齿齿形表面粗糙度较大。滚齿加工主要用于直齿和斜齿圆柱齿轮及蜗轮的加工，不能加工内齿轮和多联齿轮。

（3）插齿。插齿是用插齿刀在插齿机上加工齿形，插齿过程中，刀具、工件模拟一对直齿圆柱齿轮的啮合过程，插齿刀模拟一个齿轮，为使其具备切削后角，插齿刀实际由一组截面变位齿轮（变位系数不等，由正至负）叠合而成；插齿刀的前面也可磨制出切削前角，再将其齿形做必要的修正（加大压力角）便成为插齿刀。插齿刀有盘形、碗形、自带锥柄三种类型。盘形插齿刀用于加工直齿外齿轮和大直径内齿轮；碗形插齿刀主要用于加工多联齿轮和带凸肩的齿轮；锥柄插齿刀主要用于加工内齿轮。

插齿加工齿形精度高于滚齿，齿面的表面粗糙度也小（可达Ra1.6 μm），而且插齿适用范围广，不仅可加工外齿轮，还可加工滚齿所不能加工的内齿轮、双联或多联齿轮、齿条和扇形齿轮。但插齿运动精度、齿向精度均低于滚齿，生产率也因有空行程而低于滚齿。

（4）刨齿。刨齿是用齿条刨刀对齿形的加工，刨刀与工件模拟一对齿轮、齿条的啮合。刨刀是齿条上的两个齿磨出相应的几何角度而成，因而刨齿没有齿形误差。(https://www.xing528.com)

（5）磨齿。磨齿是用砂轮（常用碟形）在磨齿机上对齿形进行加工。磨齿过程中，砂轮、工件模拟一对齿轮、齿条的啮合。齿轮模拟齿条上的两个半齿，故无齿形误差。

磨齿加工精度高，可达IT6～IT4级，表面粗糙度为Ra0.8～0.2 μm，且修正误差的能力强，还可加工表面硬度高的齿轮。但磨齿加工效率低，机床结构复杂，调整困难，加工成本高，目前，磨齿主要用于加工精度要求很高的齿轮。

（6）剃齿。剃齿是由剃齿刀带动工件自由转动并模拟一对螺旋齿轮做双面无侧隙啮合。剃齿刀与工件的轴线交错成一定角度。剃齿刀可视为一个高精度的斜齿轮，并在齿面上沿渐开线齿向开了许多槽形成切削刃，剃齿旋转中相对于被剃齿轮齿面产生滑移分速度，开槽后形成的切削刃剃除齿面的极薄余量。

剃齿加工效率很高，加工成本低；对齿形误差和基节误差的修正能力强（但齿向修正的能力差），有利于提高齿轮的齿形精度；加工精度、表面粗糙度取决于剃齿刀，若剃齿刀本身精度高、刃磨质量好，加工齿轮就能达到IT7～IT6级精度，Ra1.6～0.4 μm的表面粗糙度。剃齿常用于未淬火圆柱齿轮的精加工。

（7）珩齿。珩齿是一种用于淬硬齿面的齿轮精加工方法。珩齿时，珩磨轮与工件的关系类似于剃齿，但与剃齿刀不同。珩磨轮是一个用金刚砂磨料加入环氧树脂等材料做结合剂浇铸或热压而成的塑料齿轮。珩磨轮珩齿时，利用珩磨轮齿面众多的磨粒，以一定压力和相对滑动速度对齿形磨削。

珩磨时速度低，工件齿面不会产生烧伤、裂纹，表面质量好；珩磨轮齿形简单，易获得高精度齿形；珩齿生产率高，一般为磨齿、研齿的10～20倍；刀具耐用度高，珩磨轮每修正一次，可加工齿轮60～80件；珩磨轮弹性大、加工余量小（不超过0.025mm）、磨料细，故珩磨修正误差的能力差。珩齿一般用于减小齿轮热处理后的表面粗糙度值，可从Ra1.6 μm减小到Ra0.4 μm以下。