齿形加工原理及方法解析

按齿轮轮廓的成形原理不同，齿轮的切削加工可分为成形法和展成法两种。

1.成形法

1）加工原理

成形法是利用与被加工齿轮的齿槽形状一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。成形铣削一般在普通铣床上进行，如图8-1所示。铣削时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台作直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转动一个齿，再加工另外一个齿槽，依次加工出所有齿槽。当加工模数大于8 mm的齿轮时，采用指形齿轮铣刀进行加工。铣削斜齿轮时必须在万能铣床上进行，铣削时工作台偏转一个角度（等于齿轮的螺旋角β），工件在随工作台进给的同时，由分度头带动作附加旋转运动，以形成螺旋齿槽。

图8-1　圆柱齿轮的成形铣削

2）加工特点

（1）用成形法加工齿轮的方法主要有铣削、拉削、插削及磨削等，其中最常见的方法是在普通铣床上用成形铣刀铣削齿面。

（2）成形法铣削齿轮所用刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀，前者用于加工中小模数（m＜8 mm）的直齿、斜齿圆柱齿轮；后者用于加工大模数（m=8～40 mm）的直齿、斜齿圆柱齿轮，特别是人字齿轮。

（3）采用成形法加工齿轮时，齿轮的齿廓形状精度由齿轮铣刀刀刃的形状来保证，因而刀具的刃形必须符合齿轮的齿形。标准渐开线齿轮的齿廓形状是由该齿轮的模数和齿数决定的。

（4）要加工出准确的齿形，就必须要求同一模数的每一种齿数都有一把相应齿形的刀具，这将使得所需要刀具的数量非常庞大。在实际生产中，为了减少刀具的数量，同一模数的齿轮铣刀按其所加工的齿数通常分为8组（精确的分为15组），每一组只用一把齿轮铣刀。因为每种刀号的齿轮铣刀的刀齿形状都是按加工齿数范围中最小齿数进行齿形设计的，所以，在加工其他齿数的齿轮时，会有一定的齿形误差产生。标准齿轮铣刀的模数、压力角和加工的齿数范围都标记在齿轮的端面上。盘形齿轮铣刀刀号如表8-1所示。

表8-1　盘形齿轮铣刀刀号

（5）可以在普通铣床上加工齿轮，加工精度一般较低，为IT12～IT9级，表面粗糙度值为6.3～3.2μm，生产率不高，一般用于单件小批量生产。(www.xing528.com)

（6）在加工斜齿圆柱齿轮且精度要求不高时，可以借用加工直齿圆柱齿轮的铣刀，但齿数应按照斜齿圆柱齿轮法向截面内的当量齿数Zd来选择。

式中：Z——斜齿圆柱齿轮的齿数；

β——斜齿圆柱齿轮的螺旋角。

2.展成法

1）加工原理

展成法是利用一对齿轮或齿轮和齿条啮合的原理进行加工的，如图8-2所示。刀具相当于一个与被加工齿轮具有相同模数的特殊齿形的齿轮。加工时，刀具和工件按照一对齿轮或齿轮和齿条的啮合传动关系作相对运动，刀具的齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形。同一模数的刀具可以在不同的展成运动关系下，加工出不同的工件齿形。

图8-2　展成法的加工原理

2）加工特点

（1）用展成法加工齿轮的方法主要有插齿、滚齿、剃齿和磨齿。

（2）同一把刀具可加工出同一模数而齿数不同的各种齿轮。

（3）刀具的齿形可以与工件的齿形不同，如可用齿条式刀具来加工渐开线齿轮等。

（4）展成法加工齿轮时能连续分度，具有较高的加工精度和生产率。