齿轮基本知识及圆柱齿轮齿形加工方法

圆柱齿轮加工方法
圆柱齿轮一般分为两种加工方法：切削加工和成形加工。

切削加工是最常用的加工方法。

它是通过将刀具与工件的旋转轴相交，将工件上的金属材料切除，使其逐渐变成齿轮的齿形。

常见的切削加工方法有铣削、滚刀切削和磨削等。

其中，铣削是利用铣削刀具在工件上进行直线或曲线的切削，可以加工各种直齿、斜齿和弧齿齿轮；滚刀切削是利用滚刀在工件上进行滚动切削，适用于加工直齿和斜齿齿轮；磨削是利用砂轮或磨料刷在工件上进行磨削，可以得到高精度和高表面质量的齿轮。

成形加工是将工件与模具配合，通过模具上的凸缘或凹槽将工件的金属材料压制成齿轮的齿形。

常见的成形加工方法有滚压和冷镦等。

滚压是将工件放在滚压模具中，通过滚压的方式使工件的金属流动，形成齿轮的齿形；冷镦是通过将圆柱工件在冷冲模具中进行挤压变形，将工件的材料挤压成齿轮的齿形。

在具体的加工过程中，需要根据齿轮的材料、齿轮的精度要求和加工设备的性能来选择合适的加工方法。

同时，还需要注意刀具和模具的选择、加工参数的确定以及加工过程中的冷却润滑等问题，以保证加工质量和效率。

第二章插齿加工一、插齿机的用途、工作原理及传动1、插齿机的用途一般插齿机多用于粗精加工内、外啮合的直齿圆柱齿轮，特别适用于双联（如齿轮的结合齿部位）或多联齿轮（如中间轴）。

另外，配用缺齿或宽齿插齿刀，可加工缺齿或宽齿齿轮，如905T联齿中的缺齿、齿毂中的宽齿等；在刀具主轴上部配置螺旋导轨，并使用相应的螺旋插齿刀，可以加工斜齿轮，如5RYA中间轴的③齿圈、4RKA的三档齿轮等；插齿机工作台选用摇摆式的，可加工小锥度的齿轮，如联齿的锥齿、5RYA中间轴的④齿圈等。

TAGC的主要插齿机型为Y5132（南京二机床）、YS5120A（宜昌机床厂），另外有美国FELLOWS公司的10-2插齿机及德国SN4插齿机。

037项目新采用数控插齿机YK5132A（南京二机床）2、插齿机的工作原理及传动组成插齿机是按展成法原理加工齿轮的，很象两个齿轮做无间隙的啮合传动。

插齿机的传动组成包括：①、切削主运动：刀具主轴的快速往复运动，即冲程；②、圆周进给运动：刀具主轴绕自己的轴线作慢速回转运动；③、分齿运动：因被加工齿轮齿数的不同而调配（挂轮）；④径向进给运动：刀具向被加工齿轮在齿深方向的切入运动；⑤让刀运动：与主轴往复运动相配合的脱离与接触运动，保证不划伤已加工表面。

二、插齿机的调整加工机床切齿调整前必须弄清被加工齿轮的模数、齿数、压力角、齿宽、技术要求、材料，以及插齿刀具的材质、齿数等。

然后按下列顺序进行机床调整：1、分齿挂轮：主要保证插齿刀主轴与工件主轴间的转速比。

Z刀—插齿刀齿数Z工—被加工工件齿数具体要求根据所用插齿机确定。

安装分齿挂轮时，齿轮的齿恻间隙不宜太大，否则影响传动精度；间隙太小，会引起磨损，运转后由于热的影响，间隙会更小，一般为0.1mm左右的间隙。

2、夹具安装：将夹具定位面擦净，安装在机床工作台上，并调整找正夹具，使径向、轴向定位面跳动不大于0.01mm。

3、刀具安装：将插齿刀定位面擦净，安装在机床主轴上，并用百分表检查刀具是否装正，要求刀具前刀面跳动不大于0.025mm，外径跳动不大于0.02mm。

圆柱齿轮的加工方法
【一、圆柱齿轮概述】
圆柱齿轮是一种常见的传动元件，广泛应用于各类机械设备中。

它主要由两个相互啮合的齿轮组成，其中一个齿轮的齿轴线与轴线垂直，另一个齿轮的齿轴线与轴线平行。

圆柱齿轮具有传动比稳定、承载能力高等特点。

【二、圆柱齿轮的加工方法】
1.铸造法：铸造法是将熔融的金属倒入齿轮模具中，待冷却凝固后得到齿轮成品。

这种方法生产效率较高，适用于大批量生产。

但齿轮的齿面粗糙度较大，精度较低，齿轮齿面易产生铸造缺陷。

2.锻造法：锻造法是将金属坯料通过锻造变形得到齿轮成品。

这种方法可以获得较高的齿轮精度，齿面粗糙度较小。

但锻造设备投入大，生产成本较高，不适合大批量生产。

3.切削加工法：切削加工法是通过机械切削得到齿轮成品。

这种方法可以获得较高的齿轮精度，齿面粗糙度较小。

切削加工法适用于中小批量生产和修配加工。

【三、加工方法比较与选择】
在选择圆柱齿轮的加工方法时，需综合考虑生产批量、齿轮精度要求、成本和生产周期等因素。

一般来说，大批量生产可选铸造法，中小批量生产可选切削加工法，对齿轮精度要求较高的场合可选锻造法。

【四、圆柱齿轮加工中的注意事项】
1.确保齿轮模具或刀具的精度，以提高齿轮的精度。

2.控制金属熔融温度和铸造过程，减少齿轮齿面的铸造缺陷。

3.合理选择切削参数，防止齿轮齿面磨损和毛刺。

4.严格检测齿轮的尺寸和齿面质量，确保齿轮传动性能。

圆柱齿轮的加工方法
圆柱齿轮是机械传动中常用的一种齿轮，它具有精密、稳定、传动效率高的特点。

在制造过程中，加工方法对于圆柱齿轮的质量和性能至关重要。

下面我们来了解一下圆柱齿轮的加工方法。

首先，圆柱齿轮的加工通常采用车削法。

车削是一种常见的金属加工方法，通过车床上的刀具对工件进行切削，来达到加工成型的目的。

在加工圆柱齿轮时，首先要选择合适的车刀和车床，根据齿轮的尺寸和要求来确定加工的参数，如进给速度、切削速度等。

然后按照齿轮的图纸要求进行车削，完成齿轮的外圆和齿廓的加工。

其次，圆柱齿轮的齿形加工通常采用滚齿法。

滚齿是利用专用的滚刀进行齿形加工，通过滚刀的滚动和工件的旋转来完成齿轮齿形的加工。

这种加工方法可以保证齿轮的齿形精度和表面质量，适用于要求较高的圆柱齿轮加工。

最后，圆柱齿轮的热处理也是非常重要的一步。

热处理可以改善齿轮的硬度、强度和耐磨性，提高齿轮的使用寿命。

常用的热处理方
法包括淬火、回火等，根据不同的材料和要求来选择合适的热处理工艺。

总的来说，圆柱齿轮的加工方法需要结合车削、滚齿和热处理等工艺步骤来完成，确保齿轮的精度和质量。

在加工过程中，要严格按照工艺要求进行操作，保证加工的准确性和稳定性。

只有这样，才能生产出高质量的圆柱齿轮，满足各种机械传动的需求。

圆柱齿轮齿形加工齿轮是用来传递运动和动力的重要零件，目前大多数机械都应用它。

常用的齿轮有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮等，以圆柱齿轮应用最广。

齿轮齿形的加工，按加工原理不同分为成形法和范成法。

1、成形法（仿形法）加工齿轮成形法是用与被切齿轮齿间形状相符的成形铣刀切出齿轮齿形的方法，这种方法制造出来的齿轮精度较低，只能用于低速的齿轮传动。

在万能铣床上铣制圆柱齿轮见右图，这种铣齿方法属于成形法。

铣制时，工件安装在铣床的分度头上，用一定模数的盘状（或指状）铣刀对齿轮齿间进行铣削。

当加工完一个齿间后，进行分度，再铣下一个齿间。

这种加工方法的特点是：设备简单（用普通的铣床即可），刀具成本低。

生产率低，是因为铣刀每切一齿都要重复消耗一段切入、切出、退刀和分度等辅助时间。

加工齿轮的精度低，首先是因为铣制同一模数不同齿数的齿轮所用的铣刀，一般只有8个刀号，每号铣刀有它规定的铣齿范围（见下表）。

铣刀的刀齿轮廓只与该号范围内最小齿数齿轮齿间的理论轮廓一致，对其他齿数的齿轮，只能获得近似齿形。

其次是因为分度头的分度误差，引起分齿不均。

所以，这种方法一般用于修配或简单地制造一些低速低精度的齿轮。

2、范成法（展成法）加工齿轮范成法是利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮齿形的方法，利用这种方法制造出来的齿轮精度高，但需要专用机床，常见的有滚齿机、插齿机、刨齿机和磨齿机等。

（1）在滚齿机上加工圆柱齿轮1）滚齿原理与滚刀滚齿加工是根据展成形原理—类似于蜗杆与蜗轮的啮合（见右图）来加工齿轮的。

所用的刀具称为滚刀，滚刀的轮廓形状与蜗杆相似，它是围绕刀具圆柱面上形成的螺旋槽及垂直于螺旋槽方向切出的沟槽相交而形成切削刃的，该切削刃近似于齿条的齿形。

齿条与同模数的任何齿数的齿轮都能正确啮合，因此用滚刀滚切同一模数任何齿数的齿轮时，都能获得要求的齿形。

如果将齿条制造出切削刃来（右图b），有如刨刀一样作上下往复切削运动，当齿条移动一个齿距时，齿坯的分度圆也相应转过一个周节的弧长，就能切出正确的齿形来（右图c）。

齿轮的基本知识及其画法齿轮是应用非常广泛的传动件,用以传递动力和运动,并具有改变转速和转向的作用;依据两齿合齿轮轴线在空间的相对位置不同,常见的齿轮传动可分为下列三种形式图9-43：1 圆柱齿轮传动——有于两平行之间的传动;2 圆锥齿轮传动——用于两相之间的传动;3 蜗杆蜗轮传动——用于两交叉之间的传动;齿轮传动的另一种形式为齿轮齿条传动图9-44,可用于转动和移动之间的运动转换;常见的齿轮轮齿是直齿和斜齿;齿轮又有标准齿和非标准齿之分,具有标准齿的齿轮称为标准齿轮;本节介绍具有渐开线齿形的标准齿轮的有关知识与规定画法;一、直齿圆柱齿轮直齿轮一直齿圆柱齿轮各部分名称及有关参数图9-451、齿顶圆直径d1通过圆柱齿轮齿顶的曲面称为齿顶圆柱面;齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆;2、齿根圆直径d2通过圆柱齿轮齿根的曲面称为齿根圆柱面;齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆;３.分度圆直径d齿轮设计和加工时计算尺寸的基准圆称为分度圆;它位于齿顶圆和齿根圆之间,是一个约定的假想圆;４.节圆直径d两齿轮合时,位于连心线OO上的两齿廓点P,称为节点;分别以O O为圆心,OP为半径所作的两个相切的园称为节圆; 正确安装的标准齿轮的d=d;5.齿高h轮齿在齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高;齿高h分为齿顶高h1,齿根高h2两段h=h1+h2:齿顶高h1：齿顶圆与分度圆之间的径向距离；齿根高h2：齿根圆与分度圆之间的径向距离；6.齿数z即轮齿的个数,它是齿轮计算的主要参数之一;8.模数m由于分度圆周长πd=pz,所以 d=p/πz令 p/π=m 则 d=mz式中m称为齿轮的模数,它等于齿距与圆周率π的比值;模数以毫米为单位,为了便于设计和制造,模数的数值已标准化,如图9-12所示;模数是设计、制造齿轮的重要参数;由于模数m与齿距p成正比;而p决定了轮齿的大小,所以m的大小反映了轮齿的大小;模数大,轮齿大,在其他条件相同的情况下,轮齿的承载能力也就大,反之承载能力就小;另外,能配对折合的两个齿轮,其没,模数必须相等;加工齿轮也须选用与齿轮模数相同的刀具,因而模数又是选择刀具的依据;9.压力角、齿形角a如图9-45所示,轮齿在分度圆上齿合点p的受力方向即渐开线齿廓曲线的法线方向与该点的瞬时速度方向分度圆的切线方向所夹的锐角a称为压力角;我国规定的标准压力角a=20度;加工齿轮用的基本齿条的法向压力角称为吃形角;故齿形角也为20度,也用a表示;10.中心距a两圆柱齿轮轴线之间的距离称为中心距;装配准确的标准齿轮,其中心距a=d1/2+d2/2=1/2z1+z2二、直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算齿轮轮齿各部分的尺寸都是根据模数来确定的;标准直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算关系见表9-13;三、直齿圆柱齿轮的画法单个齿轮的画法齿轮的轮齿部分,按GB/——1984规定绘制图9-461齿顶圆和齿顶线用粗实线绘制;2分度圆和分度线用细点画线绘制;分度线应超出轮齿两端面2-3mm3齿根圆和齿根线用细实线绘制,也可省略不画；在剖视图中,耻根线用粗实线绘制,这时不可省略;4在剖视图中,当剖切平面通过齿轮轴线时,齿轮一律按不剖处理;齿轮除了轮齿部分外,其余轮体结构均应按真实投影绘制;轮体的结构和尺寸,由设计要求确定;齿轮属于轮盘类零件,其表达方法与一般轮盘类零件相同;通常将轴线水平放置,可选用两个视图图9-47；或一个视图和一个局部视图参见图9-53,其中的非圆视图可作半剖视或全剖视;2、两齿轮齿合的画法;两齿轮齿合时,除齿合区外,其余部分均按单个齿轮绘制;齿合区按如下规定绘制图9-48：1在垂直于齿轮轴线的投影面的视图反映为圆的视图中,两节圆应相切,齿顶圆均按粗实线绘制;如图9-48a左视图所示；在齿合的齿顶圆也可以省略不画,如图9-48b左视图所示;齿根园全部省略不画;2在平行于齿轮轴线的投影面的视图非圆视图中,当采用剖视且剖切平面通过两齿轮轴线时图9-48a主视图,在齿合区将一个齿轮的轮齿用粗实线绘制,另一个齿轮的轮齿被遮挡的部分用虚线绘制,虚线也可省略;当不采用剖视而用外形视图表示时,齿合区的齿顶线不需画出,节线用粗实线绘制；非齿合的节线仍用细点画线绘制,齿根线均不画出图9-48b主视图;如果两轮齿宽不等,则齿合区的画法如图9-49所示;不论两轮齿宽是否一致,一轮的齿顶线与另一轮的齿根线之间,均应有的间隙;图9-50为齿轮齿条啮合画法对应的轴测图见图9-44;四渐开线齿形的近似画法由于制造或表注尺寸的需要,有时要在齿轮零件图上画出一个或两个齿形;渐开线齿形有多种近似画法,现介绍其中一种图9-51,作图步骤如下：1、画两个圆弧画齿顶圆弧直径d、分度圆弧直径d、齿根圆弧直径d其中2、分齿自圆心O,按360/z分齿,作出1-2个齿的对称线,其中的一条为OO;在分度圆上量取;式中：S为齿厚；P为齿距;3、画齿形连接OA并取其中心点O,以O为圆心,OA为半径作圆弧交基圆与O点;以O为圆心,OA为半径作弧,在顶圆与基圆之间得BC,即为所求齿形的一部分;在基圆与根圆之间,做径向线CE,并以r=m为模数的小圆弧与根圆光滑相连,既得半边齿形;与相同方法做另一侧齿形,既成;五标准直齿圆柱齿轮的绘制根据齿轮实物,通过测量,计算确定其主要参数和各基本尺寸,并测量其余各部分尺寸,然后绘制齿轮零件图的过程,称为齿轮绘制;齿轮绘制除齿轮部分外,其余部分与一般轮盘类零件的绘制方法相同,而齿轮部分主要在于确定齿数z和模数m这两个基本参数;直齿圆柱齿轮绘制的一般步骤如下：1、确定齿数z数出被测齿轮的齿数;2、测量齿顶圆直径d当齿轮的齿数是偶数时,可直接量得d,如图9-52a所示；当齿数为奇数时,应通过测出轴孔直径D和孔壁至齿顶的径向距离H图9-52b,然后按下式算出d;3、确定模数根据d= mz+2,得m= d/ z+2将d和z代入上式中,可算出模数m,并对照模数表9-12选取与其相近的标准模数值;4、计算各基本尺寸根据确定的标准模数,用表9-13的公式计算出等基本尺寸注意,当取标准模数后,应重新核算d,一修正或确定所测之d值5、校对中心局a计算所得的尺寸要与实测的中心距核对,必须符合下式：a=1/2d1+d2=1/2mz1+z26、测量齿轮其他各部分尺寸7、绘制直齿圆柱齿轮零件图90-53所示为直齿圆柱齿轮的零件图图中省略了部分内容;在齿轮零件图中,除具有一般零件的内容外,齿顶圆直径、分度圆直径必须直接注出,齿根圆直径规定不注因加工时该尺寸由其他参数控制；并在图样右上角的参数栏中注写模数、齿数、齿形、齿形角等基本参数;二、直齿圆锥齿轮一直齿圆锥齿轮各部分名称和尺寸计算直齿圆锥齿轮通常用于交角90度的两轴之间的传动;图9-54为锥齿轮呸两视图,其主体结构由顶锥、前锥、背锥等组成;刀具顺着顶锥面切出直的轮齿后,即成直齿圆锥齿轮;直齿圆锥齿轮各部分名称如图9-55所示;由于轮齿分布在圆锥面上,因而其齿形从大端到小端是逐渐收缩的,齿厚和齿高均沿着圆锥素线方向逐渐变化,故模数和直径也随之变化;为便于设计和制造,规定一大端为准,齿顶高h、齿根高h、分度圆直径d,齿顶圆直径d及齿根圆直径d图中未标注均在大端度量；并取大端的模数为标准模数GB/T12368-1990,以它作为计算圆锥齿轮各部分尺寸的基本参数;大端背锥素线与分度圆素线垂直;圆锥齿轮轴线与分度圆锥素线间夹角称为分度圆锥角,它是圆锥齿轮的又一基本参数;圆锥齿轮各部分名称及尺寸关系见表9-14;二、圆锥齿轮的画法1、单个圆锥齿轮的画法1在投影为非圆的视图中,画法与圆柱齿轮类似;即常采用剖视,其轮按不剖处理,用粗实线画出齿顶线和齿根线,用细点画线画出分度线;2在投影为圆的视图中,轮齿部分只需用粗实线画出大端和小端的齿顶圆；用细点画线画出的打大端的分度圆；齿根圆不画;投影为圆的视图一般也可用仅表达键槽轴孔的局部视图取代;单个圆锥齿轮的画图步骤如图9-57所示;2、圆锥齿轮齿合的画法图9-58一对安装准确的标准圆锥齿轮齿合时,它们的分度圆锥应相切分度圆锥与节圆锥重合,分度圆与节重圆重合其齿合区的画法,与圆柱齿轮类似：1在剖视图中,将一齿轮的齿顶线画成粗实线,另一齿轮的齿顶线画成虚线或省略;2在外形视图中,一齿轮的节线与另一齿轮的节圆相切;啮合画法的作图步骤如图9-59所示;三、蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮用于两交叉轴交叉角一般为直角间的转动;通常蜗杆主动,蜗轮从动,用于减速,可获得较大的传动比;蜗杆蜗轮传动中图9-60,最常用的蜗杆为圆柱形阿基米德蜗杆;这种蜗杆的轴向齿廓是直线,轴向断面呈等腰梯形,与梯形螺纹相似;蜗杆的齿数称为头数,相当于螺纹的线数,常用单头或双头;蜗杆相当于斜齿圆柱齿轮,其轮齿分布在圆环面上,使齿轮能包住蜗杆,以改善接触状况,这是蜗轮形体的一特征;一蜗杆蜗轮的主要参数与尺寸计算1.齿距P与模数P在包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面内图9-60,蜗杆的轴向齿距P应与蜗轮的端面齿距P相等P=P=P,所以蜗杆的轴向模数M与蜗轮的端面模数M也相等M=M=M,并规定为标准模数;蜗杆分度圆直径d,喉圆直径d、齿根圆直径d均在中间平面内度量;2、蜗杆直径系数q蜗杆直径系数是蜗杆特有的一重要参数,它等于蜗杆的分度圆直径d与轴向模数M的比值,即 q=d/m或 d=mq对应于不同的标准模数,规定了相应的q值,引入这一系数的目的,主要是为了减少加工刀具的数目;3、导程角r沿蜗杆分度圆柱面展开,螺旋线展成倾斜直线,如图9-61所示,斜线与底线间的夹角r,称为蜗杆的导程角;当蜗杆直径系数q和头数Z选顶后,导程角r就唯一确定了;它们之间的关系为 tan一对相互齿合的蜗杆和蜗轮,除了模数和齿形角必须分别相同外,蜗杆导程角r与2蜗轮旋角B应大小相等,旋向相同,即r=B;蜗杆与蜗轮各部分尺寸与模数m、蜗杆直径系数q、导程角r和齿数Z、Z有关,其具体关系见表9-15;二蜗杆蜗轮的画法1、蜗杆的画法蜗杆一般选用一个视图,其齿顶线、齿根线和分度线的画法与圆柱齿轮系相同,如图9-62所示;图中以细线表示的齿根线也可省略;齿形可用局部视图或局部放大图表示;2、涡轮的画法涡轮的画法与与圆柱齿轮相似,如图9-63所示;1在投影为非圆的视图中常用全剖或半剖视,并在其相齿合的蜗杆轴线位置画出细点画线圆和对称中心线,以表注有关尺寸和中心距;2在投影为圆的视图中,只画出最大顶圆和分度圆,喉圆和齿根圆省略不画,投影为圆的视图也可用表达键槽轴孔的局部视图取代;3、蜗杆蜗轮齿合的画法蜗杆蜗轮齿合有画成外形图和剖视图两种形式,其画法如图9-64所示;在蜗轮投影为圆的视图中,蜗轮的节圆与蜗杆的节线相切;。