立帜刀具网 用切削加工方法制造齿轮，可以分为成形法和展成法。展成法使用的是齿轮形和齿条形刀具，如插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀等。成形法使用的是成形齿轮刀具，如模数盘铣刀和指状铣刀，如图9－22所示。

　　一、齿轮滚刀

　　（一）齿轮滚刀的形成

　　齿轮滚刀是依照螺旋齿轮副啮合原理，用展成法切削齿轮的刀具，齿轮滚刀相当于小齿轮，被切齿轮相当于一个大齿轮，如图9－24所示。齿轮滚刀是一个螺旋角β0很大而螺纹头数很少（1～3个齿），齿很长，并能绕滚刀分度圆柱很多圈的螺旋齿轮，这样就象螺旋升角γz很小的蜗杆了。为了形成刀刃，在蜗杆端面沿着轴线铣出几条容屑槽，以形成前面及前角；经铲齿和铲磨，形成后刀面及后角，如图9－25所示。

　　（二）齿轮滚刀的基本蜗杆

　　齿轮滚刀的两侧刀刃是前面与侧铲表面的交线，它应当分布在蜗杆螺旋表面上，这个蜗杆称为滚刀的基本蜗杆。基本蜗杆有以下三种:

　　1．渐开线蜗杆　　渐开线蜗杆的螺纹齿侧面是渐开螺旋面，在与基圆柱相切的任意平面和渐开螺旋面的交线是一条直线，其端剖面是渐开线。渐开线蜗杆轴向剖面与渐开螺旋面的交线是曲线。用这种基本螺杆制造的滚刀，没有齿形设计误差，切削的齿轮精度高。然而制造滚刀困难。

　　2．阿基米德蜗杆　　阿基米德蜗杆的螺旋齿侧面是阿基米德螺旋面。通过蜗杆轴线剖面与阿基米德蜗螺旋面的交线是直线，其它剖面都是曲线，其端剖面是阿基米德螺旋线。用这种基本蜗杆制成的滚刀，制造与检验滚刀齿形均比渐开线蜗杆简单和方便。但有微量的齿形误差。不过这种误差是在允许的范围之内，为此，生产中大多数精加工滚刀的基本蜗杆均用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆。

　　3．法向直廓蜗杆　　　法向直廓蜗杆法剖面内的齿形是直线，端剖面为延长渐开线。用这种基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀，其齿形设计误差大，故一般作为大模数、多头和粗加工滚刀用。

　　（三）滚刀的齿形误差

　　用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀，切制的齿轮齿形存在着一定误差，这种误差称为齿形误差。由基本蜗杆的性质可知，渐开线基本蜗杆轴向剖面是曲线齿形，而阿基米德基本蜗杆轴向剖面是直线齿形。为了减少造型误差，应使基本蜗杆的轴向剖面直线齿形与渐开线基本蜗杆轴向剖面的理论齿形在分度圆处相切。阿基米德滚刀基本蜗杆轴向剖面齿形角αx0，应等于渐开线蜗杆轴向剖面齿形的分度圆压力角，如图9－26所示。由斜齿轮法向剖面与轴向剖面齿形角换算关系可得

　　αx0＝αn/cosγz

　　式中　　αx0－轴向剖面齿形角

　　αn－渐开线蜗杆法向剖面分度圆压力角；

　　γz－滚刀基本蜗杆分度圆上螺旋升角。

　　由图9－27可知，造型误差随着螺旋升角γz的减小而减小。此外造型误差还随着滚刀分度圆直径的增加以及滚刀头数的减少而减小。一般造型误差的误差值很小，不会影响滚齿的加工精度。例如m=15mm的零前角齿轮滚刀，当γz＝3°时，造型误差约为7μm，而且误差方向是正，会使被切齿轮的齿顶和齿根多切去一些，相当于对齿轮起了修缘的作用，如图9－26所示。 

　　三、盘形齿轮铣刀

　　用模数盘形齿轮铣刀铣削直齿圆柱齿轮时，刀具廓形应与工件端剖面内的齿槽的渐开线廓形相同，如图9－22所示。

　　当被铣削齿轮的模数、压力角相等，而齿数不同时，其基圆直径也不同，因而渐开线的形状（弯曲程度）也不同。因此铣削不同的齿数，应采用不同齿形的铣刀，即不能用一把铣刀铣制同一模数中所有齿数的齿轮齿形，如图9－23所示。但为了避免制造数量过多的盘形铣刀，生产上采用刀号的办法，如表9－8所示。即用某一刀号的铣刀铣制模数和压力角相同而齿数不同的一组齿轮。每号铣刀的齿形均按所铣制齿轮范围中最小齿数的齿形设计的。

　　表9-8盘形铣刀刀号与所加工齿轮的齿数

　　用盘形铣刀铣制斜齿轮时，铣刀是在齿轮法剖面中进行成形铣削的。选择刀号时，铣刀模数应依照被切齿轮的法向模数mn和法剖面中的当量齿轮的当量齿数Zv选择。

　　Zv=Z/（cos3β）

　　式中β－斜齿轮螺旋角（°）；

　　Zv－当量齿数；

　　Z－斜齿轮齿数。

四、齿轮滚刀的合理使用 　　1.合理使用 　　按国家标准《高精度齿轮滚刀通用技术条件》的规定，Ⅰ型适用于JB3327－83规定的AAA级滚刀、GB6084－85规定的AA级滚刀；Ⅱ型适用于GB6084－85所规定的AA、A、B、C级四种精度的滚刀。一般情况下，AA级滚刀可加工6～7级齿轮，A 级可加工7～8级齿轮，B级可加工8～9级齿轮，C 级可加工9～10齿轮。 　　2.正确安装 　　滚刀安装在滚齿机的心轴上，需要用千分表检验滚刀两端凸台的径向圆跳动不大于0.005 mm。如图9－28所示。

　　滚刀在滚切齿轮时，通常情况下只有中间几个刀齿切削工件，因此这几个刀齿容易磨损。为使各刀齿磨损均匀，延长滚刀耐用度，可采取当滚刀切削一定数量的齿轮后，用手动或机动方法沿滚刀轴线移动一个或几个齿距，以提高滚刀寿命。

　　4.及时重磨

　　滚齿时，当发现齿面粗糙度大于Ra3.2μm以上，或有光斑、声音不正常，或在精切齿时滚刀刀齿后刀面磨损超过0.2～0.5mm，粗切齿超过0.8～1.0 mm时，就应重磨滚刀。对滚刀的重磨必须予以重视，使切削刃仍处于基本蜗杆螺旋面上，如果滚刀重磨不正确，会使滚刀失去原有的精度。

　　滚刀的刃磨应在专用滚刀刃磨机床上进行。若没有专用刃磨机床时，可在万能工具磨床上装一专用夹具来重磨滚刀。专用夹具使滚刀作螺旋运动，并精密分度。注意不能徒手刃磨。

　　五、插齿刀

　　（一）插齿刀的产生齿轮

　　插齿刀的形状很像齿轮，它的模数和名义齿形角等于被加工齿轮的模数和齿形角，不同的是插齿刀有切削刃和前后角。图9－10所示为直齿插齿刀加工直齿圆柱齿轮的情形。用螺母紧固在机床主轴上的插齿刀随主轴一起往复运动，它的切削刃便在空间形成一个假想齿轮，称为产生齿轮，如图9－29a所示。加工斜齿圆柱齿轮时用的是斜齿插齿刀，如图9－29b所示，除了它的模数和齿形角应和被加工齿轮的相等外，其螺旋角还应和被加工齿轮的螺旋角大小相等，旋向相反。插齿时，插齿刀作主运动和展成运动的同时，还有一个附加的转动，使切削刃在空间形成一个假想的斜齿圆柱齿轮，此时好像一对轴线平行的斜齿圆柱齿轮啮合。

　　（二）直齿插齿刀的结构特点

　　1.插齿刀不同的端剖面是一个连续的变位齿轮。

　　插齿刀的每一个刀齿都有三个刀刃，一个顶刃和两个侧刃。由图9－29可知，由于插齿刀要有后角，所以仅切削刃处在产生齿轮表面上，顶刃后刀面和侧刃后刀面均缩在铲形齿轮以内。随着插齿刀沿前刀面重磨，直径逐渐缩小，齿厚也逐渐变薄。但要求齿形仍为同一基圆上的渐开线，这样才可以保证通过调节插齿刀与齿轮中心距后，仍能切出正确的渐开线齿形。为了满足这一要求，插齿刀各端剖面中的齿轮，应为同一基圆具有不同变位系数的齿轮齿形。由图9－30所示，若0－0剖面中具有标准齿形，该剖面称为原始剖面，其变位系数χ＝0。在原始剖面前端各剖面中，变位系数为正值。新插齿刀端剖面内（即Ⅰ－Ⅰ剖面），χ值最大。在原始剖面的后端剖面中，变位系数为负值。使用到最后的插齿刀端剖面内（Ⅱ－Ⅱ），χ值最小。

　　２.插齿刀的齿侧面是渐开螺旋面

　　为了使插齿刀的每个端剖面齿形成为变位系数不同的齿轮，将齿顶齿根按后角αpa做成圆锥体，并按分度圆柱上螺旋角β0值，将齿左侧磨成右旋渐开螺旋面，将齿右侧磨成左旋渐开螺旋面。这样一来，由渐开螺旋面的性质可知，齿侧表面在端剖面的截形仍是渐开线，并获得相等的两侧刃后角。

　　３.插齿刀的前角和齿形误差

　　为了减少齿轮误差，标准插齿刀规定γpa＝5°，αpa＝6°。在制造插齿刀时，将分度圆压力角做得比标准齿形角略大些，以保证插齿刀加工出的齿轮在分度处的压力角为标准值。经过修正后的插齿刀在端面投影的曲线分度圆处的压力角为标准值，齿顶和齿根处略微增大，这样会使被切齿轮在齿顶和齿根处产生微量根切，有利于减少啮合时的噪声。如图9－31所示。

　　（三）插齿刀的分类及选用

　　插齿刀的类型及应用范围如表9－9所示。

　　选用插齿刀时，除了根据被切齿轮的种类选定插齿刀的类型，使插齿刀的模数、齿形角和被切齿轮的模数、齿形角相等外，还需根据被切齿轮参数进行必要的校验，以防切齿时发生根切、顶切和过渡曲线干涉等。

　　插齿刀制成AA、A、B三级精度，分别加工6、7、8级精度的齿轮。

表9—9 插齿刀主要类型与规格、用途

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