一、滾齒
 
　　（一）滾齒的原理及工藝特點
 
　　滾齒是齒形（xíng）加工方（fāng）法中生產率較高、應用最廣的一種（zhǒng）加工方法。在滾齒機上用齒（chǐ）輪滾刀加工（gōng）齒輪的原理，相當於一對螺旋齒輪作無側隙強（qiáng）製性的齧合，見（jiàn）圖9-24所示。滾齒加工的通用性較好,既可（kě）加工圓柱（zhù）齒輪，又能加工蝸輪；既（jì）可加（jiā）工漸開線齒形，又可加工圓弧、擺（bǎi）線等（děng）齒形；既可加工大模數齒輪，大直徑齒輪。
 
滾齒可直接加工8~9級精度齒輪，也可用作7 級以上（shàng）齒輪的粗加工及半精加工。滾齒可以獲得較高的運動（dòng）精度（dù），但因（yīn）滾齒時齒麵是由滾刀的刀齒包絡而成，參加切削（xuē）的刀齒數有限，因而齒麵（miàn）的表麵粗糙度較粗。為了提高滾齒的加工精度和齒（chǐ）麵質量，宜將粗精滾齒分開。
 
　　（二）滾齒加工質量分析
 
　　1.影響傳動精度的加工誤（wù）差分析
 
　　影（yǐng）響齒輪傳動精度的主要原因是在（zài）加工（gōng）中滾刀（dāo）和被切齒輪的相對位置和相（xiàng）對（duì）運（yùn）動（dòng）發（fā）生了變化。相對位置的變化（huà）(幾何偏心)產生齒輪的徑向誤差；相對運動的變化(運動偏心)產生（shēng）齒輪的切向誤差。
 
　　(1)齒輪的徑（jìng）向誤差齒輪徑向誤差（chà）是指滾（gǔn）齒時，由於齒坯（pī）的實際回轉中心與其基準孔中（zhōng）心不重合，使所切齒輪的（de）輪齒發生徑向位移而（ér）引（yǐn）起（qǐ）的周節累積公差，如圖9—4所示。
 
　　
 
　　齒輪的徑向誤差一般可通過測量齒圈徑向跳動△Fr反映出來。切齒時產生齒輪徑向誤差（chà）的主要（yào）原因如下：
 
　　①調整夾具（jù）時，心軸和機（jī）床工作台回轉中心不重合。
 
　　②齒坯基準（zhǔn）孔與心軸間有間隙，裝夾（jiá）時偏（piān）向一邊（biān）。
 
　　③基準端麵定（dìng）位不好，夾緊（jǐn）後內（nèi）孔相對工作台回（huí）轉中心產生偏心。
 
　　(2)齒輪（lún）的切向（xiàng）誤差齒輪的切向（xiàng）誤差是（shì）指滾齒時，實（shí）際齒廓（kuò）相對理論位置沿圓周方向(切向)發（fā）生位（wèi）移（yí），如圖9-5所示。當齒輪出現（xiàn）切向位（wèi）移時，可（kě）通過測量公法線長（zhǎng）度變動公差△Fw來反映。
 
切（qiē）齒時產生齒輪切向誤差的主要原因是傳動鏈的傳動誤差造（zào）成的。在分齒傳動鏈的各傳動元件中，對傳動誤差影（yǐng）響最大的是工作台下（xià）的分度蝸輪。分度（dù）蝸輪（lún）在製造和安裝中（zhōng）與工作台回轉中心不重合（運（yùn）動偏心），使工作台（tái）回轉中發生轉角誤（wù）差，並複映（yìng）給齒輪。其次，影響傳動誤差的另一重要因素（sù）是分齒掛輪的製（zhì）造（zào）和安裝誤差，這些誤差也以較大的比例傳遞到工作台上（shàng）。

　　2.影響齒輪工作平穩性的加工誤差（chà）分析
 
　　影響齒輪傳動工作平穩性的主要因素是齒輪的齒形誤差△ff和基節偏差△fpb。齒形誤差會引起（qǐ）每對齒輪齧合過程中傳動比的瞬時變化；基節（jiē）偏差會引起一對齒過渡到另一對齒齧（niè）合時傳動比的突變。齒（chǐ）輪傳動由於傳動比瞬時（shí）變化和突變而產（chǎn）生噪聲和振動，從而影（yǐng）響工作平穩性精（jīng）度。　　滾齒時，產生齒輪的基節偏差較小，而齒形（xíng）誤差通常較大（dà）。下麵分（fèn）別進行討論。
 
　　(1)齒形誤差
 
　　齒形誤差主要是由於齒輪滾刀的製造刃磨誤差（chà）及滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此（cǐ）在滾刀的（de）每一轉中都（dōu）會反映到齒麵（miàn）上。常見的齒形誤差有如圖9-6所示的各種形式。圖a為齒麵出棱、圖b為齒（chǐ）形不對稱、圖（tú）c為齒形角誤差、圖d為齒麵上的周期性誤差、圖e為齒輪根切。
 
　　由於齒輪的齒（chǐ）麵偏離了正確的漸（jiàn）開（kāi）線，使齒輪傳動中瞬時傳（chuán）動比不穩定，影響齒輪的工作平穩性（xìng）。
  
 (2)基節極限偏差滾齒（chǐ）時，齒輪（lún）的基節極限偏差主要受滾刀基節偏差的影響。滾刀基節的計算式為（wéi）：

　　pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0
 
　　式中：pb0――滾刀（dāo）基節；
 
　　pn0――滾刀法向齒距；
 
　　pt0――滾刀軸向齒距；
 
　　α0――滾刀法向齒形角；
 
　　λ0――滾（gǔn）刀分度圓螺旋升角，一般（bān）很小，因此cosλ0≈1。
 
　　由上式可見（jiàn），為減少基節偏差，滾刀製造時應嚴格控製軸向齒距及齒形角誤差，同時對影響齒形角誤差和軸向齒距誤差的刀齒前刀麵的非徑向性誤差也要加以控製。
 
　　3.影響齒（chǐ）輪接觸精度的（de）加工誤差分析
 
　　齒輪齒麵的（de）接觸狀況直接影響齒輪傳動中載荷（hé）分布的均勻性。滾齒時，影（yǐng）響（xiǎng）齒高方向的接觸精（jīng）度的主要原因是齒形公（gōng）差△ff和（hé）基節極限偏差△fpb。影響齒（chǐ）寬方向的接（jiē）觸精度的（de）主要原因是（shì）齒向（xiàng）公差△Fβ。產生齒向公（gōng）差的主（zhǔ）要原因：
 
　　（1）滾齒機刀（dāo）架導軌相對於工作台回轉軸線存在平行度誤差，如9―7所示。
 

　　（2）齒坯（pī）裝夾歪斜　　由於心軸、齒坯基準端麵跳動（dòng）及墊圈兩端麵不平行等引起的齒坯安裝歪斜，會產生齒向誤（wù）差（chà），如圖9－8所示。
 
　　（3）滾切斜齒輪時，除上（shàng）述影響因素外，機床差動掛輪計算的誤差，也會影響齒輪的齒向誤差。
 
　　4.提高滾齒生產率的途徑
 
　　（1）高速滾（gǔn）齒
 
　　近年來，我國已（yǐ）開始設計和製造高速滾齒機，同時生產（chǎn）出鋁高速鋼（MO5Al）滾刀。滾齒速度由一（yī）般v=30m/min提高到（dào）v=100m/min以（yǐ）上，軸向進給量 f=1.38mm/r～2.6mm/r，使生產（chǎn）率提高（gāo）25%。
 
　　國外用高速鋼滾刀滾（gǔn）齒速（sù）度已提高到100 m/min～150 m/min；硬質合金（jīn）滾刀（dāo）已（yǐ）試驗到400 m/min以上。總之（zhī），高速滾齒具有一定的發展前（qián）途（tú）。
 
　　（2）采用多頭滾刀可（kě）明顯提高生產率，但加工精度較低，齒麵粗糙，因而多用於粗（cū）加工中（zhōng）。當齒輪加工精（jīng）度要求較高時，可采（cǎi）用大直（zhí）徑滾刀，使參加（jiā）展成運動的刀齒（chǐ）數增（zēng）加，加工齒麵粗糙度較細。
 
　　（3）改進滾齒加工（gōng）方法（fǎ）
 
　　a．多件加工　　將幾個齒坯串裝在心軸上加工，可以減少滾刀對每個齒坯的切入切出時（shí）間及（jí）裝卸時間（jiān）。
 
　　b.采用徑向切入　　滾齒時滾刀切入齒坯的方法有（yǒu）兩種：徑向切入和軸向切入。徑向切入（rù）比軸向切入行程短，可節省切入時（shí）間（jiān），對大直（zhí）徑滾刀滾齒時尤為突出。
 
　　c.采（cǎi）用軸向竄刀和對角滾齒（chǐ）　　滾刀參與切（qiē）削的刀齒（chǐ）負荷不等，磨損不均，當負荷最重的刀齒磨損到一定程度時，應將滾刀沿其軸向移動一段距離（即軸向竄刀）後繼續切削，以（yǐ）提高刀具的使用壽命（mìng）。
 
　　對角（jiǎo）滾齒是滾刀在沿齒坯軸（zhóu）向進給的同時，還沿滾刀刀杆軸向連續移動，兩種運動（dòng）的合成，使齒麵形成對（duì）角線刀痕，不僅降（jiàng）低了齒麵粗糙度，而（ér）且使（shǐ）刀齒磨損均勻，提（tí）高了刀（dāo）具的使用壽命（mìng）和耐用度，如圖9－9所（suǒ）示。
 

　　二、插（chā）齒
 
　　（一）插齒原理及運動
 
　　1．插齒原理
 
　　從插（chā）齒過程的原理上分析，如圖9－10所示，插齒刀相當於一對軸線相互平行的圓（yuán）柱齒輪相（xiàng）齧合。插齒刀（dāo）實質上就是一個磨有前後角並具（jù）有（yǒu）切削刃的齒輪。
 

　　2．插齒的主（zhǔ）要運動有：
 
　　（1）切削運動　　插齒（chǐ）刀的（de）上（shàng）、下往複運動。
 
　　（2）分齒展成運動　　插齒刀與工件之間應保持正確的齧合關係（xì）。插齒刀往複一次，工件相（xiàng）對刀具在分度圓（yuán）上轉過的弧長為加工時（shí）的圓周進給量，故刀具與工件的齧合過程（chéng）也就是圓周進給過程。
 
　　（3）徑向進給運動　　插齒時，為（wéi）逐步切至全齒（chǐ）深，插齒刀應有徑向進給量（liàng）fr。
 
　　（4）讓刀運動（dòng）　　插（chā）齒刀作上下往複運動時，向下是（shì）切削行程。為了（le）避免刀具擦傷已加（jiā）工的齒麵並減少刀齒的磨損，在插齒刀向上運動時，工作台帶動工件（jiàn）退出切削區一段（duàn）距離（徑向）。插齒刀工（gōng）作行程時，工作台再恢複原位。
 
　　(二)插齒的工藝特點
 
　　插齒和滾齒相比，在加工（gōng）質量，生產（chǎn）率和應用範圍等方（fāng）麵（miàn）都有其特點。
 
　　1.插齒的加工質量
 
　　（1）插齒（chǐ）的齒形精度比滾齒高　　滾齒時，形成齒形包絡線的切線數量隻與滾（gǔn）刀容屑槽的數（shù）目和基本（běn）蝸杆的頭數有關，它不能通過改變加工條件而增減；但插齒（chǐ）時，形成（chéng）齒形包絡線的切線數量由圓周進給量的大小決定（dìng），並可以選擇。此（cǐ）外，製造齒輪滾刀時是（shì）近似造（zào）型的蝸杆（gǎn）來替（tì）代漸開線基本蝸杆，這就有造形誤差。而插齒刀的齒形比較（jiào）簡單，可通過高精度磨齒獲得精確的漸開線齒（chǐ）形。所（suǒ）以插齒可以得到較高的齒形精度。
 
 
 
　　（2）插齒後齒（chǐ）麵的粗糙度（dù）比滾齒細　　這是因為滾齒時，滾刀在齒向方向上（shàng）作間斷切削，形成如圖9－11a所示的魚（yú）鱗狀波紋；而插齒時插齒（chǐ）刀（dāo）沿齒向方向的切削是連續的，如圖9－11b所示。所以插齒時齒麵粗（cū）糙度較細。

　　（3）插齒的運動精度比滾（gǔn）齒（chǐ）差　　這是因為插齒機的傳動鏈比滾齒（chǐ）機（jī）多（duō）了一個刀（dāo）具蝸輪副，即多了一部分傳動（dòng）誤（wù）差。另外，插齒刀的一個刀齒相應切削工件的一個齒槽，因此，插齒刀本身的周節累積誤差必然會反（fǎn）映到工件上。而滾齒時（shí），因為工（gōng）件的每一個齒槽都是由滾（gǔn）刀相同的2～3圈刀齒加工出來，故滾刀的齒距累積誤差不影響被加工齒輪的齒距精度，所以滾齒的運（yùn）動精度比插齒高。
 
　　（4）插齒的齒向誤差比滾齒大　　插齒時的齒（chǐ）向誤差主要決定於插齒機主軸回轉軸線與工作台（tái）回轉軸線的平行度誤差。由於插（chā）齒刀工作時往複運動的頻（pín）率（lǜ）高，使得主軸與套筒之間的磨損大，因（yīn）此插齒的（de）齒（chǐ）向誤差比（bǐ）滾齒大。
 
　　所以就加工精度來說，對運動精度要求不高的齒輪（lún），可直接用插齒來進行齒形精加（jiā）工，而對於運動（dòng）精度要求較高（gāo）的齒（chǐ）輪和剃前（qián）齒輪（剃齒不能提高運（yùn）動精度），則用滾齒較為有利。
  
 

　　2．插齒的（de）生產率　　切製模數較大的齒輪時，插齒速度要受到插齒刀主軸往複運動慣性和機床（chuáng）剛性的製約；切削過程又有空程的時間損失，故生產率（lǜ）不如滾齒（chǐ）高。隻有在（zài）加工小模數、多齒數並且齒寬較窄的齒輪時，插齒的生產率才比（bǐ）滾齒高。.
 
　　3．滾（gǔn）插齒的應用（yòng）範圍：
 
　　（1）加工帶有台肩的齒輪以及空刀槽很（hěn）窄的雙聯或多聯齒輪，隻能用插齒。這是因為：插齒刀“切出”時隻需要很小的空間，而（ér）滾齒則滾（gǔn）刀會與（yǔ）大直徑部位發生幹涉。
 
　　（2）加工無空刀槽的人字齒（chǐ）輪，隻能用插齒；
 
　　（3）加工內齒輪，隻能（néng）用插（chā）齒。
 
　　（4）加工蝸輪，隻能用（yòng）滾齒。
 
　　（5）加工斜齒圓柱齒輪（lún），兩者都可（kě）用。但滾齒比較方便。插製斜齒輪時，插齒機的刀具主軸上（shàng）須設有螺旋導（dǎo）軌，來提供（gòng）插齒（chǐ）刀（dāo）的螺旋運動，並且要使用專門的斜齒插齒刀（dāo），所以很不方（fāng）便。
 
　　（三）提高插齒生產率的（de）途（tú）徑
 
　　1.提高圓周進（jìn）給量可減少機動時間，但圓周進給量（liàng）和空行程時的讓刀量成正比，因此，必須（xū）解決好刀具的讓刀問題。
 
　　2.挖掘機（jī）床潛力增加（jiā）往複（fù）行程次數，采用高速插齒。
 
　　有的插齒機每分鍾往複行程次數可達1200～1500次/min，最高的（de）可達到2500次/min。比常用的提高了3～4倍（bèi），使切削速度大大提高，同（tóng）時也能減少插齒所需的機動時間。
 
　　3.改進刀具（jù）參數，提高插齒刀的耐用度，充分發（fā）揮插（chā）齒刀的切削性能。如采用W18Cr4V插齒刀，切削速度可（kě）達到60m/min；加大前角至15°，後角至9°，可提高（gāo）耐用度3倍；在前刀麵磨出1～1.5 mm寬的（de）平台（tái），也可提高耐用度30%左右。