一、滾齒
 
　　（一（yī））滾齒的原理及工（gōng）藝特點
 
　　滾齒是齒（chǐ）形加工方法（fǎ）中生產率較高（gāo）、應用最（zuì）廣的一種加工方法。在滾齒機上用齒輪滾刀（dāo）加工齒（chǐ）輪的原理，相當於一對螺旋齒輪作無側隙強製性的（de）齧合，見圖9-24所示。滾齒加工的通用（yòng）性較好,既可加工圓柱齒輪，又能（néng）加工蝸輪；既（jì）可加工漸開線齒形（xíng），又可加（jiā）工圓弧、擺線等齒形；既可加工大（dà）模數齒輪，大直徑齒輪。
 
滾齒可（kě）直（zhí）接加（jiā）工8~9級精度齒輪，也可用作7 級以上齒輪的粗加工及半精加工。滾齒可以（yǐ）獲得較高（gāo）的運動精度，但因滾齒時齒麵是由滾刀的刀齒包絡而成，參（cān）加切削的刀齒數有限，因而齒麵的表（biǎo）麵粗（cū）糙度（dù）較粗。為了提高滾齒的（de）加工精度和齒麵質量，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差分析
 
　　影響齒輪傳動精度的主要原因是在加工中滾刀（dāo）和被切齒輪的（de）相對位置和相對運（yùn）動發生了變化。相對位置的變化(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（wù）差。
 
　　(1)齒輪的徑向誤（wù）差齒輪徑向誤差是指滾齒時，由於（yú）齒坯的實際回（huí）轉中心與其基準孔中心不重（chóng）合，使所切（qiē）齒輪的輪齒發（fā）生徑向位移而引起的周節累積公差，如圖（tú）9—4所示。
 
　　
 
　　齒輪的徑向誤差一般可通（tōng）過（guò）測量齒圈徑向跳動△Fr反映出來。切齒時產生齒輪徑向誤差的主要原因如下：
 
　　①調整（zhěng）夾具時，心軸和機床工作台回轉中心不重合（hé）。
 
　　②齒（chǐ）坯基準孔與心軸間有間隙，裝夾時偏向一邊。
 
　　③基準端麵定位不好，夾緊後內孔（kǒng）相對工作台回轉中心產生偏（piān）心。
 
　　(2)齒輪的切向（xiàng）誤差齒輪的切（qiē）向誤差（chà）是指滾齒時，實際（jì）齒廓相對理論位置沿圓周方向(切向)發生位移，如圖9-5所（suǒ）示。當齒輪出現切（qiē）向位（wèi）移時，可通過測（cè）量公法線長度變動公差△Fw來反映。
 
切齒（chǐ）時（shí）產生齒輪切向誤差的（de）主（zhǔ）要原因是傳動鏈的傳動誤差造成的。在（zài）分齒傳動鏈的各傳動元件中，對傳動誤差影響最大的是工作台下的分度蝸輪。分度蝸輪在製造和安裝中與工（gōng）作台回轉中心不重（chóng）合（運動偏心），使工作台回轉中發生轉角誤差，並複映給齒輪。其次，影（yǐng）響傳動誤差的另一重要因素是分齒掛輪的製造和安（ān）裝誤差，這些誤差也以較大的比例傳遞到工作台上。

　　2.影響齒輪（lún）工作平穩性的加（jiā）工誤差分析
 
　　影響齒輪傳動工作平穩性的主要因素是齒輪的齒形誤（wù）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；基節偏差會引起一對齒（chǐ）過渡到另一對齒齧合時傳動比的突變。齒輪傳動由於傳動比瞬時變化和突變而產生噪聲和振動，從而影響工作平穩性精度。　　滾齒時，產生齒輪的基節（jiē）偏差較小，而齒形誤差通常較大。下麵分別進行（háng）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，因此在滾刀的每一轉中都會反（fǎn）映（yìng）到齒麵上（shàng）。常見的齒形誤差有如圖（tú）9-6所示（shì）的各種形式。圖（tú）a為齒麵出棱、圖b為齒形不對稱、圖c為齒（chǐ）形角誤差、圖d為齒麵上的周期性誤差（chà）、圖e為齒輪根切。
 
　　由於齒（chǐ）輪的齒麵偏離了正確的漸（jiàn）開線，使齒輪傳動中（zhōng）瞬時傳動比不穩定，影響齒輪的工作平穩性。
  
 (2)基節極限（xiàn）偏差滾齒時，齒輪的基節極限偏差主要受滾（gǔn）刀基節偏差的（de）影響。滾刀基節的計算式為：

　　pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0
 
　　式中：pb0――滾刀基節；
 
　　pn0――滾刀法向（xiàng）齒距；
 
　　pt0――滾刀軸（zhóu）向齒距；
 
　　α0――滾刀法向齒（chǐ）形角；
 
　　λ0――滾刀分度圓螺旋升角，一般很小，因此cosλ0≈1。
 
　　由上式可見，為減少基節偏差（chà），滾刀製造時應嚴格控製軸向齒距及（jí）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（chǐ）前刀麵的非徑向性誤差也要加以（yǐ）控製（zhì）。
 
　　3.影響齒輪接觸精度的加工（gōng）誤差分析
 
　　齒輪齒麵（miàn）的接觸狀況直接影響齒輪傳動中載荷分布的（de）均勻性。滾齒時，影響齒高方向的接觸精度的主要原因（yīn）是齒形公差△ff和基節極限偏差△fpb。影響齒寬方向（xiàng）的接觸精度的主要原因（yīn）是齒向公差△Fβ。產生齒向公差的主要原因：
 
　　（1）滾齒機刀架導軌相對（duì）於工作台回轉軸線存在平行度（dù）誤差，如9―7所示。
 

　　（2）齒坯（pī）裝夾歪斜　　由於心軸、齒坯基準端麵跳動及墊圈（quān）兩（liǎng）端麵不（bú）平行等引起的齒坯安裝歪斜，會產生齒向誤差，如圖9－8所示。
 
　　（3）滾切斜齒輪時，除上述影響因素外，機床差動（dòng）掛輪計（jì）算的誤差，也會影響（xiǎng）齒輪的齒向誤差。
 
　　4.提高滾齒生產率的（de）途徑
 
　　（1）高速滾齒
 
　　近年來，我國已開始設計和製造高速（sù）滾齒機，同時（shí）生產出鋁高速鋼（MO5Al）滾刀。滾齒速度（dù）由一般v=30m/min提高（gāo）到v=100m/min以上，軸（zhóu）向進給量 f=1.38mm/r～2.6mm/r，使（shǐ）生產率提高25%。
 
　　國外用高速鋼滾刀滾齒速度已提高到100 m/min～150 m/min；硬質合金滾刀已（yǐ）試驗到400 m/min以上。總之，高速滾齒具有一定的發（fā）展前途。
 
　　（2）采用多頭滾刀可明顯提高生產率，但加工精度較低，齒麵粗糙，因而多（duō）用於粗加（jiā）工中。當齒（chǐ）輪加工精度要求較高時（shí），可采用（yòng）大直徑滾刀，使參加展成運（yùn）動的刀齒數增加，加工齒麵粗糙度較細。
 
　　（3）改進滾（gǔn）齒加（jiā）工方法
 
　　a．多件加工　　將幾個齒坯串裝在心（xīn）軸上加工，可以減少（shǎo）滾刀對每個齒（chǐ）坯的切入切（qiē）出（chū）時間及裝卸時間。
 
　　b.采用徑向切（qiē）入　　滾（gǔn）齒時滾（gǔn）刀切入齒坯的方法有兩種：徑向切入和（hé）軸向切入。徑向切入比軸向切入行程（chéng）短（duǎn），可節省切入時間，對大直徑滾刀滾齒時尤為突出。
 
　　c.采用軸向竄刀和對角滾齒　　滾刀參與切削的刀齒負荷不等，磨損不均，當負荷最重的刀齒磨損到一定程度時，應將（jiāng）滾刀沿其軸向移動一段距離（即軸向竄刀）後繼續切削（xuē），以提高刀具的使用壽命。
 
　　對角滾齒是滾刀在沿（yán）齒坯軸向進給的同時，還沿滾刀刀杆軸向連續移動，兩種（zhǒng）運動的合成，使齒麵形成對角線刀痕（hén），不僅（jǐn）降低了齒麵粗糙度，而且（qiě）使刀齒磨損均勻，提高了刀具的使用壽命和耐用度，如（rú）圖9－9所（suǒ）示。
 

　　二、插齒
 
　　（一）插齒原理及運動
 
　　1．插齒原理
 
　　從插齒過（guò）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（háng）的圓柱齒輪相齧合。插齒刀實質上（shàng）就是（shì）一個磨有前（qián）後角並具有切削刃的齒輪。
 

　　2．插齒的主要運動（dòng）有：
 
　　（1）切削運動　　插齒刀的上、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（niè）合關係。插齒刀往複一次，工件相對（duì）刀具在分度圓上轉過的弧長為加工時的圓周進給量，故刀具與工件的齧合過程也就是圓周進給過程。
 
　　（3）徑向進給運動　　插齒時，為（wéi）逐（zhú）步切至（zhì）全齒深，插齒刀應有徑向進給量fr。
 
　　（4）讓刀（dāo）運動　　插齒刀作上下往複運動時，向下是切削行程。為了避免（miǎn）刀具擦傷（shāng）已（yǐ）加工的齒麵（miàn）並減少刀齒的（de）磨損，在插齒刀向上運動時，工作台（tái）帶動工（gōng）件退出切削（xuē）區一段距離（lí）（徑向）。插齒刀工作行（háng）程時，工作（zuò）台再恢複原位。
 
　　(二)插齒的工藝特點
 
　　插齒（chǐ）和滾齒（chǐ）相比，在加（jiā）工質量，生產率和應用範（fàn）圍等方麵都有其特點。
 
　　1.插齒的加工質量
 
　　（1）插齒的齒形精度比滾齒高　　滾齒時（shí），形成齒形包絡線的切線數量隻與滾刀容屑槽的數目（mù）和基本蝸杆的頭數有關，它不（bú）能通過改變加工條件而增減；但插（chā）齒時，形成齒形包絡線的切線數量由圓周進給量的大小決定，並可以選擇。此外，製造齒輪滾刀時是近似造（zào）型的蝸杆來替代漸開線基（jī）本蝸杆，這就有（yǒu）造形誤差。而插齒刀的齒形比較簡單，可通過高精度磨齒獲得精確（què）的（de）漸開線（xiàn）齒形。所以插齒（chǐ）可（kě）以得到較高（gāo）的齒形精度。
 
 
 
　　（2）插齒後齒麵的粗糙度比滾齒細　　這是因為滾齒時，滾刀（dāo）在齒向（xiàng）方向上作間斷切削，形成（chéng）如圖9－11a所示的魚鱗（lín）狀（zhuàng）波紋；而插（chā）齒時插齒刀沿齒向（xiàng）方向的（de）切削是連（lián）續（xù）的（de），如圖9－11b所示。所以（yǐ）插齒時齒麵粗糙（cāo）度較（jiào）細。

　　（3）插齒的運動精度比滾齒差　　這是因為（wéi）插齒機的傳動鏈比滾（gǔn）齒機多了一個刀具蝸輪副（fù），即多了一（yī）部分傳動誤差（chà）。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（dāo）本身的周節累積誤差必然會（huì）反映到工件上。而滾齒時，因為工件（jiàn）的每一（yī）個（gè）齒槽（cáo）都是由滾刀相同的（de）2～3圈（quān）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（yǐ）滾齒（chǐ）的運動精度（dù）比插齒高。
 
　　（4）插齒（chǐ）的齒向誤差比滾齒大　　插齒時的齒向（xiàng）誤差主要決定於插齒機主軸回轉（zhuǎn）軸線與工作台回轉軸線的平（píng）行（háng）度（dù）誤差。由於插齒刀工作時往複運動的頻率高，使得主軸與套（tào）筒之間的磨損大，因此插齒的齒向誤差比滾齒大。
 
　　所以就加工精度（dù）來說，對運動精（jīng）度要求不高（gāo）的齒輪，可直接用插齒來進行齒形（xíng）精加工，而對於（yú）運動（dòng）精度要求較高的齒輪和剃前齒輪（剃齒不能（néng）提高（gāo）運動精度），則用滾齒較為有利（lì）。
  
 

　　2．插齒的生產（chǎn）率　　切製模數較大的齒輪時，插齒速度要受到（dào）插齒刀主軸往複運動慣性和機床剛性的製約；切削過程又有空程的時間（jiān）損失，故生產率不如滾齒高。隻（zhī）有在加工小模數、多齒數並且齒寬較窄的齒（chǐ）輪時，插（chā）齒的（de）生產率才比滾齒高。.
 
　　3．滾插（chā）齒的應用範（fàn）圍：
 
　　（1）加工帶有台肩的齒輪以及空（kōng）刀槽很窄的雙聯或多聯齒（chǐ）輪，隻（zhī）能用插齒。這是因為：插齒刀“切出”時隻需要很小的空間（jiān），而滾齒則滾刀會與大直徑部位發（fā）生幹涉。
 
　　（2）加工無空刀（dāo）槽的人字（zì）齒輪，隻能用插齒；
 
　　（3）加工內（nèi）齒輪，隻能用插齒。
 
　　（4）加（jiā）工蝸輪，隻能用滾齒。
 
　　（5）加工斜齒圓柱（zhù）齒（chǐ）輪，兩者都可用（yòng）。但滾齒比較方（fāng）便。插製斜齒輪時，插齒機的刀具主軸上須設有螺旋導（dǎo）軌，來提供插齒刀的螺旋運動，並且要使用專門的斜齒插齒刀，所以很不方便。
 
　　（三）提高插齒生（shēng）產率的途（tú）徑（jìng）
 
　　1.提高圓周進給（gěi）量可減少機動時間，但（dàn）圓周進給（gěi）量和空行程時（shí）的讓刀量成正比，因此，必須解決好刀具的讓刀問題。
 
　　2.挖掘機床潛力（lì）增（zēng）加往複行程次數，采用高速插齒。
 
　　有的插齒機每（měi）分鍾往複行程次數可（kě）達1200～1500次/min，最高的可達到2500次/min。比常用的提高了3～4倍，使切削（xuē）速度大大提（tí）高，同時也能減少插齒所需的機（jī）動時間。
 
　　3.改進刀具參（cān）數，提高插齒刀的耐用度，充分發揮（huī）插齒（chǐ）刀的切削性能。如采用W18Cr4V插齒刀，切削速度可達到60m/min；加大前角至15°，後角至9°，可提高耐用度3倍；在前刀麵磨出1～1.5 mm寬的平台，也可提高耐用度30%左右。