第二节 滚齿
滚齿的加工原理及常见缺陷处理办法
滚齿的加工原理及常见缺陷处理办法齿轮是机械产品设计中的常用零件，而在齿轮齿形加工中，滚齿应用最广泛，它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外，还可以加工蜗轮、花键轴等。
滚齿适用于单件小批量生产和大批大量生产。
本文将为大家介绍一下滚齿的加工原理及常见缺陷处理办法。
滚切齿轮可看作无啮合间隙的齿轮与齿条传动。
当滚齿旋转一周时，相当于齿条在法向移动一个刀齿。
滚齿是目前应用最广的切齿方法，可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮和包络蜗杆，精度一般可达到DIN4~7级。
目前滚齿的先进技术有多头滚刀滚齿、硬齿面滚齿技术、大型齿轮滚齿技术、高速滚齿技术等。
1齿数不正确主要原因1）分齿交换齿轮调整不正确2）滚刀选用错误3）工件毛坯尺寸正确4）滚切斜齿轮时，附加运动方向不对解决方法1）重新调整分齿交换齿轮，并检查中间轮加置是否正确2）合理选用滚刀3）更换工件毛坯4）增加或减少差动交换齿轮中的中间轮2齿形不正常——齿面出棱主要原因滚刀齿形误差太大或分齿无能无力瞬时速比较变化大，工件缺陷状况有四种1）滚刀刃磨后，刀齿等分性差2）滚刀轴向窜动林3）滚刀径向跳动大4）滚刀用钝解决方法主要方法：着眼于滚刀刃磨质量，滚刀安装精度以及机床主轴的几何精度：1）控制滚刀刃磨质量2）保证滚刀的安装精度，同时安装滚刀时不能敲击；垫圈端面平整；螺母端面要垂直；锥孔内部应清洁；托架装上后，不能留间隙3）复查机床主轴的旋转精度，并修复调整滚刀主轴轴承，尤其是止推垫片4）更换新刀3齿形不正常——齿形不对称主要原因1）滚刀安装不对中2）滚刀刃磨后，前刃面的径向误差大3）滚刀刃磨后，螺旋角或导程误差大4）滚刀安装角的误差太大解决方法1）用“啃刀花”法或刀规对刀2）控制滚刀刃磨质量3）重新调整滚刀的安装解4齿形不正常——齿形角不对主要原因1）滚刀本身的齿形角误差太大2）滚刀刃磨后，前刃面的径向性误差大3）滚刀安装角的误差大解决方法1）合理选用滚刀的精度2）控制滚刀的刃磨质量3）重新调整滚刀的安装角5齿形不正常——齿形周期性误差主要原因1）滚刀安装后，径向跳动或轴向窜动大2）机床工作台回转不均匀3）跨轮或分齿交换齿轮安装偏心或齿面磕碰4）刀架滑板有松动5）工件装夹不合理产生振摆解决方法1）控制滚刀的安装精度2）检查机床工作台分度蜗杆的轴向窜动，并调整修复之3）检查跨轮及分齿交换齿轮的安装及运转状况4）调整刀架滑板的塞铁5）合理选用工件装夹的正确方案6齿圈径向跳动超差主要原因工件内孔中心与机床工作台回转中心不重合（1）有关机床、夹具方面：•工作台径向跳动大•心轴磨损或径向跳动大•上下顶针有偏差或松动•夹具定位端面与工作台回转中心线不垂直•工作装夹元件，例如垫圈和并帽精度不够（2）有关工作方面：•工件定位孔直径超差•用找正工件外圆安装时，外圆与内孔的同轴度超差•工件夹紧刚性差解决方法着眼于控制机订工作台的回转精度与工件的正确安装（1）有关机床和夹具方面：•检查并修复工作台回转导轨•合理使用和保养工件心轴•修复后立柱及上顶针的精度•夹具定位端与工作台回转中心线不垂直•提高工件装夹元件精度，例如垫圈和并帽（2）有关工件方面：•控制工件定位孔的尺寸精度•控制工件外圆与内孔的同轴度误差•夹紧力应施于加工刚性足够的部件主要原因7齿圈径向跳动超差主要原因滚刀垂直进给方向与齿坯内孔轴线方向偏斜太大。
滚齿机加工原理【详解】
滚齿机加工原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一．滚齿机介绍滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。
广泛应用汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。
齿轮加工机床品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮小型机床，加工十几米直径齿轮大型机床，还有大量生产用高效机床加工精密齿轮高精度机床。
二．滚齿加工的工艺特点（1）加工精度高属于展成法的滚齿加工，不存在成形法铣齿的那种齿形曲线理论误差，所以分齿精度高，一般可加工8~7级精度的齿轮。
（2）生产率高滚齿加工属于连续切削，无辅助时间损失，生产率一般比铣齿、插齿高。
（3）一把滚刀可加工模数和压力角与滚刀相同而齿数不同的圆柱齿轮在齿轮齿形加工中，滚齿应用最广泛，它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外，还可以加工蜗轮、花键轴等。
但一般不能加工内齿轮、扇形齿轮和相距很近的双联齿轮。
滚齿适用于单件小批量生产和大批大量生产。
三．滚齿加工原理根据齿轮的成形原理，综合考虑滚切中对机械进给系统跟随性、快速性的要求及改造成本等因素，在保留原普通滚齿机分齿传动链的基础上，按照数控理论中两坐标圆弧插补原理，对机床的刀架垂直进给运动和水平径向进给进行数控化控制改造，实现齿轮加工。
滚齿加工是按照展成法的原理来加工齿轮的。
用滚刀来加工齿轮相当于一对交错轴的螺旋齿轮啮合。
在这对啮合的齿轮副中，一个齿数很少、只有一个或几个，螺旋角很大，就演变成了一个蜗杆状齿轮，为了形成切削刃，在该齿轮垂直于螺旋线的方向上开出容屑槽，磨前、后刀面，形成切削刃和前、后角，于是就变成了滚刀。
1、掌握直齿圆柱齿轮滚齿机的滚齿原理、传动系统
第1讲教学目的与要求：1、掌握直齿圆柱齿轮滚齿机的滚齿原理、传动系统。
2、掌握滚切斜齿圆柱齿轮滚齿机的滚齿原理、传动系统。
教学内容：第1节 齿轮加工机床的工作原理及分类一、齿轮的加工方法齿轮的加工方法分无切削加工和切削加工两类。
切削齿轮的方法可分为成形法和展成法两大类。
二、齿轮加工机床的类型按被加工齿轮的种类进行分类时，一般可分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。
按切削方法进行分类时，常用的有滚齿机、插齿机、剃齿机、磨齿机、珩齿机等。
第2节 滚齿机的运动分析一、滚齿原理滚齿机是根据展成法原理加工齿轮的，滚齿加工是由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来的。
二、滚切直齿圆柱齿轮加工直齿圆柱齿轮时，滚刀轴线与齿轮端面倾斜一个角度，其值等于滚刀螺旋升角，使滚刀螺纹方向与被切齿轮齿向一致。
用滚刀加工直齿圆柱齿轮时必须具备以下两个运动：一个是形成渐开线（母线）齿廓所需的展成运动B11和B12；另一个是切出整个齿宽所需的滚刀沿工件轴线的垂直进给运动A2。
为完成滚切直齿圆柱齿轮，需要三条传动链：主运动传动链、展成运动传动链、轴向进给运动传动链。
三、滚切斜齿圆柱齿轮为了形成螺旋线齿线，在滚刀作轴向进给运动A21的同时，工作台还应作附加转动B22，且这两个运动之间必须保持确定的关系：滚刀移动一个螺旋线导程S时，工件应准确地附加转过1转。
因此，加工斜齿圆柱齿轮时的进给运动是螺旋运动，是一个复合运动。
第2讲教学目的与要求：1、掌握YC3180型滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动链。
2、掌握YC3180型滚齿机加工斜齿圆柱齿轮的传动链。
3、了解插齿机和磨齿机的工作原理。
教学内容：第3节 YC3180型滚齿机一、机床的用途和布局二、机床传动系统分析1．加工直齿圆柱齿轮传动链（1）主运动传动链滚刀—————————主电动机8020232323232323353324483636482440324428482417690⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧φφ（2）展成运动传动链工件—————合成机构——————滚刀96145452323232323232080d c b a f e zK d c b a f e u =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯961454523232323232320801合zK d c b a f e u x 24=⨯⨯=zK e f d c b a 24=⨯（3）轴向进给运动传动链()π340230303525253540403525223930304020303020404034344024136363627196=⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧t 刀架丝杠——————————————工件π45.0f u f =2．加工斜齿圆柱齿轮传动链（1）展成运动传动链1-=合u 这与滚切直齿圆柱齿轮时不同。
齿轮加工机床
k——滚刀头数，Z——工件齿数
1. 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
• 根据表面成形原理，加工直齿圆柱齿轮时的成形运动应包括： 形成渐开线齿廓(母线)的运动 形成直线形齿线(导线)的运动。
• 渐开线齿廓由范成法形成，靠滚刀旋转运动B11和工件旋转运动B12组成的复合成形运动—— 范成运动实现。这时一条内联传动链；
2. 范成法(展成法)
• 范成法: 利用齿轮的啮合原理 • 把齿轮啮合副(齿条--齿轮、齿轮——齿轮)中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强制
刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。
展成法加工齿轮
• 范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关 • 每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮。 • 加工精度和生产率一般比较高 • 应用广泛
如图所示, 滚刀沿工件轴线方向，由位 置1运动至位置2为趋近运动α； 由位置2至3为轴向切入运动c；由位 置3至4为进给运动f； 由位置4至1为返回运动α'。
2. 加工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
斜齿圆柱齿轮端面上的齿廓是渐开线， 而在轮齿齿长方向，看起来是一条倾斜的 直线，但实际上是一条螺旋线
齿轮加工机床
本章目的
• 学习齿轮加工机床的用途、分类、加工方法； • 掌握滚齿机的加工原理、传动原理及运动分析； • 了解滚刀安装角的调整、运动方向的确定。
• 滚齿机的传动原理
重点与难点
第一节 概 述
• 加工齿轮轮齿的机床 • 齿轮传动应用广泛，齿轮传动在圆周速度和传动精度等方面的要求越来越高，促进了齿轮加
• 合成机构作用：将两个运动合成，使其不发生矛盾
金属切削机床第五章 Y3150E型滚齿机
机床轮廓尺寸(长度×宽度×高度) 2439mm×1272mm×1770mm
三、Y3150E型滚齿机的传动系统 如图5-12所示是Y3150E型滚齿机的传动系统图。
三、滚切斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 如图5-7所示,斜齿圆柱齿轮轮齿端面上的齿形仍为渐开线,而 齿长方向则是一条螺旋线。
图5-7 斜齿圆柱齿轮
1.斜齿圆柱齿轮的形成 图5-8说明了滚切直齿和斜齿圆柱齿轮时,形成导线的差别。
图5-8 加工斜齿圆柱齿轮时,导线(螺旋线)的成形原理 →加工直齿圆柱齿轮时,展成运动的旋转方向
1)传动路线表达式及运动平衡方程式 展成运动传动链的传动路 线表达式如下:
2)换置公式 将u合=1代入运动平衡方程式,整理后可得换置机构 传动比ux的计算公式:
ux= × × = (5-3)
21≤≤142时,=;×= 143≤时,=;×=
(3)轴向进给运动传动链 传动链的两端件是工件和滚刀刀架,其 计算位移是:工件每转1转,滚刀刀架垂向移动f(mm)。 1工件××××××u进××3π=f
⇒或⇐加工斜齿圆柱齿轮时,工件附加运动的旋转方向 图中所表示的运动方向是根据使用右旋滚刀、且滚刀位于工件之前判定
2.加工斜齿圆柱齿轮所需的运动
设工件的导程为T,则当刀架直线移动T(mm)时,工件应在展成运动 传动链所要求的转动基础上附加一转,因此应在刀架与工件之间 建立运动联系,通过运动合成机构的差动作用使工件的转速加快 或减慢,这一传动联系称为差动传动链或附加运动传动链。
《机械制造工艺基础》—滚齿的原理及运动
3、垂直进给运动： 滚刀沿工件的轴向作进 给移动。 （齿宽）
机械制造工艺基础
课堂练习
再次观看多媒体演示
做一做
1、试述滚齿的原理？ 2、滚齿加工时，齿形的形成应由 运动 获得，完成齿宽方向的加工由 运动获得。
机械制造工艺基础
机械制造工艺基础
讲授新课
二、滚齿的运动分析
1、主运动： 滚刀的旋转运动。
机械制造工艺基础
讲授新课
二、滚齿的运动分析
2、展成运动：滚刀与工件的啮合运动。
传动比： N工/N刀=K/Z
（齿形）
刀具每转一转时，工件相应地转过K/Z转。
（K：滚刀头数；Z:工件齿数）
机械制造工艺基础
讲授新课
二、滚齿的运动分析
滚齿的原理及运动
机械制造工艺基础
复习回顾
铣齿： 1、铣齿定义？ 2、铣齿加工的原理？
机械制造工艺基础
导入新课
铣齿加工的原理：
每铣过一
个齿，停 下来，用 分度头转
效 率
过一定的
低
角度，然
后再铣另
一个齿。
提
连
高
续
效
切
率
削
机械制造工艺基础
讲授新课
一个做成刀具，另一个看出齿坯。 在啮合的过程中，把齿坯的齿形加工出来。
归纳总结 ——滚 齿 的原理及运动
滚齿原理
一对轴线相互交叉的螺旋圆柱齿轮相啮合 的原理
1.主运动——滚刀的旋转运动。
运动分析
2.展成运动——滚刀与工件啮合运动。(齿形） N工/N刀=K/Z
3.垂直进给运动——滚刀沿工件的轴向作 进给移动。（齿宽）
机械制造工艺基础
大连工业大学机床概论-滚齿机运动分析分解
➢ 换置机构uy——适应工件螺旋线导程S和螺旋方向 的变化。
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齿轮机床
齿轮加工机床习题
➢ 1.按加工原理，齿轮加工方法
有和
。
➢ 2.滚齿机广泛用来加工 和 圆柱齿轮, 此外,它还可以用于加工 和 。
➢ 4.插齿机主要用于加工 、 和齿条。
➢ 5.分析成型法与范成法加工齿轮的优缺点。
刀架位移量
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齿2.加工斜齿圆柱齿轮时的 运动和传动原理
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齿轮机床
➢不同处: 齿线为螺旋线
➢所需运动: 范成运动
主运动
轴向进给运动
附加运动
➢即滚刀移动一个工件螺旋线导程S时，
工件应准确地附加转过一转
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➢ 6.叙述滚齿机滚切直齿轮、斜齿圆柱齿轮的
原理，并画出其传动原理图。
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齿轮机床
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齿轮机床
范成运动传动链
➢ 联系滚刀主轴（B11）和工作台（B12） ➢ 传动路线：“4-5-ux-6-7” ➢ 保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运动关系。 ➢ 换置机构ux用于适应工件齿数和滚刀头数的变化。 ➢ 内联系传动链，要求传动比数值绝对准确及滚刀
和工件两者的旋转方向互相配合。
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齿轮机床
滚刀和工件之间关系
➢ 为了得到所需的渐开线齿廓和齿轮齿数， 滚齿时滚刀和工件之间必须保持严格的相 对运动关系为：
滚刀1转——工件转k/z转
k——滚刀头数，Z——工件齿数
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齿轮机床
金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机运动分析
功用：滚切直齿、斜齿圆柱齿轮及蜗轮
一、滚齿原理
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金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机 滚齿机动态传动路线
（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
滚切直齿圆柱齿轮的传动原金属理切削图机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机
（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 1.范成运动
u 作用：将范成运动中工件的旋转运动 和工件的附加运动合成后传到工作台， 使工件获得合成运动。
u 用途：加工斜齿圆柱齿轮、 切向进给法加工蜗轮时。
u 合成机构：圆柱齿轮或锥齿轮行星机 构。
金属切削机床概论齿轮加工机床
u 滚切斜齿圆柱齿轮时，工件的旋转运动是两个运 动的合成：范成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹 运动的附加运动B2 。
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续）
2.范成法
加工方法有：插齿和滚齿 插斜齿
插直齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续）
2.范成法
滚直齿
动画演示
滚斜齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
2）范成法
利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：
滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等
1) 范成运动传动链
u 联系滚刀主轴(B11)和工作台(B12) u 传动路线：“滚刀-4-5-ux-6-7-工件” u 保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运
动关系。 u 换置机构ux用于适应工件齿数和滚刀头
数的变化。 u 内联系传动链，要求传动比数值绝对准
确及滚刀和工件两者的旋转方向互相配 合。
金属切削机床概论齿轮加工机床
见图4－4a.b
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第十章 齿形的加工
机械制标
技 能 目 标
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•掌握滚齿的原理及运动。
•学会正确应用滚齿机进行齿形切削。
机械制造工艺基础
第 二节 滚齿
滚齿不仅能加工直齿轮和斜齿轮，还可以加工花键轴和蜗轮等； 其他许多零件如链轮、棘轮、圆弧点啮合齿轮及摆线齿轮等也都 可以设计专用滚刀来加工。 它既可用于大批量生产，也可以用于单件小批量生产中加工圆柱 齿轮。
一、滚齿的工艺特点
（1）滚刀通用性好。
（2）齿形精度及分度精度高。
（3）生产效率高。
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（4）刀具和设备费用高。
机械制造工艺基础
二、滚齿的原理
• 滚齿是用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮和蜗轮齿形的方法
，实质上是按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工。
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机械制造工艺基础
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机械制造工艺基础
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•三、滚齿的运动
•滚齿机在加工直齿轮时，有以下几个运动： •1.主运动 •在滚齿时，滚刀的旋转运动就是主运动。
•2.分齿运动
•滚刀与齿坯之间强制保持一对螺旋齿轮啮合运动关系的运动。 •3.垂直进给运动
•为切出整个齿宽，滚刀需要沿工件的轴向作进给移动，即为垂
直进给运动。
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机械制造工艺基础
•知识小结： •一、滚齿的工艺特点
二、滚齿的原理 实质： 三、滚齿的运动 1.主运动
2.分齿运动
3.垂直进给运动
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机械制造工艺基础
•作业布置： •简述滚齿的运动？
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