齿轮加工根切过程
齿轮范成实验_2
实验二齿轮范成原理实验—、实验目的1.掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理, 观察齿廓曲线的形成过程；2、了解根切现象和齿顶变尖现象。
掌握用移距修正法避免根切的方法, 建立变位齿轮的基本概念。
二、设备与工具1.齿轮范成仪、范成纸2.直尺、铅笔（自备）现有齿轮范成仪的基本参数分别为:m=10mm, α= 20°, ha* =1, c*=0.25；被加工齿轮的齿数m=10mm, z=20；α = 20°, ha* =1, c*=0.25；d = mz=200mm的标准齿轮, X=0.5的正变位齿轮, X=-0.5的负变位齿轮1.基体2.齿条刀3.变位溜板4.17齿分度圆5.9齿分度圆6.转盘 7、9齿基圆 8、变位溜板锁紧旋钮9、啮合溜板 10、啮合拉紧手柄 11.变化量调节旋钮图1（a）1.基体2.齿条刀3.圆盘4.8齿分度圆5.纯滚动节线 6、齿条锁紧螺钉 7、变位量调节螺丝图1（b）2.同学自备: 圆规、三角板、铅笔、橡皮、计算工具等。
三、原理和方法范成法是应用一对共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮齿廓的。
实验时, 图1(a)或(b)中齿条2代表切削刀具, 安装在啮合溜板9上。
啮合溜板与被加工齿轮的分度圆作纯滚动。
这样, 刀具刀刃各位置的包络线必为被加工齿轮的齿廓。
由于刀刃是齿条型直线（相当于基圆直径无穷大的渐开线）, 包络出的齿廓必为渐开线。
当齿条中线与被加工齿轮分度圆相切作纯滚动时, 所加工齿轮的为标准齿轮；如果是齿条非中线的另—条节线与分度圆相切作纯滚动时, 所加工的齿轮为变位齿轮。
四、实验步骤（一）绘制标准齿轮1.查看范成仪基本参数（m, α, ha*, c*, z）。
按此参数计算出被加工的标准齿轮分度圆直径d、顶圆直径da、根圆直径df及基圆直径db, 并画在绘图纸上。
2、将绘图纸夹在转盘上, 调节旋钮使齿条刀的中线与被切齿轮分度圆相切（也可调整齿条刀的顶线与被切齿轮的根圆相切）。
齿轮实验
齿轮范成原理实验一、实验目的1．掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，观察轮齿渐开线部分和过渡曲线的形成过程；2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；3．分析比较渐开线标准齿轮和变化齿轮的异同点。
二、设备和工具：1．齿轮范成仪2．圆规、三角板、铅笔等；3．充作毛坯的绘图纸（ 260）。
三、原理和方法：1．原理：范成法是利用一对齿轮传动时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮轮齿的方法。
加工时其中一轮为刀具，另一轮为毛坯，它们之间仍保持固定的角速比的传动（强制的），完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。
这样所制得齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。
今若用渐开线作刀具齿廓，则其包络线亦必为渐开线。
刀具可以是轮形插刀，也可以半径为无穷大的齿条刀具。
由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。
2．范成仪的构造范成仪构造如图2-1所示：圆盘1绕其固定轴心O转动。
在圆盘的周缘上刻有凹槽，槽内绕有钢丝2，钢丝绕在凹槽内以后，其中心线所形成的圆应等于被加工齿轮的分度圆（d=Zm）。
钢丝的一端固定在横拖板3上的a处，另一端固定b处。
横拖板3可在机架4上沿水平方向移动，通过钢丝的作用使圆盘相对于横拖板的运动和被加工齿轮相对于齿条的运动一样，即齿轮的节圆和齿条的节线作纯滚，运动学的关系V=r ω。
齿条5装在横拖板上，齿条上有两个槽孔借螺钉6加以固定，齿条刀具中线相对于轮坯中心的位置可借齿条上的槽孔相对于横拖板沿垂直方向移动。
图2-1 齿轮范成仪构造范成仪所用齿条刀具基本参数，被加工齿轮分度直径和齿数，见表2-1。
基本参数齿条刀具模数m(mm)压力角α（）（刀具角）齿顶高系数h *a顶隙系数c * 220;1021==m m2010．25被加工齿轮分度圆直径 被加工齿轮的齿数200()d zm mm == d z m==四、实验步骤：1．根据已知的刀具参数（m 、α、h*a 、c*）和被加工齿轮的分度圆直径d ，计算被加工齿轮（标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮）的齿数和基圆、根圆、顶圆直径，并将上述四个圆画在绘图纸上，然后将纸剪成比顶圆直径图大12（mm ）的圆形作为轮坯。
齿轮工艺流程
齿轮工艺流程
齿轮是机械传动中常见的零部件，其工艺流程对于齿轮的质量和性能起着至关
重要的作用。
下面将介绍齿轮的工艺流程，包括材料选择、加工工艺、热处理和精加工等内容。
首先，齿轮的材料选择至关重要。
常见的齿轮材料包括碳素钢、合金钢和不锈
钢等。
在选择材料时，需要考虑到齿轮的使用环境、传动功率和工作温度等因素，以确保齿轮具有足够的强度和耐磨性。
接下来是齿轮的加工工艺。
齿轮的加工工艺通常包括车削、铣削、磨削和齿轮
切削等工艺。
在进行加工时，需要根据齿轮的尺寸、精度要求和齿轮的类型选择合适的加工工艺，以确保齿轮的加工质量。
然后是齿轮的热处理工艺。
热处理是提高齿轮硬度和耐磨性的重要工艺环节。
常见的热处理工艺包括淬火、渗碳和表面强化等。
在进行热处理时，需要控制好加热温度、保温时间和冷却速度，以确保齿轮具有良好的组织结构和性能。
最后是齿轮的精加工工艺。
精加工是保证齿轮精度和表面质量的关键环节。
常
见的精加工工艺包括滚齿、磨齿和齿面修形等。
在进行精加工时，需要控制好加工参数，确保齿轮的精度和表面质量达到要求。
总的来说，齿轮的工艺流程包括材料选择、加工工艺、热处理和精加工等环节，每个环节都对齿轮的质量和性能起着至关重要的作用。
只有严格控制每个环节，才能保证齿轮具有良好的工艺性能，满足不同工况下的使用要求。
滚齿加工方法和加工方案
滚齿加工方法和加工方案（一）滚齿的原理及工艺特点滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。
滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。
滚齿可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗。
为了提高滚齿的加工精度和齿面质量，宜将粗精滚齿分开。
（二）滚齿加工质量分析1.影响传动精度的加工误差分析影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。
相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差；相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。
(1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差，如图9—4所示。
齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。
切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下：①调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。
②齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。
③基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。
(2)齿轮的切向误差齿轮的切向误差是指滚齿时，实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)发生位移，如图9-5所示。
当齿轮出现切向位移时，可通过测量公法线长度变动公差△Fw来反映。
切齿时产生齿轮切向误差的主要原因是传动链的传动误差造成的。
在分齿传动链的各传动元件中，对传动误差影响最大的是工作台下的分度蜗轮。
分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合（运动偏心），使工作台回转中发生转角误差，并复映给齿轮。
其次，影响传动误差的另一重要因素是分齿挂轮的制造和安装误差，这些误差也以较大的比例传递到工作台上。
齿轮的根切
度均减小， 而齿根高 和齿顶厚度则增加，齿轮抗弯强度降低。 二、变位加工后应用 在一对大小齿轮传动中，通常小齿轮采用正变位，齿顶高增大，齿 根高减小，齿根变厚，强度和寿命提高，还可避免根切；大齿轮采用负变 位，齿顶高减小，齿根高增大，齿根强度有所减弱。由于大齿轮强度较高， 选择适当的变位系数后，可以使一对大小齿轮的强度和使用寿命相近。 复习小结 布置作业
师生问答
教 学 后 记
复习提问 新课讲授
板书、 明胶片 一．齿轮加工原理 齿轮的加工方法很多，如铸造、热轧、冲压、模锻及切削加工等。现 介绍常用的两种切削加工原理。 方法 比较项目 原理 工 所用机器 普通铣床
仿形法 成形铣刀加 理
范成法 齿轮的啮合原 专用插齿、滚齿和
磨齿机床 逐齿切削的， 且不连 加工是连续的， 精度 加工特点 续， 所以精度差， 效 和效率较高， 率低 仅适用于单件生产 和精度要求不高的 齿轮加工 二．根切现象 1、 根切现象 成法加工渐开线标准齿轮时，如被切齿轮的齿数过少，刀具顶线 就会超过啮合线与被切齿轮基圆的切点N1 ，刀刃将轮齿根部的渐开线 齿廓切去，这种现象称为根切现象。 根切后轮齿弯曲强度降低，重合度减小，对传动很不利，因此应当避 免根切。 2、 最少齿数 成法加工渐开线齿轮时，是否产生根切取决于被切齿轮的齿数多 少。我们把不产生根切现象的极限齿数称为最少齿数。 用标准齿条刀具切制标准渐开线齿轮而不发生根切， 被切齿轮的最少齿 数为： Zmin ＝2ha ／sin2α 当α ＝20°, ha ＝1 时, Zmin ＝17； 当α ＝20°, ha ＝0.8 时, Zmin ＝14。 三、变位齿轮及基本特点 由齿轮加工原理可知， 当齿条插刀的中线与被切齿轮的分度圆相切时， 加工出标准齿轮。若齿条刀具的中线与被切齿轮的分度圆不相切时，则加 工出变位齿轮。 刀具中线相对于加工标准齿轮时移动的距离称为变位置，用 Xm 表示。 其中 m 为齿轮的模数，Ｘ称为变位系数。当刀具离移被切齿轮中心时，Ｘ 取正值，称正变位，当刀具移近被切齿轮中心时，Ｘ为负值，称为负变位。 两个特点： 1．不论是正变位还是负变位，刀具变位后的节线与齿轮的分度圆相切 批量和精度要求较 高的场合
实验二渐开线齿轮齿廓范成加工原理
实验二 渐开线齿轮齿廓范成加工原理一、概述范成加工是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。
在一对渐开线齿轮中，若把其中一个齿轮（或齿条）制成具备切削能力的刀具，另一齿轮为尚未切齿的齿轮毛坯，用刀具加工齿轮时，毛坯与刀具按固定的传动比作对滚切削运动，就可以切出与刀具共轭的具有渐开线齿廓的齿轮。
用范成法原理进行切齿加工的主要方法及刀具：1.插齿 （1）齿轮插刀 插齿加工相当于把一对互相啮合的齿轮中的一个齿轮磨制出有前、后角、形成切削刃的齿轮插刀，另一齿轮为齿轮毛坯，齿轮插刀的模数和压力角与被加工齿轮相同。
插齿时，插刀与毛坯像一对齿轮传动那样，以一定传动比转动，同时插刀沿轮坯轴线的平行方向做上下往复切削运动。
轮齿的齿廓是由刀刃在切削运动中所占据的一系列位置的包络形成的。
为了切出全齿高，插刀还有沿轮坯径向进给运动，同时，插刀返回时，轮坯还应有让刀运动，以避免刀刃碰伤齿面。
齿轮插刀多用来加工内齿轮、双联或多联型齿轮上的小齿轮（见图2-1）。
（2）齿条插刀当齿轮的基圆直径趋于无穷大时，它的齿形由渐开线变成斜直线，此时齿轮成为具有直线齿廓的齿条。
若将齿条磨出刀刃来做成齿条插刀，并且顶部比传动用的齿条高出c *m （以便切出传动时的径向间隙），让这把齿条插刀与一个齿轮毛坯强按一定的传动比传动，这就是齿条插刀加工齿轮的范成运动情况。
在实际加工中，齿条插刀还要做上、下往复的切削运动，这样，齿条刀具刀刃的一系列直线轮廓即包络出齿轮的渐开线齿形。
2.滚齿齿条插刀虽然能够加工齿轮，但使用起来有一定的局限性，加工齿轮的直径较大时，刀具的长度有限。
所以，目前广泛采用滚齿法加工直、斜齿轮，滚齿用的齿轮滚图 2-1 齿轮插刀切齿刀形状似螺旋，如图2-2所示。
在螺旋体的圆周上开有若干条垂直于螺旋线的纵向斜槽，从而在与螺旋线相截的切面上形成切削刀。
对于阿基米德滚刀，其轴向截面为标准齿条，其模数和压力角与被加工齿轮相同。
渐开线齿轮的切齿原理
§1—4 渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮的加工方法：切削法、热轧法、铸造法和模锻法等。
生产中最常用的是切削法。
切削法按加工原理可分为 仿形法展成法（范成法）一、仿形法1．切齿原理：在铣床上用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形铣刀直接切出轮齿的齿形。
2．刀具种类及特点：成形刀具，刀具切削刃形状与被切齿轮齿槽形状相同 盘形铣刀指形铣刀3．加工特点：（1）生产率低：加工过程中是间断切削，只适用于单件、小批量生产。
（2）精度低①齿形误差：渐开线齿廓的形状由基圆的大小决定，而2cos αmz r b =，即使在m 和α相同的情况下，加工不同齿数z 的齿轮，就必须用不同的刀具。
但在实际中，为了减少铣刀数量，加工某一m 和α的齿轮，一般一套只有1～8号八把刀。
每号铣刀有它规定的铣齿范围，如表6-1所示。
铣刀的齿形曲线是按该范围内最小齿数的齿形设计和制造的，对其它齿数的齿轮，均存在着不同程度的齿形误差。
表6-1 铣刀刀号及其加工齿数范围②分齿误差（3）切齿方法简单（4）能在通用机床上加工。
不用专用机床，成本低。
二、展成法（范成法）1．切齿原理：展成法加工齿轮，就是两个具有渐开线齿廓的齿轮（或齿轮与齿条）的啮合过程，即把两啮合齿轮（齿轮与齿条或齿轮与齿轮）中的一个经开槽、淬火、刃磨等加工和处理转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和轮坯作严格的啮合运动。
在加工过程中，刀具在与轮坯啮合的各个位置，依次切去轮坯上的材料，留下刀具的齿廓外形。
轮坯上各渐开线齿廓外形的包络线，便形成被加工的渐开线齿廓外形。
（1）保证轮坯与刀具的节圆作纯滚动——展成运动（即轮坯与刀具，由机床保证按一对齿轮传动那样作定传动比转动。
）（2）刀具的刀刃具有渐开线齿廓2．加工方法：插齿、滚齿、剃齿、磨齿、珩齿等。
滚齿和插齿最常用，加工一般精度渐开线齿轮；剃齿、磨齿、珩齿属于精加工方法。
3．刀具种类及特点：齿轮插刀——是一个带有刀具角度的齿轮, 刀具顶部比正常齿高出m c *，以便切出径向间隙。
圆柱斜齿轮不根切的最少齿数
圆柱斜齿轮不根切的最少齿数在机械工程的世界里，圆柱斜齿轮可谓是一颗璀璨的明珠。
想象一下，它就像一位优雅的舞者，在齿轮的舞台上翩翩起舞，完美地传递着动力。
但是，嘿，你知道吗？要让这位舞者在舞台上尽情展现，必须有足够的“舞伴”。
这就引出了一个重要的问题：不根切的最少齿数到底是多少呢？这一点可真不能小觑。
让我们简单聊聊什么是“不根切”。
简单来说，这种情况就像你不想让你的舞者踩到自己的脚，而是要确保每个舞步都稳稳当当。
根切是指齿轮在加工过程中，切削过深，导致齿根部分变得脆弱，就像一个舞者的脚踝受了伤，无法再跳出优美的舞姿。
为了避免这种情况，设计时就得考虑齿数的问题。
齿数越少，根切的风险越高。
这就像你在拼图时，拼得越少，错位的可能性就越大。
究竟多少齿才算是“安全”的呢？很多工程师建议，至少得有17到20个齿。
这就像你找朋友聚会，不能只叫一两个，至少得有一群人才热闹嘛。
齿数少了，传动的稳定性就不够，齿轮间的啮合就会变得松松垮垮，动力传递就像一只掉了链子的自行车，蹬也蹬不动，真是心烦意乱。
想要达到最佳效果，还得考虑到齿轮的材料和制造精度。
材料越坚固，齿数可以适当减少，但不能小看了制造精度，细节决定成败，啮合不良可就得不偿失。
这就像烹饪，食材好不一定能做出美味的菜，如果火候没掌握好，那可就惨了。
记住，齿轮设计可不是随便糊弄的，得认真对待。
我们再聊聊齿轮的布局。
合理的布局可以让动力传递更加顺畅。
就像我们在排队，大家站得整整齐齐，才能快速通过。
如果每个人都东倒西歪，那排队的速度可想而知。
所以在设计斜齿轮时，合理安排齿数和角度，才能让齿轮间的配合如鱼得水。
斜齿轮的工作环境也会影响齿数的选择。
如果是在高负荷、高速的环境下，齿数就得相应增加，以防止因摩擦过大而造成的磨损。
这就像在跑步比赛中，有的人喜欢慢慢跑，有的人则是风驰电掣，竞争压力大时，装备可得升级，才能立于不败之地。
我们也不能忽视润滑的重要性。
润滑就像舞者的护膝，减少摩擦，保护关节。
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齿轮毛坯
齿条刀具
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连续动画：按键不松手， 点动：单击键
模数：m=14 齿数： z=8
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完整的渐开线