三种常用齿轮制齿工艺

在机电一体化的时代，任何机器设备的运转都离不开驱动技术，这里的驱动包含了电机，齿轮，皮带，链轮等等装置和设备。

1

引子

齿轮作为驱动链中至关重要的一环，以其及其复杂的制造工艺成为了机械行业乃至整个工业的标志符号。小到手表，大到轮船，齿轮的身影无处不在。

齿轮依靠齿的啮合进行传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的质量。

随着现代科技工业的发展，高精度渐开线硬齿面齿轮已成为齿轮发展的主要方向。目前工业上用硬齿面齿轮常见的加工工艺主要有以下三种：

1. 毛坯—机加工—滚（插）齿—热处理—精滚/硬刮削

2. 毛坯—机加工—滚（插）齿—热处理—磨齿

3. 毛坯—机加工—滚（插）齿—剃齿—热处理—（珩齿）

今天我们就来简单了解一下这三种工艺中涉及到的滚齿、插齿和剃齿三种工艺及其刀具设备。

2

滚齿

滚刀及其制齿原理

滚切齿轮属于展成法，其所用到的刀具为滚刀（如上图所示），滚刀与被加工齿轮相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合。

滚齿生产率较高，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；同时也可加工大模数齿轮，大直径齿轮。因而滚齿是目前应用最广的一种齿轮加工方法。

齿轮在滚齿设备上加工示意图

3

插齿

用插齿刀按展成法或成形法加工内、外齿轮或齿条等的齿面称为插齿。

插齿刀及其制齿原理

插齿通常被用来加工带有台肩的齿轮以及空刀槽很窄的双联或多联齿轮， 人字齿轮，内齿轮等，而这些类型的齿轮通常采用滚齿很难实现。

插齿的齿形精度和表面粗糙度比滚齿好，但齿向精度及运动精度不及滚齿。生产效率也比滚齿差。

用插齿刀加工双联齿轮及内齿轮

在插齿机上制齿示意图

4

剃齿

剃齿加工是根据一对螺旋角不等的螺旋齿轮啮合的原理，利用剃齿刀与齿轮工件的啮合传动，从齿轮工件的齿面切削去微小的加工余量，进行剃削。剃齿刀与被切齿轮的轴线空间交叉一个角度，它们的啮合为无侧隙双面啮合的自由展成运动。剃齿加工属于齿轮的精加工，但只能用于非淬硬的齿轮（硬度小于35HRC），通过剃齿加工通常能提高齿轮精度一个等级。

在啮合传动中，由于轴线交叉角“γ”的存在，齿面间沿齿向产生相对滑移，此滑移速度即为剃齿加工的切削速度。剃齿刀的齿面开槽而形成刀刃，通过滑移速度将齿轮齿面上的加工余量切除。由于是双面啮合，剃齿刀的两侧面都能进行切削加工，但由于两侧面的切削角度不同，一侧为锐角，切削能力强；另一侧为钝角，切削能力弱，以挤压擦光为主，故对剃齿质量有较大影响。为使齿轮两侧获得同样的剃削条件，则在剃削过程中，剃齿刀做交替正反转运动。

与滚齿和插齿不同的是，齿轮工件和剃齿刀之间只有齿面啮合，两者的轴之间没有机械的联系，互相之间自由旋转，通常是由剃齿刀带动齿轮转动完成剃削。

剃齿机对齿轮进行精加工示意图