第一节　滚刀

一、齿轮滚刀

（一）齿轮滚刀的特点

齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具，在齿轮制造中应用很广泛，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。其加工齿轮的范围很大，模数0.1～40mm的齿轮均可用滚刀加工。

图6-1是用齿轮滚刀加工齿轮的工作原理图。滚刀轴线与工件断面倾斜一个角度ψ 。滚刀的旋转运动为主运动。加工直齿轮时，滚刀每转一转，工件转过一个齿（当滚刀为单头时）或数个齿（当滚刀为多头时），以形成展成运动，即圆周进给运动。为了要在齿轮的全齿宽上切出齿形，滚刀还需有沿齿轮轴线方向的进给运动。切斜齿轮时，除上述运动外还需给工件一个附加的转动。

滚刀属于比较昂贵的金属切削刀具，要求具有高的红硬性、耐磨性，所以淬火温度比较高，但比车刀略低，常在1225～1230℃，580～620℃分级，组织金相级别9.5～10级。第一次回火宜用350～380℃或二次贝氏体处理，然后再进行550℃×1h的高温回火3次，过热1～2级，甚至3级，终极组织硬度可达65HRC以上。

（二）齿轮滚刀的分类

如图6-2所示，齿轮滚刀按结构不同，可分为整体滚刀和镶齿滚刀两种。按用途可分为粗加工滚刀和精加工滚刀，按滚刀切削部分材料可分为高速钢滚刀和硬质合金滚刀；根据滚刀螺纹头数多少可分为单头滚刀和多头滚刀。此外，根据被加工工件的特点，还可对齿轮滚刀的结构和滚刀齿形几何形状做出各种各样的改进，典型的有小压力角滚刀、波形刃滚刀、不等齿高速滚刀、全切式滚刀等。以及刮前齿轮滚刀、磨前齿轮滚刀和剃前齿轮滚刀。后两种的刀齿较窄，使滚切到深度后，工件的齿厚还有磨齿或剃齿的余量。

1.整体高速钢齿轮滚刀

中、小模数滚刀都做成整体结构，如图6-3所示。整体高速钢齿轮基本型式分为两种，Ⅰ型适用于JB3327-78《高精度齿轮滚刀》所规定的AAA级滚刀及GB6084-85《齿轮滚刀》所规定的AA级滚刀；Ⅱ型适用于GB6084-85所规定的AA、A、B、C四种精度的滚刀。整体高速钢齿轮滚刀做成单头、右旋、零度前角、直槽。

2.镶片齿轮滚刀

大模数和中模数滚刀可做成镶片结构，一方面节省高速钢，同时还可以保证刀片的热处理性能，使滚刀耐用度提高。由于锻造和热处理工艺的不断改进，模数20以上的镶片齿轮滚刀逐步被整体高速钢齿轮滚刀替代。

（1）镶片齿轮滚刀 图6-4是模数为9～40mm的镶片齿轮滚刀，其做成单头、右旋、零度前角、直槽，精度等级为AA、A、B，其齿形检验应采用渐开线基本蜗杆。

（2）正前角镶片齿轮滚刀 图6-5是模数为9～40mm的正前角镶片齿轮滚刀，其作成单头、右旋、顶圆处前角为7°、直槽，其齿形检验应采用渐开线基本蜗杆。

3.带切削锥滚刀

切削螺旋角较大的斜齿齿轮时，滚刀轴线倾斜角较大，滚刀在不平面的投影长度缩短，滚刀切入齿坯的前几个齿承受过大的过载负荷，为使滚刀工作刀齿之间的负荷分配均匀些，当被加工齿轮螺旋角大于20°时，应在滚刀的一端加工出切削锥。切削锥的部位应根据被切齿轮的螺旋方向，滚刀的螺旋方向及滚切齿轮时的进给方向而定。

4.波形刃高效率粗切齿轮滚刀

粗滚齿时切削的形状变化大，引起切削力变化大，造成机床振动，限制了粗滚齿的生产效率。滚刀齿形铲磨成波形刃后可以把切屑切下，切屑形状变化小，切削力变化小，机床振动小，可以提高切削用量，在切削中硬齿面齿轮时效果更加显著。波深0.8～1.2mm，波距7～12mm，波纹和直面要圆滑连接，避免尖角。波形结构常采用的有以下几种：

（1）全波纹型，波纹前后交错，如图6-6所示。

（2）隔排有波纹型，波纹不交错，如图6-7所示。

（3）带修光齿型，波纹前后不交错，如图6-8所示。

5.机夹、粘结大模数齿轮滚刀

大模数镶片齿轮滚刀，刀片重量大，需要大截面的高速工具钢锻造，而高速工具钢原材料的碳化物偏析随着截面的增加而增高，碳化物偏析高，不但用它制造的刀片耐用度低，而且在锻造、热处理、磨削加工，以及在使用过程中很容易出现裂纹，故使大模数镶片齿轮滚刀价格昂贵，质量不高。机夹、粘结大模数齿轮滚刀克服了上述缺点，把一排一条刀片改变成一齿一个刀片，可用小截面高速工具钢制造大模数齿轮滚刀。

6.多头齿轮滚刀

使用多头齿轮滚刀，可以明显提高滚齿生产效率，特别在滚切齿数多的斜齿轮时效果更加明显，使用与齿轮螺旋方向一致的多头滚刀时，刀架的转角比用相近直径单头滚刀要小，所以滚刀边齿的负荷也会减轻些，因此，中、小模数的多头滚刀在粗滚齿中广泛应用。滚刀头数通常采用2～3头。

随着滚刀头数的增加，切削负荷相应加大，而包络一个齿面的切削次数成比例的减少。为了提高滚刀的刚性和减少被切齿轮面的棱度，滚刀外径和孔径需相应增大，圆周齿数也应增多。还应注意：

（1）当被切齿轮齿数z2与滚刀头数z1互为质数时，滚刀圆周齿数zk与头数z1也应互为质数。这样，齿轮在滚切时滚刀的制造误差不会全部反映到齿轮上去，对提高齿轮精度有利。

（2）当齿轮齿数z2与滚刀头数z1有公因数时，滚刀圆周齿数zk也应当被滚刀头数z1整除，或有公因数，这是因为若滚刀圆周齿数不能被滚刀头数整除时，如果一个齿对准齿轮中心，则其他头的任何一齿都不能对准齿轮中心，结果造成其他齿滚出来不对称。由于多头滚刀滚齿包络齿数少，这种不对称性产生的误差往往甚为可观。在这种情况下使用多头滚刀粗滚齿，应适当的考虑滚齿留量。

（未完待续）

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