?齒輪滾刀是按展成法加工齒輪的刀具，在齒輪制造中應(yīng)用很廣泛，可以用來(lái)加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪。其加工齒輪的范圍很大，模數(shù)0.1～40mm的齒輪均可用滾刀加工。
（本篇選自《數(shù)控刀具選用指南》第六章第一節(jié)（一）齒輪滾刀）
（一）齒輪滾刀的特點(diǎn)
圖6-1是用齒輪滾刀加工齒輪的工作原理圖。滾刀軸線與工件斷面傾斜一個(gè)角度ψ。滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。加工直齒輪時(shí)，滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒（當(dāng)滾刀為單頭時(shí)）或數(shù)個(gè)齒（當(dāng)滾刀為多頭時(shí)），以形成展成運(yùn)動(dòng)，即圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為了要在齒輪的全齒寬上切出齒形，滾刀還需有沿齒輪軸線方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。切斜齒輪時(shí)，除上述運(yùn)動(dòng)外還需給工件一個(gè)附加的轉(zhuǎn)動(dòng)。
滾刀屬于比較昂貴的金屬切削刀具，要求具有高的熱硬性、耐磨性，所以淬火溫度比較高，但比車刀略低，常在1225～1230℃，580～620℃分級(jí)，組織金相級(jí)別9.5～10級(jí)。第一次回火宜用350～380℃或二次貝氏體處理，然后再進(jìn)行550℃×1h的高溫回火3次，過(guò)熱1～2級(jí)，甚至3級(jí)，終極組織硬度可達(dá)65HRC以上。
（二）齒輪滾刀的分類
如圖6-2所示，齒輪滾刀按結(jié)構(gòu)不同，可分為整體滾刀和鑲齒滾刀兩種。按用途可分為粗加工滾刀和精加工滾刀，按滾刀切削部分材料可分為高速鋼滾刀和硬質(zhì)合金滾刀；根據(jù)滾刀螺紋頭數(shù)多少可分為單頭滾刀和多頭滾刀。此外，根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)，還可對(duì)齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)和滾刀齒形幾何形狀做出各種各樣的改進(jìn)，典型的有小壓力角滾刀、波形刃滾刀、不等齒高速滾刀、全切式滾刀等，以及刮前齒輪滾刀、磨前齒輪滾刀和剃前齒輪滾刀。后兩種的刀齒較窄，使?jié)L切到深度后，工件的齒厚還有磨齒或剃齒的余量。
1.整體高速鋼齒輪滾刀 中、小模數(shù)滾刀都做成整體結(jié)構(gòu)，如圖6-3所示。整體高速鋼齒輪基本形式分為兩種，Ⅰ型適用于JB/T3227-2013《高精度齒輪滾刀 通用技術(shù)條件》所規(guī)定的3A級(jí)滾刀及GB/T6084-2016《齒輪滾刀 通用技術(shù)條件》所規(guī)定的2A級(jí)滾刀；Ⅱ型適用于GB/T6084-2016所規(guī)定的2A、A、B、C四種精度的滾刀。整體高速鋼齒輪滾刀做成單頭、右旋、零度前角、直槽形式。
2.鑲片齒輪滾刀 大模數(shù)和中模數(shù)滾刀可做成鑲片結(jié)構(gòu)，一方面節(jié)省高速鋼，同時(shí)還可以保證刀片的熱處理性能，使?jié)L刀壽命提高。由于鍛造和熱處理工藝的不斷改進(jìn)，模數(shù)20mm以上的鑲片齒輪滾刀逐步被整體高速鋼齒輪滾刀替代。
（1）鑲片齒輪滾刀：圖6-4是模數(shù)為9～40mm的鑲片齒輪滾刀，其做成單頭、右旋、零度前角、直槽形式，精度等級(jí)為2A、A、B，其齒形檢驗(yàn)應(yīng)采用漸開(kāi)線基本蝸桿。
（2）正前角鑲片齒輪滾刀：圖6-5是模數(shù)為9～40mm的正前角鑲片齒輪滾刀，其作成單頭、右旋、頂圓處前角為7°、直槽，其齒形檢驗(yàn)應(yīng)采用漸開(kāi)線基本蝸桿。
3.帶切削錐滾刀 切削螺旋角較大的斜齒齒輪時(shí)，滾刀軸線傾斜角較大，滾刀在不同平面的投影長(zhǎng)度縮短，滾刀切入齒坯的前幾個(gè)齒承受過(guò)大的過(guò)載負(fù)荷，為使?jié)L刀工作刀齒之間的負(fù)荷分配均勻些，當(dāng)被加工齒輪螺旋角大于20°時(shí)，應(yīng)在滾刀的一端加工出切削錐。切削錐的部位應(yīng)根據(jù)被切齒輪的螺旋方向，滾刀的螺旋方向及滾切齒輪時(shí)的進(jìn)給方向而定。
4.波形刃高效率粗切齒輪滾刀 粗滾齒時(shí)切屑的形狀變化大，引起切削力變化大，造成機(jī)床振動(dòng)，限制了粗滾齒的生產(chǎn)效率。滾刀齒形鏟磨成波形刃后可以把切屑切下，切屑形狀變化小，切削力變化小，機(jī)床振動(dòng)小，可以提高切削用量，在切削硬齒面齒輪時(shí)效果更加顯著。波深0.8～1.2mm，波距7～12mm，波紋和直面要圓滑連接，避免尖角。波形結(jié)構(gòu)常采用以下幾種：
（1）全波紋型，波紋前后交錯(cuò)，如圖6-6所示。
（2）隔排有波紋型，波紋不交錯(cuò)，如圖6-7所示。
（3）帶修光齒型，波紋前后不交錯(cuò)，如圖6-8所示。
5.機(jī)夾、粘接大模數(shù)齒輪滾刀 大模數(shù)鑲片齒輪滾刀，刀片重量大，需要大截面的高速工具鋼鍛造，而高速工具鋼原材料的碳化物偏析隨著截面的增加而增高，碳化物偏析高，不但用它制造的刀片壽命低，而且在鍛造、熱處理、磨削加工，以及在使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)裂紋，故使大模數(shù)鑲片齒輪滾刀價(jià)格昂貴，質(zhì)量不高。機(jī)夾、粘接大模數(shù)齒輪滾刀克服了上述缺點(diǎn)，把一排一條刀片改變成一齒一個(gè)刀片，可用小截面高速工具鋼制造大模數(shù)齒輪滾刀。
6.多頭齒輪滾刀 使用多頭齒輪滾刀，可以明顯提高滾齒生產(chǎn)率，特別在滾切齒數(shù)多的斜齒輪時(shí)效果更加明顯，使用與齒輪螺旋方向一致的多頭滾刀時(shí)，刀架的轉(zhuǎn)角比用相近直徑單頭滾刀要小，所以滾刀邊齒的負(fù)荷也會(huì)減輕些，因此，中、小模數(shù)的多頭滾刀在粗滾齒中廣泛應(yīng)用。滾刀頭數(shù)通常采用2～3頭。
隨著滾刀頭數(shù)的增加，切削負(fù)荷相應(yīng)加大，而包絡(luò)一個(gè)齒面的切削次數(shù)成比例地減少。為了提高滾刀的剛性和減少被切齒輪面的棱度，滾刀外徑和孔徑需相應(yīng)增大，圓周齒數(shù)也應(yīng)增多。還應(yīng)注意：
（1）當(dāng)被切齒輪齒數(shù)z2與滾刀頭數(shù)z1互為質(zhì)數(shù)時(shí)，滾刀圓周齒數(shù)zk與頭數(shù)z1也應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。這樣，齒輪在滾切時(shí)滾刀的制造誤差不會(huì)全部反映到齒輪上去，對(duì)提高齒輪精度有利。
（2）當(dāng)齒輪齒數(shù)z2與滾刀頭數(shù)z1有公因數(shù)時(shí)，滾刀圓周齒數(shù)zk也應(yīng)當(dāng)被滾刀頭數(shù)z1整除，或有公因數(shù)，這是因?yàn)楫?dāng)滾刀圓周齒數(shù)不能被滾刀頭數(shù)整除時(shí)，如果一個(gè)齒對(duì)準(zhǔn)齒輪中心，則其他頭的任何一齒都不能對(duì)準(zhǔn)齒輪中心，結(jié)果造成其他齒滾出來(lái)不對(duì)稱。由于多頭滾刀滾齒包絡(luò)齒數(shù)少，這種不對(duì)稱性產(chǎn)生的誤差往往甚為可觀。在這種情況下使用多頭滾刀粗滾齒，應(yīng)適當(dāng)?shù)乜紤]滾齒留量。
（三）齒輪滾刀的選用
齒輪滾刀精度等級(jí)分為：3A級(jí)、2A級(jí)、A級(jí)、B級(jí)和C級(jí)。輪齒精度在6級(jí)或6級(jí)以上時(shí)，應(yīng)采用3A級(jí)精度的滾刀加工。刮前、磨前和剃前滾刀的精度一般為A級(jí)和B級(jí)。齒輪滾刀精度等級(jí)與被加工齒輪精度如表6-1所示，刮削滾刀精度等級(jí)如表6-2所示。
齒輪滾刀選用注意要點(diǎn)如下：
（1）根據(jù)被加工齒輪的精度來(lái)選擇。7級(jí)精度及以上齒輪建議采用整體式滾刀，其他可以采用刀片式滾刀。
（2）根據(jù)被加工齒輪的硬度來(lái)選擇。如果齒坯硬度>300HBW，建議采用刀片式滾刀。
（3）根據(jù)齒輪批量和效率來(lái)選擇。如果批量大，且有較高的效率要求，則采用刀片式滾刀。