一、滾齒
（一）滾齒的原理及工藝特點
滾齒是齒形加工方法中生產率較高、應用最廣的一種加工方法。在滾齒機上用齒輪滾刀加工齒輪的原理，相當于一對螺旋齒輪作無側隙強制性的嚙合，見圖9-24所示。滾齒加工的通用性較好,既可加工圓柱齒輪，又能加工蝸輪；既可加工漸開線齒形，又可加工圓弧、擺線等齒形；既可加工大模數齒輪，大直徑齒輪。
滾齒可直接加工8~9級精度齒輪，也可用作7 級以上齒輪的粗加工及半精加工。滾齒可以獲得較高的運動精度，但因滾齒時齒面是由滾刀的刀齒包絡而成，參加切削的刀齒數有限，因而齒面的表面粗糙度較粗。為了提高滾齒的加工精度和齒面質量，宜將粗精滾齒分開。
（二）滾齒加工質量分析
1.影響傳動精度的加工誤差分析
影響齒輪傳動精度的主要原因是在加工中滾刀和被切齒輪的相對位置和相對運動發生了變化。相對位置的變化(幾何偏心)產生齒輪的徑向誤差；相對運動的變化(運動偏心)產生齒輪的切向誤差。
(1)齒輪的徑向誤差齒輪徑向誤差是指滾齒時，由于齒坯的實際回轉中心與其基準孔中心不重合，使所切齒輪的輪齒發生徑向位移而引起的周節累積公差，如圖9—4所示。
齒輪的徑向誤差一般可通過測量齒圈徑向跳動△Fr反映出來。切齒時產生齒輪徑向誤差的主要原因如下：
①調整夾具時，心軸和機床工作臺回轉中心不重合。
②齒坯基準孔與心軸間有間隙，裝夾時偏向一邊。
③基準端面定位不好，夾緊后內孔相對工作臺回轉中心產生偏心。
(2)齒輪的切向誤差齒輪的切向誤差是指滾齒時，實際齒廓相對理論位置沿圓周方向(切向)發生位移，如圖9-5所示。當齒輪出現切向位移時，可通過測量公法線長度變動公差△Fw來反映。
切齒時產生齒輪切向誤差的主要原因是傳動鏈的傳動誤差造成的。在分齒傳動鏈的各傳動元件中，對傳動誤差影響最大的是工作臺下的分度蝸輪。分度蝸輪在制造和安裝中與工作臺回轉中心不重合（運動偏心），使工作臺回轉中發生轉角誤差，并復映給齒輪。其次，影響傳動誤差的另一重要因素是分齒掛輪的制造和安裝誤差，這些誤差也以較大的比例傳遞到工作臺上。
2.影響齒輪工作平穩性的加工誤差分析
影響齒輪傳動工作平穩性的主要因素是齒輪的齒形誤差△ff和基節偏差△fpb。齒形誤差會引起每對齒輪嚙合過程中傳動比的瞬時變化；基節偏差會引起一對齒過渡到另一對齒嚙合時傳動比的突變。齒輪傳動由于傳動比瞬時變化和突變而產生噪聲和振動，從而影響工作平穩性精度。 滾齒時，產生齒輪的基節偏差較小，而齒形誤差通常較大。下面分別進行討論。
(1)齒形誤差
齒形誤差主要是由于齒輪滾刀的制造刃磨誤差及滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此在滾刀的每一轉中都會反映到齒面上。常見的齒形誤差有如圖9-6所示的各種形式。圖a為齒面出棱、圖b為齒形不對稱、圖c為齒形角誤差、圖d為齒面上的周期性誤差、圖e為齒輪根切。
由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開線，使齒輪傳動中瞬時傳動比不穩定，影響齒輪的工作平穩性。
(2)基節極限偏差滾齒時，齒輪的基節極限偏差主要受滾刀基節偏差的影響。滾刀基節的計算式為：
pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0
式中：pb0――滾刀基節；
pn0――滾刀法向齒距；
pt0――滾刀軸向齒距；
α0――滾刀法向齒形角；
λ0――滾刀分度圓螺旋升角，一般很小，因此cosλ0≈1。
由上式可見，為減少基節偏差，滾刀制造時應嚴格控制軸向齒距及齒形角誤差，同時對影響齒形角誤差和軸向齒距誤差的刀齒前刀面的非徑向性誤差也要加以控制。
3.影響齒輪接觸精度的加工誤差分析
齒輪齒面的接觸狀況直接影響齒輪傳動中載荷分布的均勻性。滾齒時，影響齒高方向的接觸精度的主要原因是齒形公差△ff和基節極限偏差△fpb。影響齒寬方向的接觸精度的主要原因是齒向公差△Fβ。產生齒向公差的主要原因：
（1）滾齒機刀架導軌相對于工作臺回轉軸線存在平行度誤差，如9―7所示。
（2）齒坯裝夾歪斜 由于心軸、齒坯基準端面跳動及墊圈兩端面不平行等引起的齒坯安裝歪斜，會產生齒向誤差，如圖9－8所示。
（3）滾切斜齒輪時，除上述影響因素外，機床差動掛輪計算的誤差，也會影響齒輪的齒向誤差。
4.提高滾齒生產率的途徑
（1）高速滾齒
近年來，我國已開始設計和制造高速滾齒機，同時生產出鋁高速鋼（MO5Al）滾刀。滾齒速度由一般v=30m/min提高到v=100m/min以上，軸向進給量 f=1.38mm/r～2.6mm/r，使生產率提高25%。
國外用高速鋼滾刀滾齒速度已提高到100 m/min～150 m/min；硬質合金滾刀已試驗到400 m/min以上。總之，高速滾齒具有一定的發展前途。
（2）采用多頭滾刀可明顯提高生產率，但加工精度較低，齒面粗糙，因而多用于粗加工中。當齒輪加工精度要求較高時，可采用大直徑滾刀，使參加展成運動的刀齒數增加，加工齒面粗糙度較細。
（3）改進滾齒加工方法
a．多件加工 將幾個齒坯串裝在心軸上加工，可以減少滾刀對每個齒坯的切入切出時間及裝卸時間。
b.采用徑向切入 滾齒時滾刀切入齒坯的方法有兩種：徑向切入和軸向切入。徑向切入比軸向切入行程短，可節省切入時間，對大直徑滾刀滾齒時尤為突出。
c.采用軸向竄刀和對角滾齒 滾刀參與切削的刀齒負荷不等，磨損不均，當負荷最重的刀齒磨損到一定程度時，應將滾刀沿其軸向移動一段距離（即軸向竄刀）后繼續切削，以提高刀具的使用壽命。
對角滾齒是滾刀在沿齒坯軸向進給的同時，還沿滾刀刀桿軸向連續移動，兩種運動的合成，使齒面形成對角線刀痕，不僅降低了齒面粗糙度，而且使刀齒磨損均勻，提高了刀具的使用壽命和耐用度，如圖9－9所示。
二、插齒
（一）插齒原理及運動
1．插齒原理
從插齒過程的原理上分析，如圖9－10所示，插齒刀相當于一對軸線相互平行的圓柱齒輪相嚙合。插齒刀實質上就是一個磨有前后角并具有切削刃的齒輪。
2．插齒的主要運動有：
（1）切削運動 插齒刀的上、下往復運動。
（2）分齒展成運動 插齒刀與工件之間應保持正確的嚙合關系。插齒刀往復一次，工件相對刀具在分度圓上轉過的弧長為加工時的圓周進給量，故刀具與工件的嚙合過程也就是圓周進給過程。
（3）徑向進給運動 插齒時，為逐步切至全齒深，插齒刀應有徑向進給量fr。
（4）讓刀運動 插齒刀作上下往復運動時，向下是切削行程。為了避免刀具擦傷已加工的齒面并減少刀齒的磨損，在插齒刀向上運動時，工作臺帶動工件退出切削區一段距離（徑向）。插齒刀工作行程時，工作臺再恢復原位。
(二)插齒的工藝特點
插齒和滾齒相比，在加工質量，生產率和應用范圍等方面都有其特點。
1.插齒的加工質量
（1）插齒的齒形精度比滾齒高 滾齒時，形成齒形包絡線的切線數量只與滾刀容屑槽的數目和基本蝸桿的頭數有關，它不能通過改變加工條件而增減；但插齒時，形成齒形包絡線的切線數量由圓周進給量的大小決定，并可以選擇。此外，制造齒輪滾刀時是近似造型的蝸桿來替代漸開線基本蝸桿，這就有造形誤差。而插齒刀的齒形比較簡單，可通過高精度磨齒獲得精確的漸開線齒形。所以插齒可以得到較高的齒形精度。
（2）插齒后齒面的粗糙度比滾齒細 這是因為滾齒時，滾刀在齒向方向上作間斷切削，形成如圖9－11a所示的魚鱗狀波紋；而插齒時插齒刀沿齒向方向的切削是連續的，如圖9－11b所示。所以插齒時齒面粗糙度較細。
（3）插齒的運動精度比滾齒差 這是因為插齒機的傳動鏈比滾齒機多了一個刀具蝸輪副，即多了一部分傳動誤差。另外，插齒刀的一個刀齒相應切削工件的一個齒槽，因此，插齒刀本身的周節累積誤差必然會反映到工件上。而滾齒時，因為工件的每一個齒槽都是由滾刀相同的2～3圈刀齒加工出來，故滾刀的齒距累積誤差不影響被加工齒輪的齒距精度，所以滾齒的運動精度比插齒高。
（4）插齒的齒向誤差比滾齒大 插齒時的齒向誤差主要決定于插齒機主軸回轉軸線與工作臺回轉軸線的平行度誤差。由于插齒刀工作時往復運動的頻率高，使得主軸與套筒之間的磨損大，因此插齒的齒向誤差比滾齒大。
所以就加工精度來說，對運動精度要求不高的齒輪，可直接用插齒來進行齒形精加工，而對于運動精度要求較高的齒輪和剃前齒輪（剃齒不能提高運動精度），則用滾齒較為有利。
2．插齒的生產率 切制模數較大的齒輪時，插齒速度要受到插齒刀主軸往復運動慣性和機床剛性的制約；切削過程又有空程的時間損失，故生產率不如滾齒高。只有在加工小模數、多齒數并且齒寬較窄的齒輪時，插齒的生產率才比滾齒高。.
3．滾插齒的應用范圍：
（1）加工帶有臺肩的齒輪以及空刀槽很窄的雙聯或多聯齒輪，只能用插齒。這是因為：插齒刀“切出”時只需要很小的空間，而滾齒則滾刀會與大直徑部位發生干涉。
（2）加工無空刀槽的人字齒輪，只能用插齒；
（3）加工內齒輪，只能用插齒。
（4）加工蝸輪，只能用滾齒。
（5）加工斜齒圓柱齒輪，兩者都可用。但滾齒比較方便。插制斜齒輪時，插齒機的刀具主軸上須設有螺旋導軌，來提供插齒刀的螺旋運動，并且要使用專門的斜齒插齒刀，所以很不方便。
（三）提高插齒生產率的途徑
1.提高圓周進給量可減少機動時間，但圓周進給量和空行程時的讓刀量成正比，因此，必須解決好刀具的讓刀問題。
2.挖掘機床潛力增加往復行程次數，采用高速插齒。
有的插齒機每分鐘往復行程次數可達1200～1500次/min，最高的可達到2500次/min。比常用的提高了3～4倍，使切削速度大大提高，同時也能減少插齒所需的機動時間。
3.改進刀具參數，提高插齒刀的耐用度，充分發揮插齒刀的切削性能。如采用W18Cr4V插齒刀，切削速度可達到60m/min；加大前角至15°，后角至9°，可提高耐用度3倍；在前刀面磨出1～1.5 mm寬的平臺，也可提高耐用度30%左右。
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