第四章_齒輪加工機床-zhl

1、第四章 齒輪加工機床 第一節(jié) 工作原理和 分類 齒廓表面發(fā)生線的生成方法 n軌跡法 n相切法 n成型法 n范成法 齒廓表面成形方法和所需成形運動 分析 n軌跡軌跡法：母線特殊齒形曲線，軌跡法成形； 導(dǎo)線直線，軌跡法成形。（線切割） n成型軌跡法：母線齒端截形曲線，成形法成形； 導(dǎo)線直線形，由軌跡法形成。（齒輪拉削） n范成軌跡法：母線漸開線形狀，范成法形成； 導(dǎo)線直線形，軌跡法需要一個成形運動，需要兩 個獨立的表面成形運動。（插齒機） n成型旋切法：母線漸開線形狀，由成型法形成； 導(dǎo)線直線形狀，由旋切法形成。（齒輪銑刀） n范成旋切法：母線漸開線形狀，范成法形成； 導(dǎo)線螺旋線，由旋切法形成。（

2、滾齒機） 表面成形方 法及所需成形 運動數(shù)目 母線成形方法 軌跡法 （T法） 旋切法 （R法） 成型法 （F法） 范成法 （G法） 導(dǎo) 線 形 成 方 法 軌跡法 （T法） T-T法 （2） F-T法 （1） G-T法 （2） 旋切法 （R法） F-R法 （2） G-R法 （2） 范成法 （G法） 齒輪加工機床的類型 n按照被加工齒輪種類不同，齒輪加工機床可 分為兩大類 n圓柱齒輪加工機床滾齒機、插齒機、車 齒機等 n錐齒輪加工機床加工直齒錐齒輪：刨齒 機、銑齒機、拉齒機；加工弧齒錐齒輪：銑 齒機；加工齒線形狀為延伸漸開線：錐齒輪 銑齒機。 1.精加工齒輪齒面：珩齒機、剃齒機和磨齒機 第二節(jié)

3、滾齒機的運 動分析 滾齒原理 n由一對交錯軸斜齒輪嚙合傳動原理演變而來 n將這對嚙合傳動副中的一個齒輪的齒數(shù)減少到幾個 或一個，螺旋角增大到很大（即螺旋升角很 小），它就成了蝸桿。再將蝸桿開槽并鏟背，就成 為齒輪滾刀。 滾齒時齒廓的成形方法是范成法，成形運動是滾刀 旋轉(zhuǎn)運動和工件旋轉(zhuǎn)運動組成的復(fù)合運動(B11+B12)， 為了得到所需的漸開線齒廓和齒輪齒數(shù)，滾齒時滾 刀和工件之間必須保持嚴(yán)格的相對運動關(guān)系，即當(dāng) 滾刀轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)時，工件應(yīng)該相應(yīng)地轉(zhuǎn)K/Z轉(zhuǎn)（K為滾 刀頭數(shù)，Z為工件齒數(shù)）。 加工直齒圓柱齒輪的傳動原理 三條傳動鏈，兩個獨立的成形運動。 范成運動傳動鏈漸開線齒廓的形成，靠滾刀 的旋轉(zhuǎn)

4、運動B11和工件的旋轉(zhuǎn)運動B12組成復(fù)合運 動 ；屬“內(nèi)聯(lián)系”傳動鏈。它們的運動聯(lián)系有嚴(yán) 格的傳動比要求，即滾刀轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，工件應(yīng)該相應(yīng)地 轉(zhuǎn)過一個齒（當(dāng)K=1，K為滾刀的頭數(shù)）。即復(fù) 合展成運動的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。 主運動傳動鏈屬“外聯(lián)系”傳動鏈。即從電 動機通過傳動件把運動和動力傳至范成運動傳動 鏈 ；即復(fù)合展成運動的外聯(lián)系傳動鏈。 軸向進給運動傳動鏈 形成直線導(dǎo)線的運動是 滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀（刀架）沿工件軸線方向的豎 直進給運動。即相切法形成直線導(dǎo)線所需要的直 線軌跡運動。 軸向進給運動傳動鏈為： 工件7 8uf910刀架升降絲杠刀架， 它是外聯(lián)系傳動鏈。 加工斜齒圓柱齒輪的傳動原理 四條傳動鏈，

5、2個獨立的成形運動。 范線運動傳動鏈 形成漸開線齒廓。即復(fù)合展成 運動的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。 主運動傳動鏈屬“外聯(lián)系”傳動鏈。即從電動機 通過傳動件把運動和動力傳至范成運動傳動鏈 。即 復(fù)合展成運動的外聯(lián)系傳動鏈。 “軸向進給”運動傳動鏈 產(chǎn)生復(fù)合螺旋軌跡運動的 外聯(lián)系傳動鏈，與滾切直齒圓柱齒輪時的軸向進給運 動相同。“軸向進給運動”傳動鏈為：工件910 uf1112刀架升降絲杠刀架，它是復(fù)合螺旋軌 跡運動的外聯(lián)系傳動鏈。 附加運動傳動鏈（差動鏈） 刀架（滾刀移動 A21）1213uy1415合成67ux 89工作臺工件附加轉(zhuǎn)動B22），以保證刀架沿工件 軸線方向移動一個螺旋線導(dǎo)程L時，工件附加轉(zhuǎn)1

6、轉(zhuǎn)， 形成螺旋線齒線。這條傳動鏈屬于復(fù)合螺旋軌跡運動 的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。 加工蝸輪的傳動原理 用蝸輪滾刀滾切蝸輪時，齒廓的形成方法及成形運動與 加工圓柱齒是相同的，但齒線是當(dāng)滾刀切至全齒深時， 在范成齒廓的同時形成的。滾切蝸輪需有范成運動，主 運動以及滾刀切入工件的切入進給運動。加工時，由滾 刀旋轉(zhuǎn)運動B11和工件旋轉(zhuǎn)運動B12范線齒廓的同時，還 應(yīng)由滾刀或工件沿工件徑向作切入進給運動A2，使?jié)L刀 從蝸輪齒頂逐漸切入至全齒深。A2運動停止，B11和B12運 動繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使工件再轉(zhuǎn)一周。采用這種方法加工蝸輪 時，滾刀的徑向切入進給由手動完成，主運動和范成運 動由機動完成。 滾刀的安裝滾刀的安裝 滾

7、滾直齒圓柱齒輪時直齒圓柱齒輪時，要求在切削部位滾刀的螺旋線方，要求在切削部位滾刀的螺旋線方 向與工件齒長（齒槽）方向一致，這是沿齒向進給切向與工件齒長（齒槽）方向一致，這是沿齒向進給切 出全齒長的條件。出全齒長的條件。加工前要調(diào)整滾刀的安裝角。 滾刀 位于工件前面，滾刀的螺旋升角為，從幾何關(guān)系可 知，滾刀安裝角 = 圖 螺旋滾刀加工直齒圓柱齒輪安裝角 a)右旋滾刀滾切直齒輪 b)左旋滾刀滾切直齒輪 用螺旋滾刀加工斜齒圓柱齒輪時用螺旋滾刀加工斜齒圓柱齒輪時，滾刀安裝角的調(diào)滾刀安裝角的調(diào) 整要保證滾刀在切削點處的螺旋線方向應(yīng)與被加工齒整要保證滾刀在切削點處的螺旋線方向應(yīng)與被加工齒 輪齒槽方向一致輪

8、齒槽方向一致 。由于滾刀和工件的螺旋方向都有 左、右方向之分，則它們之間共有四種不同的組合。 滾刀安裝角： = 被加工齒輪螺旋角； 滾刀的螺旋升角。 當(dāng)被加工的斜齒輪與滾刀的螺旋線方向相反時取當(dāng)被加工的斜齒輪與滾刀的螺旋線方向相反時取“+”+” 號，方向相同時取號，方向相同時取“”號。號。 滾切斜齒輪時，應(yīng)盡量采用與工件螺旋方向相同的滾切斜齒輪時，應(yīng)盡量采用與工件螺旋方向相同的 滾刀，使?jié)L刀安裝角較小，有利于提高機床運動平穩(wěn)滾刀，使?jié)L刀安裝角較小，有利于提高機床運動平穩(wěn) 性及加工精度。性及加工精度。 工件的附加轉(zhuǎn)動方向工件的附加轉(zhuǎn)動方向 n滾刀在位置滾刀在位置I時，切削點在時，切削點在a點。滾

9、刀下降點。滾刀下降f 到到 達位置達位置時，需要切削的是時，需要切削的是b點而不是點而不是b點。如點。如 果用右旋滾刀切削右旋齒輪，則工件應(yīng)比切直果用右旋滾刀切削右旋齒輪，則工件應(yīng)比切直 齒時多轉(zhuǎn)一些，切左旋齒輪，則應(yīng)少轉(zhuǎn)一些以齒時多轉(zhuǎn)一些，切左旋齒輪，則應(yīng)少轉(zhuǎn)一些以 便滾刀到達需要切削的便滾刀到達需要切削的b點。用右旋滾刀時，點。用右旋滾刀時， 刀架向下移動螺旋線導(dǎo)程刀架向下移動螺旋線導(dǎo)程S， 工件應(yīng)多轉(zhuǎn)工件應(yīng)多轉(zhuǎn)(右旋右旋 齒輪齒輪)或少轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)(左旋齒輪左旋齒輪)1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 。 第三節(jié) YC3150滾齒機 YC3180結(jié)構(gòu)組成 n兩端件兩端件: 電動機電動機 滾刀主軸滾刀主軸 n計算位移：計

10、算位移： 1500(r/min) n(r/min) n兩端件兩端件: 滾刀主軸滾刀主軸 工件工件 n計算位移：計算位移： 1 1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) k/zk/z轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 鎖住鎖住 i合成合成=1 n兩端件兩端件: 工作臺工作臺 滾刀架滾刀架 n計算位移：計算位移： 1 1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) f (mm)f (mm) n兩端件兩端件: 滾刀架滾刀架 工作臺工作臺 n計算位移：計算位移： T T 1 r1 r 錐齒輪差動機構(gòu)錐齒輪差動機構(gòu) 系桿主動，恒星輪被動系桿主動，恒星輪被動 i合成合成=2 n兩端件兩端件: 滾刀主軸滾刀主軸 工件工件 n計算位移：計算位移： 1 1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) k/zk/z轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 不鎖住不鎖住 從恒星輪輸入，從另一

11、恒星輪輸出從恒星輪輸入，從另一恒星輪輸出 i合成合成=-1 掛輪架加一惰輪掛輪架加一惰輪 第四節(jié) 傳動鏈換置 器官的布置 傳動鏈換置器官的布置 第五節(jié) 其他齒輪加 工機床的運動分析 插插 齒齒 機機 n常用的圓柱齒輪加工機床:滾齒機 插齒機 n插齒機主要用于: 加工直齒圓柱齒輪 特別是內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪多聯(lián)齒輪 n加工原理：一對圓柱齒輪的嚙合: 插齒機 （一） 插齒原理 n插齒刀插齒刀實質(zhì)上是一個齒輪 端面磨有前角 齒頂及齒側(cè)均磨有后角 插齒機的主運動 n主運動插齒刀沿其軸線（工件的軸線） 所作的直線往復(fù)運動。 n立式插齒機上，刀具垂直向下時為工作行 程，向上為空行程。 n切削速度v（mm

12、in）及行程長度L（mm） 已確定，則插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)： n刀= 1000v/2L n主運動主運動插齒刀沿工件軸向作直線 往復(fù)運動 n在刀具與工件輪坯作“無間隙嚙合運 動”過程中，在輪坯上漸漸切出齒廓。 n加工過程中，刀具每往復(fù)一次，僅切 出工件齒槽的一小部份，齒廓曲線是 在插齒刀刀刃多次相繼切削中，由刀 刃各瞬時位置的包絡(luò)線所形成的。 范成運動 n加工過程中，插齒刀和工件輪坯應(yīng)保持一 對圓柱齒輪的嚙合運動關(guān)系 n 插齒刀 工件 轉(zhuǎn)1個齒 轉(zhuǎn)1個齒 1Z刀 轉(zhuǎn) 1Z工轉(zhuǎn) n這兩個運動組成一個復(fù)合運動范成運 動 圓周進給運動 n插齒刀轉(zhuǎn)動的快慢決定了工件輪坯轉(zhuǎn)動的決 慢，同時也決定了插齒刀

13、每一次切削的切削 負(fù)荷 n插齒刀的轉(zhuǎn)動為圓周進給運動 n大?。河貌妪X每次往復(fù)行程中，刀具在分度 圓圓周上所轉(zhuǎn)過的弧長表示，即圓周進給量 的單位為mm往復(fù)行程。 n降低圓周進給量將會增加形成齒廓的刀刃切 削次數(shù)，從而提高齒廓曲線精度。 讓刀運動 n作用：避免空行程時擦傷工件齒面和減少 刀具磨損，刀具和工件之間應(yīng)該讓開，使 之產(chǎn)生一定間隙 n實現(xiàn)方式：安裝工件的工作臺移動來實現(xiàn)， 也可由刀具主軸擺動得到。 n大尺寸及新型號的中、小尺寸插齒機；普 遍采用刀具主軸擺動來實現(xiàn)讓刀運動。 徑向切入運動 n由于插齒刀立即徑向切人工件至全齒深，會 因切削負(fù)荷過大而損壞刀具和工件。，工件 應(yīng)逐漸地向插齒刀（或插

14、齒刀向工件）作徑 向切人運動。 n根據(jù)工件的材料、模數(shù)、精度等條件，可采 用一次、兩次和三次徑向切入至全齒深的徑 向切入方法。 n徑向進給量的大小，用插齒刀每次往復(fù)行程 中工件或刀具徑向切人的距離表示，其單位 為mm往復(fù)行程。 插齒機的傳動原理 n主運動傳動鏈 電動機M-1-2-uv-3-4-5-曲柄偏心盤A-插齒 刀主軸 uv為調(diào)整插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)的換置機構(gòu)。 n圓周進給運動傳動鏈 “曲柄偏心盤A（插齒刀往復(fù)移動）-5-4- 6- uf-7-8-9-蝸桿蝸輪副B-插齒刀主軸（插齒 刀轉(zhuǎn)動） nUf調(diào)整插齒刀圓周進給量大小的換置 機構(gòu) n范成運動傳動鏈 插齒刀主軸（插齒刀轉(zhuǎn)動）-蝸桿蝸輪

15、 副B-9-8-10-ux-11-12-蝸桿蝸輪副C-工 作臺（工件轉(zhuǎn)動） ux調(diào)整插齒刀與工件輪坯之間傳動比 的換置機構(gòu)，以適應(yīng)插齒刀和工件齒數(shù)的 變化 圓柱齒輪磨齒機 n用磨削方法對齒輪齒面進行精加工的精密機床 n用途：淬硬齒輪的精加工 n齒輪精度：可達6級或更高 n一般先由滾齒機或插齒機切出輪齒后再磨齒 n模數(shù)較小的齒輪可直接磨齒 n方法成形法：成形砂輪（成型-相切法） n 范成法：1、連續(xù)磨齒蝸桿砂輪磨齒（工作原理同滾 齒機；展成-相切法） n 2、分度磨齒碟形砂輪、大平面砂輪、錐形砂輪（利 用齒條和齒輪的嚙合原理，砂輪代替齒條；展成-相切法） 蝸桿砂輪磨齒機(范成法-連續(xù)磨齒) n用

16、直徑很大的修整成 蝸桿形的砂輪磨削齒 輪 n原理和滾齒機相同 n軸向進給運動一般由 工件完成 n加工過程連續(xù)，生產(chǎn) 率最高； n缺點 砂輪修整困難，不易達到高的 精度； 磨削不同模數(shù)的齒輪時需更換 砂輪； 聯(lián)系砂輪與工件的內(nèi)聯(lián)傳動鏈 中的各個傳動環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速很高，易產(chǎn) 生噪聲，磨損快。 n適用于中小模數(shù)齒輪的成批和大量 生產(chǎn)。 錐形砂輪型磨齒機(范成法分度磨齒) n原理：利用齒條和齒輪 嚙合 n砂輪截面形狀按照齒條 的齒廓修整 n砂輪按切削速度旋轉(zhuǎn) + 沿工件齒線方向作直線 往復(fù)運動 n砂輪兩側(cè)錐面的母線就 形成了假想齒條的一個 齒廓 n齒輪在此假想齒條上作無間隙的嚙合滾轉(zhuǎn) 運動 n被磨削齒輪轉(zhuǎn)動

17、一個齒（1/1/z z轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)）的同時， 其軸心線移動一個齒距（mm）的距離 展成法（相當(dāng)于齒輪在不動的齒條上滾動） n便可磨出工件上一個輪齒一側(cè)的齒面 磨削過程 n磨齒時，一個齒槽的兩側(cè)齒面分別進行磨 削 n工件向左滾動時，磨削左側(cè)的齒面 n向右滾動時，磨削右側(cè)的齒面 n工件往復(fù)滾動一次，磨完一個齒槽的兩側(cè) 齒面后，工件滾離砂輪，并進行分度，即 工件在不作直線移動的情況下繞其軸線轉(zhuǎn) 過一個齒 n再重復(fù)上述過程，磨削下一個齒槽 錐形砂輪型磨齒機的傳動原理圖 n n砂輪旋轉(zhuǎn)B1（主運動）和直線移動A2（軸向進給 運動），這是形成齒線所需的兩個簡單運動； n工件轉(zhuǎn)動B31 和直線移動A32，是形成漸開

18、線齒廓 所需的一個復(fù)合運動范成運動。 n為磨出全部輪齒，加工過程中還需有一個周期的 分度運動。 特 點 n優(yōu)點：萬能性高，砂輪形狀簡單； n缺點：內(nèi)聯(lián)系傳動鏈長，砂輪形狀不 易修整得準(zhǔn)確，精度難以提高，生產(chǎn) 率較低。 n應(yīng)用：小批和單件生產(chǎn)。 雙碟形砂輪型磨齒機(范成法分度磨 齒) n用兩個碟形砂輪的端平面來形成假想齒條的 一輪齒兩側(cè)齒面，同時磨削齒槽的左右齒面。 n磨削過程中的成形運動和分度運動，與錐形 砂輪型磨齒機基本相同，但軸向進給運動通 常是由工件來完成。 特 點 n由于砂輪的工作棱邊很窄，且為垂直于砂 輪軸線的平面，易于獲得高的修整精度； n磨削接觸面積小，磨削力和磨削熱很小； n自

19、動修整與補償裝置，使砂輪能始終保持 銳利和良好的工作精度，因而磨齒精度較 高，是各類磨齒機中磨齒精度最高的一種。 n缺點：砂輪剛性較差，磨削用量受到限制， 生產(chǎn)率較低。 原 理 n為了提高磨齒精度，這類磨齒機一般采用 鋼帶滾圓盤機構(gòu)實現(xiàn)范成運動 n滾圓盤6因受鋼帶5及9約束而轉(zhuǎn)動，從而工 件主軸一邊隨橫向溜板移動，一邊轉(zhuǎn)動， 帶動工件2沿假想齒條（由砂輪工作面形成） 的節(jié)線作純滾動，實現(xiàn)范成運動。 n滾圓盤直徑d盤和滾圓直徑d滾以及鋼帶厚 度的關(guān)系為：d滾= d盤 + n工件來回滾動一次，完成兩個齒面的磨削 后，繼續(xù)滾動至脫離砂輪。 n隨即由分度傳動鏈傳動，通過分度機構(gòu)4使 工件進行一次分度，然后開始下一個齒槽 的磨削循環(huán)。 n 利用滾圓盤實現(xiàn)范成運動可以大大縮短傳 動鏈，且沒有傳動間隙，從而傳動誤差小， 加工精度高。 錐齒輪加工機床 n 錐齒輪的齒形，理論上應(yīng)是球面漸開線， 為了便于制造：實際上采用近似的背錐上 的漸開線。 n錐齒輪的齒線形狀常用的有直線和圓弧線。 n錐齒輪加工機床的工作原理，可分為成形成形 法