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1、第四章第四章齿轮加工机床齿轮加工机床1.成成形形法法要求：刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。要求：刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。优点：机床较简单，可利用通用机床加工。优点：机床较简单，可利用通用机床加工。缺点：加工出来的齿形是近似的，加工精度较低；缺点：加工出来的齿形是近似的，加工精度较低；每加工完一齿槽后，工件需周期地分度一次，生产率较低。每加工完一齿槽后，工件需周期地分度一次，生产率较低。铣齿：成形法加工齿轮的方法铣齿：成形法加工齿轮的方法铣齿：成形法加工齿轮的方法铣齿：成形法加工齿轮的方法成形法铣齿一般用成形法铣齿一般用于单件小批量生产于单件小批量生产或机修工作中
2、或机修工作中。铣刀的选择铣刀的选择：齿轮模数齿轮模数=20用片状模数铣刀；用片状模数铣刀；齿轮模数齿轮模数20用指状模数铣刀。用指状模数铣刀。铣铣齿齿时时，应应根根据据被被切切齿齿轮轮的的齿齿数数选选出出相应刀号的铣刀。相应刀号的铣刀。2.展成法（范成法）展成法（范成法）展成法展成法:利用齿轮的啮合原理。把齿轮啮合副（齿条利用齿轮的啮合原理。把齿轮啮合副（齿条-齿轮、齿齿轮、齿轮轮-齿轮）中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强齿轮）中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。优点：每种模数，用一把刀具就可
3、加工各种不同齿数的齿轮；优点：每种模数，用一把刀具就可加工各种不同齿数的齿轮；加工精度和生产率一般比较高；加工精度和生产率一般比较高；应用广泛。应用广泛。滚齿：滚齿：滚齿：滚齿：根根根根据据据据展展展展成成成成法法法法的的的的原原原原理理理理加加加加工工工工齿轮的方法。齿轮的方法。齿轮的方法。齿轮的方法。第二节第二节滚齿机滚齿机一、滚齿原理一、滚齿原理 根据根据展成法展成法的原理，模拟一对螺旋齿轮啮合过程。的原理，模拟一对螺旋齿轮啮合过程。形成滚刀：齿数少、螺旋角大形成滚刀：齿数少、螺旋角大形成滚刀：齿数少、螺旋角大形成滚刀：齿数少、螺旋角大演变成蜗杆状；演变成蜗杆状；演变成蜗杆状；演变成蜗杆
4、状；垂直螺旋线方向开槽垂直螺旋线方向开槽垂直螺旋线方向开槽垂直螺旋线方向开槽形成容屑槽、切削刃。形成容屑槽、切削刃。形成容屑槽、切削刃。形成容屑槽、切削刃。滚齿机运动分析：滚齿机运动分析：主运动主运动滚刀旋转运动；滚刀旋转运动；展成（啮合）运动展成（啮合）运动齿坯与滚刀按一定速比转动；齿坯与滚刀按一定速比转动；进给运动进给运动滚刀沿齿坯轴向运动。滚刀沿齿坯轴向运动。直齿圆直齿圆柱齿轮柱齿轮母线：渐开线，展成法，母线：渐开线，展成法，1个复合运动，个复合运动，B11+B12导线：直线，旋切法，导线：直线，旋切法，2个简单运动，个简单运动，B11+A2斜齿圆斜齿圆柱齿轮柱齿轮母线：渐开线，展成法，
5、母线：渐开线，展成法，1个复合运动，个复合运动，B11+B12导线：螺旋线，旋切法，导线：螺旋线，旋切法，2个运动，个运动，B11+（A21+B22）3.3.进进进进给给给给运运运运动动动动：保保保保证证证证滚滚滚滚刀刀刀刀在在在在齿齿齿齿轮轮轮轮全全全全齿齿齿齿宽宽宽宽上上上上切切切切出出出出齿齿齿齿形形形形。(A(A2 2)2.2.展展展展成成成成运运运运动动动动：维维维维持持持持滚滚滚滚刀刀刀刀与与与与被被被被切切切切齿齿齿齿轮轮轮轮之之之之间间间间的的的的啮啮啮啮合合合合关关关关系系系系。(B(B1111、B B1212)二、滚切直齿圆柱齿轮运动分析二、滚切直齿圆柱齿轮运动分析1.1.
6、主运动：滚刀的旋转（主运动：滚刀的旋转（主运动：滚刀的旋转（主运动：滚刀的旋转（B B1111）。）。）。）。外传动链：电机外传动链：电机-1-2-uv-3-4-滚刀。滚刀。内传动链：滚刀内传动链：滚刀-4-5-ux-6-7-工件。工件。外传动链：工件外传动链：工件-7-8-uf-9-10-刀架升降丝杠。刀架升降丝杠。工件每转一转，滚刀移工件每转一转，滚刀移动的距离。动的距离。(mm/r)滚刀旋转滚刀旋转1/K转转(1齿齿)齿坯旋转齿坯旋转1/z 转转(1齿齿)滚刀螺旋升角为滚刀螺旋升角为0（）加工直齿时，滚刀轴线与齿坯端面加工直齿时，滚刀轴线与齿坯端面倾斜倾斜角，称为安装角，等于螺旋升角，称
7、为安装角，等于螺旋升角。角。4.4.滚刀的安装滚刀的安装滚刀的安装滚刀的安装三、滚切斜齿圆柱齿轮运动分析三、滚切斜齿圆柱齿轮运动分析B22B12B11A21图图7-4 滚切斜齿圆柱齿轮所需的运动滚切斜齿圆柱齿轮所需的运动（1）渐开线形成的展成）渐开线形成的展成运动：滚刀的旋转运动：滚刀的旋转（B11）+工件的旋转工件的旋转（B12）（2）产生螺旋线（导线）产生螺旋线（导线）的成形运动：滚刀的直线的成形运动：滚刀的直线运动运动(A21)+工件的附加转工件的附加转动动(B22)注：与车螺纹运动的比较注：与车螺纹运动的比较相同之处相同之处：为了形成螺旋线都需要刀具沿工件轴向移动一个导程时，工为了形成
8、螺旋线都需要刀具沿工件轴向移动一个导程时，工件必须转一转。件必须转一转。不同之处不同之处：车削螺纹时用成形法，不需要成形运动；而滚齿时用展成法，车削螺纹时用成形法，不需要成形运动；而滚齿时用展成法，滚刀和工件作连续的展成运动。为了形成螺旋线，工件必须在滚刀和工件作连续的展成运动。为了形成螺旋线，工件必须在B12的基础的基础上在补充一个转动上在补充一个转动B22，他是附加在，他是附加在B12上的，称为工件的上的，称为工件的附加转动附加转动。3.3.进进进进给给给给运运运运动动动动（螺螺螺螺旋旋旋旋运运运运动动动动）：保保保保证证证证滚滚滚滚刀刀刀刀在在在在齿齿齿齿轮轮轮轮全全全全齿齿齿齿宽宽宽宽
9、上上上上切出齿形。切出齿形。切出齿形。切出齿形。(A(A2121和和和和B B2222)2.2.展展展展成成成成运运运运动动动动：维维维维持持持持滚滚滚滚刀刀刀刀与与与与被被被被切切切切齿齿齿齿轮轮轮轮之之之之间间间间的的的的啮啮啮啮合合合合关关关关系系系系。(B(B1111、B B1212)1.1.主运动：滚刀的旋转（主运动：滚刀的旋转（主运动：滚刀的旋转（主运动：滚刀的旋转（B B1111）。）。）。）。外传动链：电机外传动链：电机-1-2-uv-3-4-滚刀。滚刀。内传动链：滚刀内传动链：滚刀-4-5-ux-6-7-工件。工件。滚刀旋转滚刀旋转1/K转转(1齿齿)齿坯旋转齿坯旋转1/z
10、转转(1齿齿)产生进给的外传动链：工件产生进给的外传动链：工件-7-8-uf-9-10-刀架升降丝杠刀架升降丝杠产生螺旋线的内传动链：刀架产生螺旋线的内传动链：刀架升降丝杠升降丝杠-11-uy-12-7-工件工件差动链（差动链（B22附加运动）：附加运动）：滚刀架移动一个导程，工件滚刀架移动一个导程，工件转一转。转一转。实际上必须用合成机构把展实际上必须用合成机构把展成运动要求工件转动成运动要求工件转动B12和差和差动链要求工件附加转动动链要求工件附加转动B22迭迭加起来，然后再传给工作台，加起来，然后再传给工作台，避免干涉。避免干涉。注意：注意：滚齿机是根据滚切斜滚齿机是根据滚切斜齿轮的传动
11、原理设计的。当齿轮的传动原理设计的。当滚切直齿轮时，将差动链断滚切直齿轮时，将差动链断开，并把合成机构固定成一开，并把合成机构固定成一个整体。个整体。内联系传动链换置器官布置方案对比分析方案方案展成挂轮传动比展成挂轮传动比ux差动挂轮传动比差动挂轮传动比uy123展成挂轮传动比展成挂轮传动比展成挂轮传动比展成挂轮传动比u ux x的换置公式：方案的换置公式：方案的换置公式：方案的换置公式：方案2 2的计算式中包含了无理数的计算式中包含了无理数的计算式中包含了无理数的计算式中包含了无理数、工件的模数和螺旋角参数，与方案工件的模数和螺旋角参数，与方案工件的模数和螺旋角参数，与方案工件的模数和螺旋角
12、参数，与方案1 1和方案和方案和方案和方案3 3相比，选配挂轮传动比较复相比，选配挂轮传动比较复相比，选配挂轮传动比较复相比，选配挂轮传动比较复杂，只能得到近似值。杂，只能得到近似值。杂，只能得到近似值。杂，只能得到近似值。差动挂轮传动比差动挂轮传动比差动挂轮传动比差动挂轮传动比u uy y的换置公式：方案的换置公式：方案的换置公式：方案的换置公式：方案1 1和方案和方案和方案和方案2 2都与被加工齿轮齿数都与被加工齿轮齿数都与被加工齿轮齿数都与被加工齿轮齿数有关，而方案有关，而方案有关，而方案有关，而方案3 3无关，因此，方案无关，因此，方案无关，因此，方案无关，因此，方案3 3选配差动挂轮
13、传动最简单。选配差动挂轮传动最简单。选配差动挂轮传动最简单。选配差动挂轮传动最简单。综上所述，方案综上所述，方案综上所述，方案综上所述，方案3 3最为合理，所以，目前滚齿机传动链的布置形式采最为合理，所以，目前滚齿机传动链的布置形式采最为合理，所以，目前滚齿机传动链的布置形式采最为合理，所以，目前滚齿机传动链的布置形式采用方案用方案用方案用方案3 3。此方法可用于机床内联系传动链设计的方案对比分析。此方法可用于机床内联系传动链设计的方案对比分析。此方法可用于机床内联系传动链设计的方案对比分析。此方法可用于机床内联系传动链设计的方案对比分析。4.齿坯附加转动的方向齿坯附加转动的方向（1）右旋滚刀
14、切右旋齿轮（图）右旋滚刀切右旋齿轮（图a）附加转动附加转动B22与与B12同向，即比切直齿时多转些。同向，即比切直齿时多转些。（2）右旋滚刀切左旋齿轮（图）右旋滚刀切左旋齿轮（图b）附加转动附加转动B22与与B12反向，即比切直齿时少转些。反向，即比切直齿时少转些。（3）左旋滚刀切右旋齿轮左旋滚刀切右旋齿轮B22与与B12反向反向（4）左旋滚刀切左旋齿轮）左旋滚刀切左旋齿轮B22与与B12同向同向工件附加转动方向：工件附加转动方向：B22的的方向方向同时与同时与滚刀的螺旋线方向滚刀的螺旋线方向和和被加工齿轮的螺旋线方向被加工齿轮的螺旋线方向有关。有关。5.滚刀的安装滚刀的安装安装角安装角取决于
15、滚刀螺取决于滚刀螺旋升角旋升角0()、旋向及齿、旋向及齿轮螺旋角轮螺旋角、旋向。、旋向。结论：结论：二者同向时二者同向时=0；二者反向时二者反向时=0。右旋滚刀如图，左旋相反。右旋滚刀如图，左旋相反。（1）右旋滚刀切右旋齿轮图）右旋滚刀切右旋齿轮图a =0（2）右旋滚刀切左旋齿轮图）右旋滚刀切左旋齿轮图b =0四、四、Y3150E（YC3180）滚齿机）滚齿机床身床身支撑件；支撑件；立柱立柱安装传动系统；安装传动系统；滚刀架滚刀架可沿立柱上的导可沿立柱上的导轨上下移动；轨上下移动；主轴主轴带动刀具旋转；带动刀具旋转；小立柱小立柱连同工作台一起连同工作台一起作水平方向移动以适应不同的作水平方向移
16、动以适应不同的直径工件；直径工件；心轴心轴安装工件用；安装工件用；工作台工作台工件随其旋转。工件随其旋转。用途用途:主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮。主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮。总体布局总体布局:1.主运动传动链主运动传动链找首、末件：找首、末件：找首、末件：找首、末件：首件：首件：电动机电动机1430r/m末件：末件：滚刀架主轴滚刀架主轴n(r/m)外联系传动链外联系传动链外联系传动链外联系传动链换置式：换置式：换置式：换置式：2.展成运动传动链展成运动传动链内联系传动链内联系传动链内联系传动链内联系传动链首件：首件：滚刀主轴滚刀主轴1r末件：末件：工作台（工件）工作台（工件）K/Z换置式
17、：换置式：换置式：换置式：当加工直齿圆柱齿轮时，当加工直齿圆柱齿轮时，U合成合成=1当加工斜齿圆柱齿轮时，当加工斜齿圆柱齿轮时，U合成合成=13.进给传动链进给传动链外联系传动链外联系传动链外联系传动链外联系传动链首件：首件：工作台（工件）工作台（工件）1r末件：末件：滚刀架滚刀架f换置式：换置式：换置式：换置式：4.差动传动链差动传动链内联系传动链内联系传动链内联系传动链内联系传动链首件：首件：滚刀架滚刀架T末件：末件：工作台（工件）工作台（工件）1r换置式：换置式：换置式：换置式：Tm端z图图4-14 螺旋线的展开螺旋线的展开（1 1）作用：）作用：）作用：）作用：将来自滚刀的运动（展成运
18、动中）和来自刀架的运动（工件的附加运动）合成后传到工作台，使工件获得合成运动。5.滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构（2 2）原理：）原理：）原理：）原理：得：n=2 nH-n M2M2合：合：合：合：考虑展成运动而没有附加运动，考虑展成运动而没有附加运动，nH=0，U 合合1=n/n=-1 考虑附加运动而没有展成运动时，考虑附加运动而没有展成运动时，n=0，U 合合2=n/nH=2 设n、n、nH分别为轴及转臂 H 的转速，根据行星传动原理，合成机构的传动比计算公式为：IM1M1合：合：合：合：只有展成运动而没有附加运动，只有展成运动而没有附加运动，nX=nH，U 合合1=n/n=16
19、.快速移动传动链快速移动传动链首件：首件：快速电动机快速电动机末件：末件：滚刀架滚刀架用途：主要用于调整机床，以及用途：主要用于调整机床，以及加工时刀具快速接近工件或快速停加工时刀具快速接近工件或快速停止。止。快速传动链接通时快速传动链接通时,其他传动链的工作状态其他传动链的工作状态:快速传动链接通时，进给传动链必须脱开；快速传动链接通时，进给传动链必须脱开；快速传动链接通时，差动传动链不能断开；快速传动链接通时，差动传动链不能断开；快速传动链接通时，展成、主传动链，可断可不断。快速传动链接通时，展成、主传动链，可断可不断。其余齿轮加工方法与其他机床其余齿轮加工方法与其他机床一、插齿机的运动分
20、析一、插齿机的运动分析插齿机用来加工内、外啮合的圆柱齿轮的插齿机用来加工内、外啮合的圆柱齿轮的轮齿齿面，尤其是内齿轮和多联齿轮中的轮齿齿面，尤其是内齿轮和多联齿轮中的小齿轮，但不能加工涡轮。小齿轮，但不能加工涡轮。插齿（一）插齿原理及所需的运动（一）插齿原理及所需的运动1展成法展成法2展成运动：刀展成运动：刀B11+工件工件B12形成母线（展成法）形成母线（展成法）插刀上下往复运动插刀上下往复运动A2形成刀线（轨迹法）形成刀线（轨迹法）3 3、缺点：、缺点：不能加工蜗轮；加工斜齿轮时需采用专用的斜齿插不能加工蜗轮；加工斜齿轮时需采用专用的斜齿插齿刀和螺旋导向导轨，不及滚齿机方便。齿刀和螺旋导向导轨，不及滚齿机方便。（二）插齿刀的传动原理图（二）插齿刀的传动原理图2展成链：展成链：891011，内联系传动链，内联系传动链3圆周进给：点圆周进给：点4点点8，外联系传动链，外联系传动链(展成链的动源）展成链的动源）1主运动：插齿刀的往复运动，主运动：插齿刀的往复运动，1点点4点，外联系传动链点，外联系传动链其余齿轮加工方法与其他机床其余齿轮加工方法与其他机床其余齿轮加工方法其余齿轮加工方法其余齿轮加工方法其余齿轮加工方法：剃齿、珩齿、磨齿等。其他机床其他机床其他机床其他机床：铣削、镗削、钻削、扩孔、绞孔、磨平面、磨孔、研磨、珩磨、刨削、插削与拉削等。