第四章_齒輪加工機(jī)床-zhl

1、第四章 齒輪加工機(jī)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(yùn)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(yùn)動，需要兩個獨(dú)立的表面成形運(yùn)動。（插齒機(jī)）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。（滾齒機(jī)） 表面成形方法及所需成形運(yùn)

2、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(jī)床的類型n按照被加工齒輪種類不同，齒輪加工機(jī)床可分為兩大類n圓柱齒輪加工機(jī)床滾齒機(jī)、插齒機(jī)、車齒機(jī)等n錐齒輪加工機(jī)床加工直齒錐齒輪：刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)；加工弧齒錐齒輪：銑齒機(jī)；加工齒線形狀為延伸漸開線：錐齒輪銑齒機(jī)。1.精加工齒輪齒面：珩齒機(jī)、剃齒機(jī)和磨齒機(jī)第二節(jié) 滾齒機(jī)的運(yùn)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

3、角增大到很大（即螺旋升角很?。?，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(yùn)動是滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成的復(fù)合運(yùn)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(yùn)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(dú)立的成形運(yùn)動。 范成運(yùn)動傳動鏈漸開線齒廓的形成，靠滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B11和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B12組成復(fù)合運(yùn)動 ；屬“內(nèi)聯(lián)系”傳動鏈。它們的運(yùn)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，

4、K為滾刀的頭數(shù)）。即復(fù)合展成運(yùn)動的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。主運(yùn)動傳動鏈屬“外聯(lián)系”傳動鏈。即從電動機(jī)通過傳動件把運(yùn)動和動力傳至范成運(yùn)動傳動鏈 ；即復(fù)合展成運(yùn)動的外聯(lián)系傳動鏈。 軸向進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈 形成直線導(dǎo)線的運(yùn)動是滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀（刀架）沿工件軸線方向的豎直進(jìn)給運(yùn)動。即相切法形成直線導(dǎo)線所需要的直線軌跡運(yùn)動。 軸向進(jìn)給運(yùn)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，2個獨(dú)立的成形運(yùn)動。范線運(yùn)動傳動鏈 形成漸開線齒廓。即復(fù)合展成運(yùn)動的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。主運(yùn)動傳動鏈屬“外聯(lián)系”傳動鏈。即從電動機(jī)通過傳動件把運(yùn)動和動力傳至范成運(yùn)動傳動鏈 。即復(fù)合展

5、成運(yùn)動的外聯(lián)系傳動鏈?！拜S向進(jìn)給”運(yùn)動傳動鏈 產(chǎn)生復(fù)合螺旋軌跡運(yùn)動的外聯(lián)系傳動鏈，與滾切直齒圓柱齒輪時的軸向進(jìn)給運(yùn)動相同?！拜S向進(jìn)給運(yùn)動”傳動鏈為：工件910uf1112刀架升降絲杠刀架，它是復(fù)合螺旋軌跡運(yùn)動的外聯(lián)系傳動鏈。 附加運(yùn)動傳動鏈（差動鏈） 刀架（滾刀移動A21）1213uy1415合成67ux89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轉(zhuǎn)，形成螺旋線齒線。這條傳動鏈屬于復(fù)合螺旋軌跡運(yùn)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(yùn)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

6、成的。滾切蝸輪需有范成運(yùn)動，主運(yùn)動以及滾刀切入工件的切入進(jìn)給運(yùn)動。加工時，由滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B11和工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)給運(yùn)動A2，使?jié)L刀從蝸輪齒頂逐漸切入至全齒深。A2運(yùn)動停止，B11和B12運(yùn)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(jìn)給由手動完成，主運(yùn)動和范成運(yùn)動由機(jī)動完成。滾刀的安裝滾刀的安裝 滾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(jìn)給切向與工件齒長（齒槽）方向一致，這是沿齒向進(jìn)給切出全齒長的條件。出全齒長的條件。加工前要調(diào)整

7、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(diǎn)處的螺旋線方向應(yīng)與被加工齒整要保證滾刀在切削點(diǎn)處的螺旋線方向應(yīng)與被加工齒輪齒槽方向一致輪齒槽方向一致 。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“+”+”

8、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(jī)床運(yùn)動平穩(wěn)滾刀，使?jié)L刀安裝角較小，有利于提高機(jī)床運(yùn)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(diǎn)在時，切削點(diǎn)在a點(diǎn)。滾刀下降點(diǎn)。滾刀下降f 到到達(dá)位置達(dá)位置時，需要切削的是時，需要切削的是b點(diǎn)而不是點(diǎn)而不是b點(diǎn)。如點(diǎn)。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

9、轉(zhuǎn)一些以便滾刀到達(dá)需要切削的便滾刀到達(dá)需要切削的b點(diǎn)。用右旋滾刀時，點(diǎn)。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(jī)YC3180結(jié)構(gòu)組成n兩端件兩端件: 電動機(jī)電動機(jī) 滾刀主軸滾刀主軸n計(jì)算位移：計(jì)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(jì)算位移：計(jì)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=1n兩端件兩端件: 工作臺工作臺 滾刀架滾刀架n計(jì)算位移：計(jì)算位移：1 1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) f (mm)f (mm)n兩端

10、件兩端件: 滾刀架滾刀架 工作臺工作臺n計(jì)算位移：計(jì)算位移：T T 1 r1 r錐齒輪差動機(jī)構(gòu)錐齒輪差動機(jī)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=2n兩端件兩端件: 滾刀主軸滾刀主軸 工件工件n計(jì)算位移：計(jì)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(jī)床的運(yùn)動分析插插 齒齒 機(jī)機(jī)n常用的圓柱齒輪加工機(jī)床:滾齒機(jī) 插齒機(jī)n插齒機(jī)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

11、圓柱齒輪的嚙合:插齒機(jī)（一） 插齒原理n插齒刀插齒刀實(shí)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(jī)的主運(yùn)動n主運(yùn)動插齒刀沿其軸線（工件的軸線）所作的直線往復(fù)運(yùn)動。n立式插齒機(jī)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（mmin）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/2Ln主運(yùn)動主運(yùn)動插齒刀沿工件軸向作直線往復(fù)運(yùn)動n在刀具與工件輪坯作“無間隙嚙合運(yùn)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(yùn)動n加工過程中，插

12、齒刀和工件輪坯應(yīng)保持一對圓柱齒輪的嚙合運(yùn)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(yùn)動組成一個復(fù)合運(yùn)動范成運(yùn)動圓周進(jìn)給運(yùn)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每一次切削的切削負(fù)荷n插齒刀的轉(zhuǎn)動為圓周進(jìn)給運(yùn)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(jìn)給量的單位為mm往復(fù)行程。n降低圓周進(jìn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)方式：安裝工件的工作臺移動來實(shí)現(xiàn)，也可由刀具主軸擺動得到。n大尺寸

13、及新型號的中、小尺寸插齒機(jī)；普遍采用刀具主軸擺動來實(shí)現(xiàn)讓刀運(yùn)動。徑向切入運(yùn)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（或插齒刀向工件）作徑向切人運(yùn)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(jìn)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(jī)的傳動原理n主運(yùn)動傳動鏈 電動機(jī)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(jī)構(gòu)。n圓周進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈“曲柄偏心盤A（插齒刀往復(fù)移動）-5-4- 6-uf-

14、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(jìn)給量大小的換置機(jī)構(gòu)n范成運(yùn)動傳動鏈 插齒刀主軸（插齒刀轉(zhuǎn)動）-蝸桿蝸輪副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(jī)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(jī)n用磨削方法對齒輪齒面進(jìn)行精加工的精密機(jī)床n用途：淬硬齒輪的精加工n齒輪精度：可達(dá)6級或更高n一般先由滾齒機(jī)或插齒機(jī)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(jī)；展成-相切法）n 2、分度磨齒碟形砂輪、大平面

15、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(jī)(范成法-連續(xù)磨齒)n用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(jī)相同n軸向進(jìn)給運(yùn)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(diǎn) 砂輪修整困難，不易達(dá)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(jī)(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(yùn)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

16、齒輪在此假想齒條上作無間隙的嚙合滾轉(zhuǎn)運(yùn)動n被磨削齒輪轉(zhuǎn)動一個齒（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(jìn)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(jìn)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(jī)的傳動原理圖n n砂輪旋轉(zhuǎn)B1（主運(yùn)動）和直線移動A2（軸向進(jìn)給運(yùn)動），這是形成齒線所需的兩個簡單運(yùn)動；n工件轉(zhuǎn)動B31 和直

17、線移動A32，是形成漸開線齒廓所需的一個復(fù)合運(yùn)動范成運(yùn)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(yùn)動。特 點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)：萬能性高，砂輪形狀簡單；n缺點(diǎn)：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(jī)(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(yùn)動和分度運(yùn)動，與錐形砂輪型磨齒機(jī)基本相同，但軸向進(jìn)給運(yùn)動通常是由工件來完成。特 點(diǎn)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??；n自動修整與補(bǔ)償裝置，

18、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(jī)中磨齒精度最高的一種。n缺點(diǎn)：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(jī)一般采用鋼帶滾圓盤機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)范成運(yùn)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(shí)現(xiàn)范成運(yùn)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(jī)構(gòu)4使工件進(jìn)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(shí)現(xiàn)范成運(yùn)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(jī)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(shí)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(jī)床的工作原理，可分為成形成