第一篇機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計(jì)第三章齒輪機(jī)床

1、第三章 齒輪機(jī)床齒輪種類：圓柱齒輪 錐齒輪（直齒、斜齒、弧齒） 常規(guī)齒輪加工機(jī)床： 圓柱齒輪：滾齒機(jī) 插齒機(jī) 錐齒輪： 刨齒機(jī) 銑齒機(jī) 齒輪精加工機(jī)床： 剃齒機(jī) 珩齒機(jī) 磨齒機(jī) 數(shù)控齒輪加工機(jī)床： 采用數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的傳動(dòng)聯(lián)系第一節(jié) 齒輪表面的形成應(yīng)用廣泛的漸開線齒形 母線：漸開線 導(dǎo)線：直線或螺旋線漸開線齒廓的形成： 展成（范成）原理 成形刀具1.展成法加工齒輪原理圖中齒輪齒條模擬一對漸開線齒輪相互嚙合。齒條相當(dāng)于基圓半徑無限大的一個(gè)齒輪，所以它的齒廓漸開線就變成直線。圖中將齒條作為刀具，即直線刀刃。在運(yùn)動(dòng)過程中，直線刀刃的包絡(luò)線即為形成的齒廓漸開線。 齒條刀具的移動(dòng)A和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B

2、共同形成齒廓漸開線的運(yùn)動(dòng)。可見形成齒廓漸開線的運(yùn)動(dòng)是由刀具運(yùn)動(dòng)A和工件運(yùn)動(dòng)B復(fù)合而成的。單純的直線移動(dòng)A和單純的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B,稱為簡單成形運(yùn)動(dòng)。 在形成齒廓漸開線的過程中，它們之間必須維持準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即齒條刀具移過一個(gè)齒距時(shí)，工件也必須轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。這意味著由運(yùn)動(dòng)A和運(yùn)動(dòng)B復(fù)合成齒廓漸開線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，A、B是不能互相獨(dú)立的。在機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中，這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)由刀具至工件之間具有嚴(yán)格傳動(dòng)比的傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際工作中，為了延長齒條刀具的長度，又將齒條轉(zhuǎn)變?yōu)槲仐U，蝸桿相當(dāng)于螺旋角很大的斜齒輪，經(jīng)開槽并鏟背，就形成了齒輪滾刀。P41頁圖1.3-3 齒輪齒條相嚙合-復(fù)合運(yùn)動(dòng)：嚴(yán)格的傳動(dòng)關(guān)系 齒條 蝸桿（螺旋角

3、很大的斜齒輪） 開槽、鏟背(形成前角、后角) 齒輪滾刀2.成形法 使用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具 盤形銑刀 指狀齒輪銑刀 成形法是用與被加工齒輪槽形狀相同的成形刀具來切削輪齒。為了銑出一定長度的齒槽，需要兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：盤形齒輪銑刀的旋轉(zhuǎn)和銑刀沿齒輪坯的軸向移動(dòng)，兩個(gè)都是簡單運(yùn)動(dòng)。銑完一個(gè)齒槽后，銑刀退回原位，齒輪坯作分度運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過360度/Z(Z是被加工齒輪的齒數(shù))，然后再銑下一個(gè)齒槽，直到全部齒槽銑削完畢。 第二節(jié) 滾齒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 應(yīng)用廣泛：直齒、斜齒圓柱齒輪，蝸輪 一般為立式布局，如Y3150E一、滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析和傳動(dòng)系統(tǒng)組成（一）滾切（一）滾切直齒直齒圓柱齒輪圓柱齒輪 傳動(dòng)原理圖

4、 下頁圖為滾直齒的傳動(dòng)原理圖，圖中標(biāo)“A”為直線運(yùn)動(dòng)、標(biāo)“B”為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾刀、工件、電機(jī)、進(jìn)給傳動(dòng)的絲杠螺母副及刀架均畫成示意簡圖，而菱形小塊則是一種可變傳動(dòng)比的換置器官符號(hào)。 滾切直齒圓柱齒輪傳動(dòng)原理圖1.形成漸開線的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)鏈形成漸開線的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)鏈 在滾刀和工件之間的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即展成運(yùn)動(dòng)。（1）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：由電機(jī)到滾刀的外聯(lián)系傳動(dòng)鏈 電機(jī)12iv34滾刀（2）展成傳動(dòng)鏈 展成傳動(dòng)鏈展成傳動(dòng)鏈： 聯(lián)系滾刀和工件之間的傳動(dòng)鏈，是一內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈（內(nèi)鏈） 設(shè)：滾刀頭數(shù)為K，工件齒數(shù)為Z，則有： 滾刀轉(zhuǎn)1/K圈 工件轉(zhuǎn)1/Z圈 傳動(dòng)鏈： 滾刀(B1)45ix67工件(B2) 要保證

5、B1和B2之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比關(guān)系2. 形成導(dǎo)線（直線）的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)鏈直線導(dǎo)線：滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀沿工件軸向的豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈：工件每轉(zhuǎn)時(shí)刀架的軸向移動(dòng)量（mm/r） 工件78 is910刀架升降絲杠刀架滾切直齒圓柱齒輪傳動(dòng)鏈小結(jié)：滾切直齒圓柱齒輪傳動(dòng)鏈小結(jié)：兩個(gè)外鏈： 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 功能： （1）實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件的簡單運(yùn)動(dòng) （2） 把動(dòng)力源接通到內(nèi)鏈一個(gè)內(nèi)鏈： 展成運(yùn)動(dòng)鏈 功能：實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件之間的復(fù)合運(yùn)動(dòng)（二）滾切斜齒圓柱齒輪 特點(diǎn)：母線為漸開線齒廓 導(dǎo)線為螺旋線 有左右旋之分 運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)： 形成母線與直齒相同 形成導(dǎo)線：刀架下降與工件的旋轉(zhuǎn)B3復(fù)合成螺旋運(yùn)動(dòng) 因原來展成運(yùn)動(dòng)已有旋轉(zhuǎn)運(yùn)

6、動(dòng)B2，現(xiàn)又有B3，須合成合成為（B2 B3）。 B3稱為附加運(yùn)動(dòng)。滾切斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)原理圖滾切直齒圓柱齒輪傳動(dòng)原理圖差動(dòng)傳動(dòng)鏈在刀架和工件之間的復(fù)合運(yùn)動(dòng)： 保證刀架直線運(yùn)動(dòng)一個(gè)螺旋線的導(dǎo)程T時(shí)，工件的附加轉(zhuǎn)動(dòng)為一轉(zhuǎn)。 是一個(gè)內(nèi)鏈。刀架絲杠1213iy1415合成67ix89工件合成機(jī)構(gòu)：為一差動(dòng)輪系 (515) 6滾切圓柱齒輪小結(jié) 比直齒時(shí)的3個(gè)多一個(gè)差動(dòng)傳動(dòng)鏈，相應(yīng)地增加一套合成機(jī)構(gòu) 滾齒機(jī)設(shè)計(jì)按照斜齒輪的要求 加工直齒輪時(shí)，差動(dòng)鏈斷開(iy不掛掛輪)，合成機(jī)構(gòu)自由度變2為1，等同于一個(gè)聯(lián)軸器二 、滾刀的安裝要求：切削部位滾刀的螺旋線方向與工件 齒長方向一致。滾刀螺旋升角： 切削部位：K

7、點(diǎn)1. 滾直齒時(shí)：滾刀軸線繞K點(diǎn)轉(zhuǎn) 稱為滾刀安裝角2. 滾斜齒時(shí)：工件螺旋角為 滾刀安裝角 滾刀與工件螺旋線方向： 相同負(fù)號(hào) 相反正號(hào)滾刀初始位置及滾直齒滾刀的安裝角度右旋滾刀安裝圖1.10 加工斜齒輪時(shí)滾刀的安裝角 工件螺旋角安裝角滾刀螺旋升角三、Y3150E型滾齒機(jī) 主要用途： 直齒和斜齒圓柱齒輪。刀架垂直進(jìn)給，可調(diào)整角度，工件旋轉(zhuǎn)，也可加工蝸輪 結(jié)構(gòu)組成：圖1.312 主要技術(shù)性能參數(shù)主要技術(shù)性能參數(shù)： 工件最大直徑 500mm 工件最大加工寬度 250mm 工件最大模數(shù) 8mm 工件最小齒數(shù) Z最小5 K 滾刀主軸轉(zhuǎn)速 刀架軸向進(jìn)給量滾齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖：是傳動(dòng)原理圖的具體化 由

8、若干條傳動(dòng)鏈組成分析傳動(dòng)鏈的步驟： 1.找出兩端的末端件和傳動(dòng)路線中的所有傳動(dòng)件； 2. 確定計(jì)算位移、運(yùn)動(dòng)平衡方程式； 3. 求解換置式。換置目的： 外鏈：實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件的變速 內(nèi)鏈：保證兩端執(zhí)行件的嚴(yán)格傳動(dòng)比關(guān)系 圖1.9 Y3150E型滾齒機(jī)圖1.9 Y3150E型滾齒機(jī) 工作臺(tái) 床身立柱刀架溜板刀桿刀架體支架心軸后立柱Y3150E滾齒機(jī)（一）滾切（一）滾切直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)鏈及其換置的傳動(dòng)鏈及其換置1. 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈Y3150E滾齒機(jī) (1)兩個(gè)末端件 電機(jī)滾刀 （2）傳動(dòng)單元 變速箱中的滑移齒輪組 箱外掛輪A.B 其它定比傳動(dòng) 換置器官：前兩個(gè)單元構(gòu)成 iv =

9、i變速箱（A / B)（3）計(jì)算位移 Y3150E滾齒機(jī) 電機(jī) n （r/min) n (r/min)滾刀(4) 運(yùn)動(dòng)平衡式1430 (115/165) (21/42) i變速箱(A/B) (28/28) (28/28) (28/28) (20/28) = n刀（5）換置公式 iv i變速箱(A / B)= n刀/(124583)選取：先選n刀,求iv,確定i變速箱及掛輪齒數(shù)2、展成運(yùn)動(dòng)鏈 Y3150E滾齒機(jī)（1）兩個(gè)末端件： 滾刀 工件（2）傳動(dòng)單元： 三個(gè)：合成機(jī)構(gòu) 展成掛輪 其它定比傳動(dòng) M1使合成機(jī)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)聯(lián)軸器 i合成 = 1 展成掛輪 ix=(a / b) (c / d)（3）

10、計(jì)算位移： 滾刀： 1/K 轉(zhuǎn) 工件：1/Z工轉(zhuǎn)（4）運(yùn)動(dòng)平衡式 Y3150E滾齒機(jī)1/K (80/20) (28/28) (28/28) (28/28) (42/56) I合成(e/f) (a/b) (c/d) (1/72) = 1/Z工（5）換置公式： ix=(a / b) (c / d)= (24 K f )/( Z工 e) e , f ：結(jié)構(gòu)掛輪，根據(jù)被加工齒輪齒數(shù)選取，書中P47中部。結(jié)構(gòu)掛輪作用： 調(diào)節(jié)ix值，當(dāng)Z工/K變化時(shí)保持穩(wěn)定3、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 Y3150E滾齒機(jī)（1）兩個(gè)末端件： 工件（工作臺(tái)）-刀架（2）傳動(dòng)單元：進(jìn)給箱中滑移齒輪組 箱外掛輪a1,b1 其它定比傳動(dòng) 換

11、置器官 if=(a1 / b1) i進(jìn)給箱（3）計(jì)算位移：1r(工作臺(tái)1轉(zhuǎn))-f(刀架下移mm)（4）運(yùn)動(dòng)平衡方程式：1 (72/1) (2/25) (39/39) (a1/b1) (23/69) i進(jìn)給箱 (2/25)3=f(5) 換置公式 if=(a1 / b1) i進(jìn)給箱=f / 0.4608 二、滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)鏈及其裝置特別之處： 多一差動(dòng)傳動(dòng)鏈，合成機(jī)構(gòu)工作差動(dòng)傳動(dòng)鏈：(1) 兩個(gè)末端件： 刀架-工件(2) 傳動(dòng)單元： 合成機(jī)構(gòu) 差動(dòng)換置器官 展成鏈換置器官 定比傳動(dòng)(3) 計(jì)算位移： T (mm)(導(dǎo)程）-1轉(zhuǎn)(工件)Y3150E滾齒機(jī)(4) 運(yùn)動(dòng)平衡式： Y3150E滾齒

12、機(jī)(T/3)(25/2) (2/25) (a2/b2) (c2/d2) (36/72) I 合成(e/f) ix (1/72)=1r(工件) T: 被加工斜齒輪螺旋線導(dǎo)程 T = (m端Z工) / tg = (m法Z工) / sin 3：絲杠導(dǎo)程 抵消 T 中的無理因子（5）換置公式 iy=(a2/b2)*(c2/d2)=9*sin /(mK)合成機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖（三）徑向進(jìn)給法滾切蝸輪 徑向靠手動(dòng)進(jìn)給 其它與滾切直齒相同（四）刀架快速移動(dòng)的傳動(dòng)路線用途：調(diào)整機(jī)床 滾刀快速接近工件 退刀實(shí)現(xiàn)：切斷原進(jìn)給鏈，接入快速移動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)路線： Y3150E滾齒機(jī) 快速電機(jī)快速電機(jī)13/26 2/25刀架軸向進(jìn)

13、給絲杠刀架刀架軸向進(jìn)給絲杠刀架四、插 齒 機(jī) 用途：內(nèi)、外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪 特別是內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪，不能加工蝸輪 加工原理：展成原理 刀具：插齒刀 特殊的 “齒輪 ” 模數(shù)與壓力角相同于被加工齒輪 鏟背 前角 運(yùn)動(dòng)：對滾展成 上下往復(fù) 徑向進(jìn)給 讓刀運(yùn)動(dòng) 附加轉(zhuǎn)動(dòng)（插斜齒輪） 特點(diǎn)：效率相對降低 精度一般 發(fā)展：高速插齒機(jī)插齒機(jī) Y5132型插齒機(jī)床身立柱刀架插齒刀工作臺(tái)擋塊第三節(jié) 錐齒輪加工機(jī)床一、錐齒輪的類型及其加工原理1、齒形及其分類： 收縮齒 等高齒2、加工原理成形法：單片銑刀或指狀銑刀在臥式銑床上加工 加工近似，精度不高，較少采用展成法：相當(dāng)一對嚙合的錐齒輪平頂齒輪：加工收縮

14、齒錐齒輪時(shí)用，假想齒輪，頂面為平面，節(jié)錐角90度 平面齒輪：加工等高齒錐齒輪時(shí)用，節(jié)錐為平面平頂齒輪和平面齒輪二、錐齒輪加工機(jī)床的工作原理1、直齒錐齒輪刨齒機(jī) 圖1.319應(yīng)用平面齒輪與直齒錐齒輪的嚙合原理。背錐母線長度無窮大，相當(dāng)于齒條，廓形為直線用兩片刨刀代替平面齒輪齒槽的兩個(gè)側(cè)面，與齒坯按嚙合關(guān)系作展成運(yùn)動(dòng)，加上刨刀的徑向進(jìn)給，切出一個(gè)齒。分度運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)其它齒的加工。 下頁圖為直齒錐齒輪銑齒機(jī)，它利用了平面齒輪與直齒錐齒輪的嚙合原理，由于平面齒輪背錐母線長度為無限大，相當(dāng)于齒條，因此任意截面上的齒形都是直線。用銑刀做平面齒輪的向心運(yùn)動(dòng)，就可以加工出直齒錐齒輪的一個(gè)齒，加工完一個(gè)齒進(jìn)行分度后再加工另一個(gè)齒。直齒錐齒輪銑齒機(jī) 2、弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的工作原理 刀具：端面刀盤代替弧齒平面齒輪到一個(gè)齒 運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) 分度運(yùn)動(dòng) 見圖1.320 圖1.48為弧齒錐齒輪銑齒機(jī)，其加工原理與直齒基本相同。不過這時(shí)用一個(gè)端面刀盤代替弧齒平面齒輪的一個(gè)齒，在機(jī)床的展成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與被加工齒輪作相對滾動(dòng)中就可以加工弧齒錐齒輪的齒槽或齒槽的一面，加工完一個(gè)齒后進(jìn)行分度，再加工另一個(gè)齒。弧齒錐齒輪銑齒機(jī)第四節(jié) 數(shù)控齒輪機(jī)床1. 數(shù)控滾齒機(jī)數(shù)控滾齒機(jī)特點(diǎn)： （1）滾刀旋轉(zhuǎn)與工件回轉(zhuǎn)等均用伺服電機(jī)； （2） 展成運(yùn)動(dòng)聯(lián)系等由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)： （1）運(yùn)動(dòng)關(guān)系簡明 傳動(dòng)鏈極短 （2）