第一篇機械制造技術(shù)裝備及設(shè)計第三章齒輪機床

第三章齒輪機床齒輪種類：圓柱齒輪錐齒輪（直齒、斜齒、弧齒）

常規(guī)齒輪加工機床：

圓柱齒輪：滾齒機插齒機錐齒輪：刨齒機銑齒機齒輪精加工機床：剃齒機珩齒機磨齒機數(shù)控齒輪加工機床：采用數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)復(fù)雜的傳動聯(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。在運動過程中，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A和工件的旋轉(zhuǎn)運動B共同形成齒廓漸開線的運動?？梢娦纬升X廓漸開線的運動是由刀具運動A和工件運動B復(fù)合而成的。單純的直線移動A和單純的旋轉(zhuǎn)運動B,稱為簡單成形運動。

在形成齒廓漸開線的過程中，它們之間必須維持準(zhǔn)確的運動關(guān)系，即齒條刀具移過一個齒距時，工件也必須轉(zhuǎn)過一個齒。這意味著由運動A和運動B復(fù)合成齒廓漸開線的運動時，A、B是不能互相獨立的。在機床傳動系統(tǒng)中，這種復(fù)合運動由刀具至工件之間具有嚴(yán)格傳動比的傳動鏈實現(xiàn)。在實際工作中，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)合運動：嚴(yán)格的傳動關(guān)系

齒條蝸桿（螺旋角很大的斜齒輪）開槽、鏟背(形成前角、后角)齒輪滾刀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，需要兩個運動：盤形齒輪銑刀的旋轉(zhuǎn)和銑刀沿齒輪坯的軸向移動，兩個都是簡單運動。銑完一個齒槽后，銑刀退回原位，齒輪坯作分度運動，轉(zhuǎn)過360度/Z(Z是被加工齒輪的齒數(shù))，然后再銑下一個齒槽，直到全部齒槽銑削完畢。第二節(jié)滾齒機的傳動系統(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、滾齒機的運動分析和傳動系統(tǒng)組成（一）滾切直齒圓柱齒輪傳動原理圖下頁圖為滾直齒的傳動原理圖，圖中標(biāo)“A”為直線運動、標(biāo)“B”為旋轉(zhuǎn)運動，滾刀、工件、電機、進給傳動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比的換置器官符號。

滾切直齒圓柱齒輪傳動原理圖1.形成漸開線的運動和傳動鏈在滾刀和工件之間的復(fù)合運動，即展成運動。（1）主運動傳動鏈：由電機到滾刀的外聯(lián)系傳動鏈

電機－－1－－2－－iv－－3－－4－－滾刀（2）展成傳動鏈展成傳動鏈：聯(lián)系滾刀和工件之間的傳動鏈，是一內(nèi)聯(lián)傳動鏈（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圈傳動鏈：

滾刀(B1)－4－5－ix－6－7－工件(B2)要保證B1和B2之間的嚴(yán)格傳動比關(guān)系2.形成導(dǎo)線（直線）的運動和傳動鏈直線導(dǎo)線：滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀沿工件軸向的豎直進給運動進給傳動鏈：工件每轉(zhuǎn)時刀架的軸向移動量（mm/r）

工件－7－8－is－9－10－刀架升降絲杠－刀架滾切直直齒圓圓柱齒齒輪傳傳動鏈鏈小結(jié)結(jié)：兩個外外鏈：主運動動傳動動鏈進進給運運動傳傳動鏈鏈功能：（（1））實現(xiàn)執(zhí)執(zhí)行件件的簡簡單運運動（2））把把動力力源接接通到到內(nèi)鏈鏈一個內(nèi)內(nèi)鏈：展成運運動鏈鏈功能：：實現(xiàn)現(xiàn)執(zhí)行行件之之間的的復(fù)合合運動動（二））滾切切斜齒齒圓柱柱齒輪輪特點：母線線為漸漸開線線齒廓廓導(dǎo)線為為螺旋旋線有左右旋旋之分運動實實現(xiàn)：：形成母母線與與直齒齒相同同形成導(dǎo)導(dǎo)線：：刀架架下降降與工工件的的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)B3復(fù)合成成螺旋旋運動動因原來來展成成運動動已有有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動動B2，現(xiàn)又又有B3，須合成為（B2＋B3）。。B3稱為附附加運運動。。滾切斜斜齒圓圓柱齒齒輪傳傳動原原理圖圖滾切直直齒圓圓柱齒齒輪傳傳動原原理圖圖差動傳傳動鏈鏈在刀架架和工工件之之間的的復(fù)合合運動動：保證刀刀架直直線運運動一一個螺螺旋線線的導(dǎo)導(dǎo)程T時，，工件件的附附加轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動為為一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。是一個個內(nèi)鏈鏈。刀架－－絲杠杠－12－－13－iy－14－15－－合成成－6－－7－－ix－8－－9－－工件件合成機機構(gòu)：為一一差動輪輪系(5＋＋15)6滾切圓圓柱齒齒輪小小結(jié)比直齒齒時的的3個個多一一個差差動傳傳動鏈鏈，相相應(yīng)地地增加加一套套合成成機構(gòu)構(gòu)滾齒機機設(shè)計計按照照斜齒齒輪的的要求求加工直直齒輪輪時，，差動動鏈斷斷開(iy不掛掛掛輪)，合合成機機構(gòu)自自由度度變2為1，等等同于于一個個聯(lián)軸軸器二、、滾刀刀的安安裝要求：切削削部位位滾刀刀的螺螺旋線線方向向與工工件齒長方方向一一致。。滾刀螺螺旋升升角：：ω切切削削部位位：K點滾直齒齒時：：滾刀刀軸線線繞K點轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)δ＝＝ωωδ稱為滾滾刀安裝裝角滾斜齒時時：工件件螺旋角角為β滾刀安裝裝角δδ＝ββ±ωω滾刀與工工件螺旋旋線方向向：相相同－負(fù)負(fù)號相反－正正號滾刀初始始位置及及滾直齒齒滾刀的安安裝角度度右旋滾刀刀安裝圖1.10加工斜齒齒輪時滾滾刀的安安裝角工件螺旋旋角安裝角滾刀螺旋旋升角三、Y3150E型滾滾齒機主要用途途：直齒和斜斜齒圓柱柱齒輪。。刀架垂垂直進給給，可調(diào)調(diào)整角度度，工件件旋轉(zhuǎn)，，也可加加工蝸輪輪結(jié)構(gòu)組成成：圖1.3－12主要技術(shù)術(shù)性能參參數(shù)：工件最大大直徑500mm工件最大大加工寬寬度250mm工件最大大模數(shù)8mm工件最小小齒數(shù)Z最最?。?×K滾刀主軸軸轉(zhuǎn)速刀刀架架軸向進進給量滾齒機傳傳動系統(tǒng)統(tǒng)圖傳動系統(tǒng)統(tǒng)圖：是是傳動原原理圖的的具體化化由若干條條傳動鏈鏈組成分析傳動動鏈的步步驟：1.找出出兩端的的末端件件和傳動動路線中中的所有有傳動件件；2.確確定計算算位移、、運動平平衡方程程式；3.求求解換置置式。換置目的的：外鏈：實實現(xiàn)執(zhí)行行件的變變速內(nèi)鏈：保證兩端端執(zhí)行件件的嚴(yán)格格傳動比比關(guān)系圖1.9Y3150E型滾滾齒機圖1.9Y3150E型型滾齒機機工作臺床身立柱刀架溜板板刀桿刀架體支架心軸后立柱Y3150E滾滾齒機（一）滾滾切直齒圓柱柱齒輪的傳動鏈鏈及其換換置主運動傳傳動鏈Y3150E滾滾齒機(1)兩兩個末端端件電電機機－－滾滾刀（2）傳傳動單元元變變速箱中中的滑移移齒輪組組箱外掛輪輪A.B其它定比比傳動換置器官官：前兩兩個單元元構(gòu)成iv=i變速箱×（A/B)（3）計計算位移移Y3150E滾滾齒機電機n（r/min)－－－n(r/min)滾滾刀(4)運運動平平衡式1430×(115/165)××(21/42)××i變速箱×(A/B)××(28/28)××(28/28)××(28/28)××(20/28)=n刀（5）換換置公式式iv＝i變速箱×(A/B)=n刀/(124×583)選?。合认冗xn刀,求iv,確定i變速箱箱及掛輪輪齒數(shù)2、展成成運動鏈鏈Y3150E滾滾齒機（1）兩兩個末端端件：滾滾刀工工件件（2）傳傳動單元元：三個：合成機構(gòu)構(gòu)展展成掛輪輪其其它定定比傳動動M1使合合成機構(gòu)構(gòu)相當(dāng)于于一個聯(lián)聯(lián)軸器i合成=1展成掛輪輪ix=(a/b)××(c/d)（3）計計算位移移：滾刀：1/K轉(zhuǎn)工工件件：1/Z工轉(zhuǎn)（4）運運動平衡衡式Y(jié)3150E滾滾齒機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）換換置公式式：ix=(a/b)××(c/d)=(24Kf)/(Z工e)e,f：結(jié)結(jié)構(gòu)掛輪輪，根據(jù)據(jù)被加工工齒輪齒齒數(shù)選取取，書中中P47中部。。結(jié)構(gòu)掛輪輪作用：：調(diào)節(jié)ix值，當(dāng)Z工/K變化化時保持持穩(wěn)定3、進給給運動傳傳動鏈Y3150E滾滾齒機（1）兩兩個末端端件：工工件件（工作作臺）---刀刀架（2）傳傳動單元元：進給箱中中滑移齒齒輪組箱外掛輪輪a1,b1其其它它定比傳傳動換置器官官if=(a1/b1)×i進給箱（3）計計算位移移：1r(工工作臺1轉(zhuǎn))--f(刀架下下移mm)（4）運運動平衡衡方程式式：1×(72/1)××(2/25)××(39/39)××(a1/b1)××(23/69)××i進給箱×(2/25)×3=f(5)換換置公公式if=(a1/b1)××i進給箱=f/0.4608二、滾切切斜齒圓柱柱齒輪的傳動鏈鏈及其裝裝置特別之處處：多一差動動傳動鏈鏈，合成成機構(gòu)工工作差動傳動動鏈：兩個末端端件：刀刀架---工工件傳動單元元：合成機構(gòu)構(gòu)差差動換換置器官官展成鏈換換置器官官定定比比傳動(3)計計算位位移：T(mm)(導(dǎo)程））---1轉(zhuǎn)(工件)Y3150E滾滾齒機(4)運運動平平衡式：：Y3150E滾滾齒機(T/3π)×(25/2)××(2/25)××(a2/b2)××(c2/d2)××(36/72)××I合成×(e/f)××ix×(1/72)=1r(工件)T:被加工斜斜齒輪螺螺旋線導(dǎo)導(dǎo)程T=(m端Z工)/tgβ=(m法Z工)/sinβ3π：絲杠導(dǎo)導(dǎo)程抵抵消消T中中的無無理因子子π（5）換換置公式式iy=(a2/b2)*(c2/d2)=9*sinβ/(mK)合成機構(gòu)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖圖（三）徑徑向進給給法滾切切蝸輪徑向靠手手動進給給其它與滾切切直齒相同同（四）刀架架快速移動動的傳動路路線用途：調(diào)整機床床滾滾刀快速接接近工件退退刀刀實現(xiàn)：切斷斷原進給鏈鏈，接入快快速移動電電機傳動路線：：Y3150E滾齒機機快速電機－－13/26－2/25－－刀架軸向向進給絲杠杠－刀架四、插齒齒機用途：內(nèi)、、外嚙合的的直齒、斜斜齒圓柱齒齒輪特別是內(nèi)齒齒輪和多聯(lián)聯(lián)齒輪，不不能加工蝸蝸輪加工原理：：展成原理理刀具：插齒齒刀－－－特殊的““齒輪””模數(shù)與壓力力角相同于于被加工齒齒輪鏟鏟背前前角角運動：對滾滾展成上上下下往復(fù)徑徑向進進給讓刀運動附附加轉(zhuǎn)動動（插斜齒齒輪）特點：效率率相對降低低精精度一般發(fā)展：高速速插齒機插齒機Y5132型

插齒齒機床身立柱刀架插齒刀工作臺擋塊第三節(jié)錐錐齒輪加工工機床一、錐齒輪輪的類型及及其加工原原理1、齒形及及其分類：：收收縮齒等等高齒2、加工原原理成形法：單片銑刀刀或指狀銑銑刀在臥式式銑床上加加工加工近似，，精度不高高，較少采采用展成法：相當(dāng)一對對嚙合的錐錐齒輪平頂齒輪：：加工收縮縮齒錐齒輪輪時用，假假想齒輪，，頂面為平平面，節(jié)錐錐角<90度平面齒輪：：加工等高高齒錐齒輪輪時用，節(jié)節(jié)錐為平面面平頂齒輪和和平面齒輪輪二、錐齒輪輪加工機床床的工作原原理1、直齒錐錐齒輪刨齒齒機圖圖1.3－19應(yīng)用平面齒齒輪與直齒齒錐齒輪的的嚙合原理理。背錐母線長長度無窮大大，相當(dāng)于于齒條，廓廓形為直線線用兩片刨刀刀代替平面面齒輪齒槽槽的兩個側(cè)側(cè)面，與齒齒坯按嚙合合關(guān)系作展展成運動，，加上刨刀刀的徑向進進給，切出出一個齒。。分度運動動可以實現(xiàn)現(xiàn)其它齒的的加工。下頁圖為直直齒錐齒輪輪銑齒機，，它利用了了平面齒輪輪與直齒錐錐齒輪的嚙嚙合原理，，由于平面面齒輪背錐錐母線長度度為無限大大，相當(dāng)于于齒條，因因此任意截截面上的齒齒形都是直直線。用銑銑刀做平面面齒輪的向向心運動，，就可以加加工出直齒齒錐齒輪的的一個齒，，加工完一一個齒進行行分度后再再加工另一一個齒。直齒錐齒輪輪銑齒機2、弧齒錐錐齒輪銑齒齒機的工作作原理刀具：端面面刀盤代替替弧齒平面面齒輪到一一個齒運動：展成成運動分分度度運動見見圖圖1.3－－20圖1.48為弧齒錐錐齒輪銑齒齒機，其加加工原理與與直齒基本本相同。不不過這時用用一個端面面刀盤代替替弧齒平面面齒輪的一一個齒，在在機床的展展成運動機機構(gòu)與被加加工齒輪作