第四章齿轮加工机床.ppt

（一）教学要求 （）掌握齿面形成方法； （）能看懂滚齿传动系统图，会进行有关运动计算； （）了解其它齿轮加工设备 （二）教学的重点与难点 重点：齿面形成方法、滚齿机的传动原理和运动计算。 难点：滚齿机的传动原理和运动计算,第四章 齿轮加工机床,4.1 概述,一、齿轮加工机床的工作原理,1.加工方法分类： （1）成型法：要求所用刀具的切削刃形状与被切齿轮的的齿槽形状相吻合。,齿轮加工机床是用来加工齿轮轮齿的机床。,指状铣刀：指状齿轮铣刀加工齿轮方法与用圆盘铣刀时相似。不过指状铣刀常用于加工大模数的齿轮（m20mm），并可用于加工人字齿轮。,铣削法刀具 圆盘铣刀：外形与齿轮齿槽形状相同。铣齿时，圆盘旋转，而毛坯沿平行于齿轮轴线方向作直线移动，铣出一个齿槽后，将齿轮毛坯转过360/z，再铣第二个齿槽，依此类推。,优点：机床结构简单，可以利用通用机床加工。 缺点：对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不同，就需要采用不同的成形刀具。 齿面成形方法的精度不高，生产率也较低。 用途：主要用于精度要求不高修配行业。此外，也可用成形刨刀在刨床上刨齿，或在插床上插齿。,2.成形法加工特点：,应用齿轮啮合的原理。其切齿过程模拟齿轮副的啮合过程，如齿轮一齿轮副，把其中的一个转化为刀具，另一个作为工件，并保证刀具和工件之间做严格的啮合运动。被加工齿的齿面是在刀具和工件包络过程中由刀具切削刃的位置连续变化而形成的。 优点：只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的齿轮，加工精度和生产率都比较高。,属于展成法的有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等。,（2）展成法,二、齿轮加工机床的类型,4.2 滚齿机,加工范围 （1）直齿圆柱齿轮 （2）斜齿圆柱齿轮 （3）蜗轮,一、滚齿原理,（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理,展成运动： 复合运动（ ） 传动链：滚刀-4-5 - -6-7-工件（内联系） 运动关系：滚刀转1/k转，工件转1/z 主运动：滚刀的旋转b（与b11重复，属外联系 传动链） 进给运动：滚刀轴向直线运动a2（属外联系传 动链）,1 机床的运动,展成传动链：滚刀-4-5-ux-6-7-工件,主运动传动链：电动机-1-2-uv-3-4-滚刀,轴向进给传动链：工件-7-8-uf-9-10-刀架升降l丝杠,滚刀的安装（安装角等于刀齿螺旋升角）,(1).展成运动:（同直齿） (2).主运动:（同直齿） (3).进给运动:（同直齿） (4).差动运动: 运动关系：,（二） 加工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理,1. 运动,当刀具移动（a21）=工件螺旋线导程t时 工件附加转一转（b22 ）,3.滚切斜齿圆柱齿轮的传动链,滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图,4. 加工斜齿圆柱齿轮时的附加运动,附加运动保证刀架沿工件轴线方向移动一个螺旋线导程t时,工件附加转一转。,注：,滚齿机是按照滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理设计的,当 加工直齿圆柱齿轮时，差动链断开，合成机构相当于联轴器,（三）滚齿机的运动合成机构,1. 为使滚刀的刀齿（或齿槽）对称于工件的轴线，以保证加工出的齿廓两侧齿面对称； 2. 为了使滚刀的磨损不致集中在局部长度上，而是沿全长均匀地磨损，以提高滚刀使用寿命，都需调整滚刀轴向位置，这就是所谓串刀。 调整时，先放松压板螺钉2，然后用手柄转动方头轴3，通过方头轴3上的齿轮，经轴承座15上的齿条，带动轴承座连同滚刀主轴一起轴向移动。调整妥当后，应扳紧压板螺钉（实验中完成）。,注意：安装滚刀,刀具的安装,滚刀安装角的调整,滚齿时，为了切出准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的“啮合”位置，即在滚切点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽方向一致。 为此，需将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，称为安装角。,式中：-被加工齿轮的螺旋角 -滚刀的螺旋升角,当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反时取“+”号，螺旋线方向相同时取“-”号。 滚切斜齿轮时，应尽量采用与工件螺旋方向相同的滚刀，使滚刀安装角较小，有利于提高机床运动稳定性及加工精度。 当加工直齿圆柱齿轮时，因=0，所以滚刀安装角为：,= ,注：,（三）加工蜗轮时的运动和传动原理,根据切入进给方法不同，滚切蜗轮的方法有两种：,1.径向进给法,这种加工方法在一般滚齿机上进行,2.切向进给法,这种加工方法只在滚刀刀架上具备切向进给溜板的滚切机上方能进行，同时需要采用带切削锥的蜗轮滚刀。,二、滚齿机传动系统及其调整计算,yc3180型滚齿机,掌握： 1.原理： 2. 加工范围：（d工件max=800mm mmax=10mm zmin=8） 3.布局：f410 4.运动调整:,传动系统分析方法：,机床所需运动运动性质（简单或复合）传动链,（1）确定末端件 （2）列出计算位移 （3）列出运动平衡式 （4）计算换置式,1 主运动链,（1）末端件： 电机主轴 （2）计算位移：1500r/minn（主轴） （3）运动平衡式： 9级变速箱iv,（4）置换式：iv=n/180,2 展成链（分齿链）,（1）末端件： 滚刀主轴工作台 （2）计算位移：1滚刀转一转k/z（工件转k/z转） （3）运动平衡式：,注：加工直齿圆柱齿轮时 i合成=1,（4）置换式：,分析：,当传动比 计算式的分子和分母相差倍数过大时，大小齿轮相差太大，导致挂轮架结构庞大，且增加噪声，安装不便，故用挂轮 调整之，即： z=21-161时， e=f=42 z=8-20时， e=56 f=28 z161时， e=28 f=56,当 z=21-161时， e=f=42 z=8-20时， e=56 f=28 z161时， e=28 f=56,3 进给链,（1）末端件： 工作台滚刀刀架 （以工作台为间接动力源） （2）计算位移：1工作台转一转fmm（滚刀架） （3）运动平衡式：,（4）置换式：,滚切斜齿圆柱齿轮与滚切直齿圆柱齿轮的区别：,1. 使用差动链（内联系传动链） （1）末端件： 刀架工作台 （2）计算位移：tmm(刀架轴向移动量) 1 r（工作台或工件） （3）运动平衡式：i合成=2,（4）置换式：,由机械原理及f4-12,t=m端z/ tg m端=m/cos t= m z/ sin (式中有，滚刀升降丝杠用模数制螺纹),注：,由于差动链传给工件的附加旋转运动方向，可能与展成运动中的工件旋转方向相同，也可能相反，安装差动挂轮时，可按说明书中的规定使用惰轮。,2.展成链中的,刀架快速移动的传动路线,注： 在yc3180型滚齿机上，起动快速电动机之前，必须先用操纵手柄p3将轴上的三联滑移齿轮移到空挡位置，以脱开和之间的传动联系。为了确保操作安全，机床设有电气互锁装置，保证只有当操纵手柄p3放在“快速移动”的位置上时，才能起动快速电动机。,刀架快速移动的方向可通过控制快速电动机的旋转方向来变换,刀架快速移动传动路线：,工作台快速移动的传动路线,快速液压缸（机床右侧，行程大小、精度必须要进行控制） 丝杠螺母副（t=10） -刻度盘（没表示）,工作台快速移动,传动链换置器官的布置,一、外联系传动链：图4-13 二、内联系传动链：图4-14,分析比较：,1.方案a、c中的 不含无理因子 即变速机构 无误差存在，方案b不可取。 在 中方案a含有齿数z，c方案没有， 即加工一对相啮合的斜齿轮时， 无需 改变。 故选用方案c。,作 业：,已知滚刀的头数为k，右旋，螺旋升角为；被加工的圆柱直齿轮的齿数为z；滚刀的轴向进给量为f mm/r 。请回答： 1）滚刀的轴心线位置为什么要调整到与水平线相差一个角度？角度应多大？ 2）若滚刀轴向进给a mm 时，工件与滚刀各转了多少转？ 2. 当用头数为k、右旋、螺旋升角为的滚刀去滚切z、螺旋线导程为t mm 的右旋斜齿圆柱齿轮时，若刀具轴向移动距离和工件转过的转数如下表所示，问滚刀转过多少转？,4.5 其它类型齿轮加工机床,一、插齿机,（一）插齿原理及所需运动,插齿机的运动,1主运动,是插齿刀沿其工件的轴线所作的轴线（直齿，加工斜齿采用专用螺旋进给导轨）往复运动。,2展成运动,插齿刀转过一转，工件也转一转，这两个运动组成一个复合运动，即展成运动。,3圆周进给运动,插齿刀转动的快慢决定了工件轮坯转动的快慢，同时，决定了插齿刀每一次切削的切削负荷，所以称插齿刀的转动为圆周进给运动。,4让刀运动,让开和恢复原位的运动,5径向切入运动,即让工件逐渐地向插齿刀（或插齿刀向工件）作径向切入运动。,（二）插齿原理图,多用于对淬硬齿轮轮廓的精加工。 （一）成形磨齿 砂轮根据专用样板，由修正机构修正，形状修正得与齿谷形状相同 样板专门制造,二、磨齿机, 砂轮转速很高，展成链不能用机械方式联系 ， 分别用两个同步电机 拖动，用挂轮换置 主轴上装脉冲发生器，用调制信号驱动伺服电机拖动工件主轴 生产率高，砂轮修整麻烦，用于成批生产, 连续磨齿-工作原理与滚齿机相似,（二） 展成法磨齿机的原理和运动,特点：,蜗杆砂轮型连续磨齿,蜗杆砂轮磨齿机用直径很大的修整成蜗杆形的砂轮磨削齿轮，其工作原理和滚齿机相同，但形成齿线的轴向进给运动一般由工件完成。,碟形砂轮 分类 大平面砂轮 锥形砂轮 工作原理：齿轮齿条啮合原理 特点：齿条的齿廓是直线，形状简单，易于保证砂轮的修整精度。, 分度磨齿,碟形砂轮,双碟形砂轮型磨齿机,1.双碟形砂轮磨齿机用的两个碟形砂轮的端平面（实际是宽度约为0.5mm的工作棱边所构成的环形平面）来形成假想齿条的不同轮齿两侧面，同时磨削齿槽的左右齿面。 2.磨削过程中的成形运动和分度运动与锥形砂轮磨齿机基本相同，但轴向进给运动通常是由工件来完成。 3.砂轮的工作棱边很窄，且为垂直于砂轮轴线的平面，易获得高的修整精度。,特点：,特点：,4.磨削接触面积小，磨削力和磨削热很小。 5.机床具有砂轮自动修整与补偿装置，使砂轮能始终保持锐利和良好的工作精度，因而磨齿精度较高，最高可达 it4级，是各类磨齿机中磨齿精度最高的一种。 缺点:是砂轮刚性较差，磨削用量受到限制，生产率较低。,大 平 面 形 砂 轮,锥形砂轮,成形运动有： 砂轮旋转b1和直线移动a2，这是形成齿线所需的两个简单运动；工件转动b31和直线移动a32，是形成渐开线齿廓所需的一个复合运动展成运动。 此外，为磨出全部轮齿，还需一个周期的分度运动。,1.主运动 主运动是砂轮旋转运动b1 2.轴向进给运动 轴向进给运动是砂轮的往复直线运动a2,锥形砂轮加工原理图,bd -分度运动,三、 锥齿轮加工机床,锥齿轮的切齿原理及所需运动 方法： 成形和展成（常用