齿轮加工机床--机械制造技术A

1、第九章第九章 齿轮加工机床齿轮加工机床 了解齿轮的加工方法； 能对齿轮成形所需要的运动进行分析，并 根据该分析画出传动原理图； 熟悉滚齿机的传动系统。 常见齿轮类型常见齿轮类型 圆柱齿轮圆柱齿轮 锥齿轮锥齿轮 蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆 圆柱齿轮圆柱齿轮锥齿轮锥齿轮蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆 一、齿轮加工机床的种类：一、齿轮加工机床的种类： 圆柱齿轮加工机床圆柱齿轮加工机床 圆锥齿轮加工机床圆锥齿轮加工机床 普通精度：滚齿机、插齿机普通精度：滚齿机、插齿机 精密加工：磨齿机、珩齿机、剃齿机精密加工：磨齿机、珩齿机、剃齿机 齿形加工常用方法：齿形加工常用方法：按形成轮齿的原理可分为按形成轮齿的原理可分为成形法成形法

2、和和 展成法展成法两大类。两大类。 （1 1） 成形法成形法 （2 2） 展成法（范成法）展成法（范成法） 用与被切齿轮的齿槽形用与被切齿轮的齿槽形 状完全相符的成形刀具状完全相符的成形刀具 切出齿形的方法。如铣切出齿形的方法。如铣 齿、成形法磨齿等。齿、成形法磨齿等。 利用齿轮的啮合原理加利用齿轮的啮合原理加 工齿轮。常用的展成法工齿轮。常用的展成法 齿轮刀具：滚齿刀、插齿轮刀具：滚齿刀、插 齿刀、剃齿刀等齿刀、剃齿刀等 1）成形法）成形法 刀刃形状与齿轮齿槽形状一致；刀刃形状与齿轮齿槽形状一致； 用一把刀加工模数相同直径不同的多种齿轮；用一把刀加工模数相同直径不同的多种齿轮； 加工模数较小

3、的齿轮时，用盘状铣刀；模数较大时，用指状铣刀。加工模数较小的齿轮时，用盘状铣刀；模数较大时，用指状铣刀。 盘形齿轮铣刀加工直齿盘形齿轮铣刀加工直齿指状齿轮铣刀加工直齿指状齿轮铣刀加工直齿 （模数相同） 铣齿的工艺特点：铣齿的工艺特点： （1）成本较低：）成本较低：齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可 完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。 （2）生产率低：）生产率低：铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要 重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。 （3）加工精度低：）加工精度低：只能获得近似的齿形，产生齿形误差； 另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。 铣齿应用：铣齿应用： 适用于单件小

4、批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿 轮。 铣齿的加工精度为9级或9级以下，齿面粗糙度值ra为 6.33.2m 2）展成法（范成法）展成法（范成法） 利用齿轮的啮合原理加工齿轮。利用齿轮的啮合原理加工齿轮。 常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、 插齿刀、剃齿刀等插齿刀、剃齿刀等 a)滚齿滚齿 b)插齿插齿 c)剃齿剃齿 滚齿工艺特点：滚齿工艺特点： （1）滚刀的通用性好：）滚刀的通用性好：一把滚刀可以加工与其模数、压 力角相同而齿数不同的齿轮。 （2）齿形精度及分度精度高。）齿形精度及分度精度高。 （3）生产率高：）生产率高：滚齿的整个切削过程是连续的。 （4）设备和

5、刀具费用高：）设备和刀具费用高：滚齿机为专用齿轮加工机床， 其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、刃磨要困难。 滚齿应用：滚齿应用： 应用范围较广，可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗 轮等，但不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。 一、滚齿原理一、滚齿原理 滚齿原理是刀具和工件的运动相当于滚齿原理是刀具和工件的运动相当于一对交错轴斜齿轮的啮合一对交错轴斜齿轮的啮合。 滚刀实质上是一个滚刀实质上是一个斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮。 二、加工直齿圆柱齿轮二、加工直齿圆柱齿轮 u发生线发生线 导线：导线： 渐开线齿廓渐开线齿廓母线：母线： 齿长线齿长线 滚齿原理滚齿原理 1滚刀；滚刀；2工件工件 1、成形所需运动、

6、成形所需运动 母线：母线：范成运动范成运动一个复合运动一个复合运动（滚刀的旋转运动（滚刀的旋转运动n1 和工件的旋转运动和工件的旋转运动n2复合而成）复合而成） 导线：导线：直线运动直线运动一个简单运动一个简单运动（滚刀架的移动（滚刀架的移动f3） 主运动主运动 （ n1， n2 ） 进给运动进给运动 f3 1 n 2 n 3 f 图图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图 2、运动联系、运动联系 （1）主传动链）主传动链 （2）范成传动链）范成传动链 （3）进给传动链）进给传动链 主运动主运动 （ n1, n2 ） 进给运动进给运动 f3 电动机电动机

7、滚刀滚刀 滚刀滚刀 工件工件 工件工件 刀架刀架 v u x u f u 3 f 1 n 2 n （作用、末端件、位移关系、性质）（作用、末端件、位移关系、性质） 2、运动联系、运动联系 （1 1）主传动链）主传动链 （2）范成传动链）范成传动链 （3）轴向进给传动链）轴向进给传动链 主运动主运动 （ n1， n2 ） 进给运动进给运动 f3 （作用、末端件、位移关系、性质）（作用、末端件、位移关系、性质） 电动机电动机 滚刀滚刀 滚刀滚刀 工件工件 工件工件 刀架刀架 滚刀滚刀1/k（r） 工件工件1/z（r） 范成传动链（展成运动）范成传动链（展成运动） 滚刀滚刀 工件工件 其中：k滚刀头

8、数； z工件齿数。 末端件：末端件： 位移关系：位移关系： )( 1 r k )( 1 r z )( 1 r )(r z k 3、滚刀安装角、滚刀安装角:滚刀轴线与水平线之间的夹角滚刀轴线与水平线之间的夹角 左旋左旋右旋右旋 :滚刀螺旋线的升角滚刀螺旋线的升角 目的：滚刀刀齿的排列与工件齿槽方向一致目的：滚刀刀齿的排列与工件齿槽方向一致 螺旋线的升角螺旋线的升角 螺旋角螺旋角 渐开线斜齿与直齿的不同：齿长方向渐开线斜齿与直齿的不同：齿长方向 三、加工斜齿圆柱齿轮传动原理分析三、加工斜齿圆柱齿轮传动原理分析 斜齿轮的齿长是螺旋形斜齿轮的齿长是螺旋形螺旋运动螺旋运动 斜齿轮的齿长是螺旋形斜齿轮的齿

9、长是螺旋形螺旋运动螺旋运动 滚刀架沿工件轴向运动滚刀架沿工件轴向运动f3和工件附加回转运动和工件附加回转运动f4复合而成复合而成 图图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图 v u x u f u 3 f 1 n 2 n 图图9-5 滚齿机加工斜齿圆柱齿轮传动原理图滚齿机加工斜齿圆柱齿轮传动原理图 v u x u y u 3 f 4 f 2 n f u 斜齿轮的齿长是螺旋形斜齿轮的齿长是螺旋形螺旋运动螺旋运动 滚刀架沿工件轴向运动滚刀架沿工件轴向运动f3和工件附加回转运动和工件附加回转运动f4复合而成复合而成 差动传动链差动传动链 工件主轴工件主轴滚刀架滚

10、刀架 作用：作用：使工件有附加回转运动，形成齿形的螺旋线；使工件有附加回转运动，形成齿形的螺旋线； 位移关系：位移关系： 滚刀架垂直移动滚刀架垂直移动t（mm） 工件工件附加附加回转回转1（r） 性质：性质：内联系内联系 末端件：末端件： 被加工斜齿轮的被加工斜齿轮的 螺旋线导程螺旋线导程 （1）主传动链）主传动链 （2）范成传动链）范成传动链 （3）进给传动链）进给传动链 电动机电动机 滚刀滚刀 滚刀滚刀 工件工件 工件工件 刀架刀架 加工斜齿圆柱齿轮传动链加工斜齿圆柱齿轮传动链 （4）差动传动链）差动传动链 工件主轴工件主轴滚刀架滚刀架 作业：作业： 分析斜齿圆柱齿轮传动，写出：分析斜齿圆

11、柱齿轮传动，写出： （1）所需要的传动链；）所需要的传动链； （2）各传动链的末端件；）各传动链的末端件； （3）写出机床的位移关系；）写出机床的位移关系； （4）写出传动链的性质。）写出传动链的性质。 分析滚齿机对斜齿圆柱齿轮齿形成形中需要哪些传动链，说明分析滚齿机对斜齿圆柱齿轮齿形成形中需要哪些传动链，说明 各传动链在成形中的作用，并画出传动原理图。（各传动链在成形中的作用，并画出传动原理图。（1010分）分） （主运动传动链（主运动传动链1 1分，竖直进给传动链分，竖直进给传动链1 1分，范成传动链分，范成传动链2 2分，差分，差 动传动链动传动链2 2分，图分，图4 4分）分） 主运动

12、传动链：输入动力； 范成传动链：保证滚刀和工件的相对运动关系（滚刀1/k，工件 1/z）； 差动传动链：使工件实现附加回转运动，形成需要的螺旋角； 竖直进给传动链：实现刀架的进给运动。 1.运动方向的确定运动方向的确定 基本回转基本回转n2 附加回转附加回转f4 总结：总结： 工件与滚刀的工件与滚刀的 螺旋线方向相螺旋线方向相 同，则同，则n2与与f4 方向相同。方向相同。 右右 右右 2.滚刀安装角的确定滚刀安装角的确定 滚齿时，为了切出准确齿形，应使滚刀和工 件处于正确的“啮合”位置，滚刀在切削点处的滚刀在切削点处的 螺旋线方向应与被加工轮齿齿槽方向一致。螺旋线方向应与被加工轮齿齿槽方向一

13、致。为此， 需将滚刀轴线相对于水平线倾斜一个安装角 。 滚刀安装角：滚刀安装角： 当工件和滚刀螺旋线方向相同时，安装角为 当工件和滚刀螺旋线方向相反时，安装角 y y 3 3 1 1 5050 e e 重大改进序号重大改进序号 主参数（最大工件直径主参数（最大工件直径500mm500mm） 系代号系代号 （1） 组：滚齿机组：滚齿机 齿轮加工机床齿轮加工机床 由床身1、 立柱2、刀 架溜板3、 滚刀架5、 后立柱8和 工作台组 成 一、主要组成部件 由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架4、工作台8 一、一、y3150e型滚齿机传动系统型滚齿机传动系统 传动系统图 （一）主传动链（一）主传动链

14、（二）范成传动链（二）范成传动链 （三）进给传动链（三）进给传动链 （四）差动传动链（四）差动传动链 （五）滚刀架快速运动传动链（五）滚刀架快速运动传动链 （一）主传动链（一）主传动链（外联系）（外联系） 1、传动路线表达式：、传动路线表达式： 2、运动平衡式：、运动平衡式： 主电动机主电动机 滚刀主轴滚刀主轴 cgv n b a u 80 20 28 28 28 28 28 28 42 21 165 115 1430 1430（r/min）nc（r/min） 3、换置公式：、换置公式： gv c u n b a 125 主电动机主电动机胶带传动胶带传动115/16521/42三联滑移齿轮组三

15、联滑移齿轮组 ugv（31/39、35/35、27/43）切削速度挂轮切削速度挂轮a/b 28/2828/2828/2820/80滚刀主轴滚刀主轴 （一）主传动链：（一）主传动链： 主电动机主电动机 滚刀主轴滚刀主轴 主电动机主电动机胶带传动胶带传动115/16521/42三联滑移齿轮组三联滑移齿轮组 ugv（31/39、35/35、27/43）切削速度挂轮切削速度挂轮a/b 28/2828/2828/2820/80滚刀主轴滚刀主轴 1、传动路线表达式：、传动路线表达式： 2、运动平衡式：、运动平衡式： 滚刀主轴滚刀主轴 工件主轴工件主轴 zd c b a f e u k 1 72 1 36

16、36 56 42 28 28 28 28 28 28 20 801 合成 1/k（r/min）1/z（r/min） 3、换置公式：、换置公式： z k e f d c b a ux 24 （二）范成传动链（二）范成传动链（内联系）（内联系） 滚刀主轴滚刀主轴 20 80 28 28 28 28 28 28 56 42 合成机构合成机构 1 u f e 36 36 d c b a 72 1 结构挂轮e和f的选择： u挂轮挂轮e和和f可在可在4个挂轮（齿数分别为个挂轮（齿数分别为24、36、36、48） 中选中选2个：个： e f z时，取当20 e f z时，取当14221 e f z时，取当1

17、43 1 36 36 2 1 48 24 2 24 48 z k e f d c b a ux 24 （二）范成传动链：（二）范成传动链： 滚刀主轴滚刀主轴 工件主轴工件主轴 1/k（r/min）1/z（r/min） 滚刀主轴滚刀主轴 20 80 28 28 28 28 28 28 56 42 合成机构合成机构 1 u f e 36 36 d c b a 72 1 1、传动路线表达式：、传动路线表达式： 2、运动平衡式：、运动平衡式： 工件主轴工件主轴 滚刀架滚刀架 fu b a gf 3 25 2 69 23 39 39 25 2 1 72 1 1 1 1（r/min）f（mm） 3、换置公

18、式：、换置公式： gf u f b a 45. 1 1 1 （三）进给传动链（三）进给传动链（外联系）（外联系） 工件主轴工件主轴 1 72 25 2 39 39 1 1 b a ) 45 39 54 30 35 49 (、 gf u 3 m 25 2 滚刀架垂直运动丝杠滚刀架垂直运动丝杠 69 23 （三）进给传动链：（三）进给传动链：工件主轴工件主轴 滚刀架滚刀架 工件主轴工件主轴 1 72 25 2 39 39 1 1 b a ) 45 39 54 30 35 49 (、 gf u 3 m 25 2 滚刀架垂直运动丝杠滚刀架垂直运动丝杠 69 23 1、传动路线表达式：、传动路线表达式：

19、 2、运动平衡式：、运动平衡式： 滚刀架滚刀架 工件主轴工件主轴 )( 1 72 1 36 36 72 36 25 2 2 25 3 2 2 2 2 r d c b a f e u d c b at 合成 t（mm）附加回转附加回转1（r） 3、换置公式：、换置公式： kmd c b a u n y sin9 2 2 2 2 （四）差动传动链（四）差动传动链（内联系）（内联系） z k e f d c b a ux 24 t 滚刀架垂直运滚刀架垂直运 动丝杠动丝杠 2 25 m3 25 2 2 2 2 2 d c b a 72 36 36 36 工件主轴工件主轴 合成机构合成机构 2 u f

20、e d c b a 72 1 sincos zm tg zm tg zm tg d t nn （四）差动传动链：（四）差动传动链： 滚刀架滚刀架 工件主轴工件主轴 滚刀架垂直运滚刀架垂直运 动丝杠动丝杠 2 25 m3 25 2 2 2 2 2 d c b a 72 36 36 36 工件主轴工件主轴 合成机构合成机构 2 u f e d c b a 72 1 （五）滚刀架快速运动传动链（五）滚刀架快速运动传动链 快速电动机（快速电动机（p=1.1kw，n=1410r/min） 链传动副链传动副13/26 3 m 25 2 滚刀架垂直运动丝杠滚刀架垂直运动丝杠 二、滚切齿数大于二、滚切齿数大于

21、100的质数直齿圆柱齿轮的质数直齿圆柱齿轮 e f z时，取当14221 e f z时，取当143 1 36 36 2 24 48 z k e f d c b a ux 24 分齿挂轮的换置公式：分齿挂轮的换置公式： 滚齿机只备有滚齿机只备有100以下以下 的质数交换齿轮！的质数交换齿轮！ z k e f d c b a ux 24 z k d c b a ux 24 z k d c b a ux 48 z 滚刀主轴滚刀主轴 工件主轴工件主轴 1 72 1 36 36 56 42 28 28 28 28 28 28 20 80 d c b a f e u k z 合成 z k e f d c

22、b a ux 24 z k e f d c b a ux 24 z z d c b a f e u k z 72 1 36 36 56 42 28 28 28 28 28 28 20 80 合成 zz z 1 让让差动传动链差动传动链来完成来完成 滚刀滚刀 工件工件 刀架刀架 )(r k z )( 1 r )/(rmmf ）（范成传动链r z z ）差动传动链（r z 范成传动链：范成传动链：滚刀 工件 ）（r z z )(r k z z k e f d c b a ux 24 换置公式：换置公式： 差动传动链：差动传动链：工件 刀架)/(rmmf ）（r z 差动传动链：差动传动链： 工件

23、刀架)/(rmmf ）（r z )( 72 1 36 36 72 36 25 2 2 25 3 r z u f e uu f xy 合成 z k e f ux 24 2 合成 u把把 和和 代入上式：代入上式： fkd c b a uy 9 2 2 2 2 thank you for your listening! 2. 展成法加工齿形 l 滚齿：滚齿：利用齿轮啮合原理进行加工齿轮的一种方法利用齿轮啮合原理进行加工齿轮的一种方法 ， 加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。用于加工直加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。用于加工直 齿、螺旋齿圆柱外齿轮及蜗轮等。齿、螺旋齿圆柱外齿轮及蜗轮等。 精度精度it8it7 l 插齿：插齿：利用齿轮啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀利用齿轮啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀 齿面运动轨迹的包络线。用于加工直齿圆柱内、