第四节滚齿机插齿机

1、第一章第一章 金属切削机床金属切削机床 第四节第四节 滚齿机滚齿机 插齿机插齿机主要内容主要内容一、一、概述概述二、二、滚齿滚齿原理原理三、三、Y3150E滚齿机滚齿机四、四、插齿机插齿机一、概述一、概述 利用专用切削刀具来加工利用专用切削刀具来加工齿轮轮齿表面齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工机的机床称为齿轮加工机床，床，滚齿机滚齿机和和插齿机插齿机是最常用的齿轮加工机床。是最常用的齿轮加工机床。1、齿轮的分类齿轮的分类2、齿轮加工机床的加工齿轮加工机床的加工原理原理3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法齿轮加工机床的类型及常用加工方法1 1、齿轮的分类、齿轮的分类 直齿直齿 圆柱齿轮圆柱齿轮 斜

2、齿斜齿 齿轮齿轮 人字齿人字齿 直齿直齿 圆锥齿轮圆锥齿轮 斜齿斜齿 弧齿弧齿此外，还有军用的特殊齿轮。此外，还有军用的特殊齿轮。2 2、齿轮加工机床的加工原理、齿轮加工机床的加工原理 按形成齿轮轮齿表面的原理，分为按形成齿轮轮齿表面的原理，分为成形法成形法和和展成法展成法。 （1）成形法）成形法 采用切削刃形状与被加工齿轮的轮槽形状相吻合的加工方法。采用切削刃形状与被加工齿轮的轮槽形状相吻合的加工方法。其特点是用普通机床即可完成加工，其特点是用普通机床即可完成加工，制造成本低制造成本低；加工精度低加工精度低和和生产效率低生产效率低，用于单件小批生产或修配。，用于单件小批生产或修配。渐开线形状

3、与基圆的关系渐开线形状与基圆的关系2 2、齿轮加工机床的加工原理、齿轮加工机床的加工原理（2）展成法展成法 利用利用齿轮啮合齿轮啮合的原理进行加工。的原理进行加工。其特点是其特点是加工精度高加工精度高和和生产效生产效率高率高，只要符合齿轮啮合的基本要求，一把刀可以切出不同齿数，只要符合齿轮啮合的基本要求，一把刀可以切出不同齿数的齿轮；的齿轮；设备投资大设备投资大，适于大批大量生产。，适于大批大量生产。3 3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法、齿轮加工机床的类型及常用加工方法（1）按被加工齿轮种类分类）按被加工齿轮种类分类 圆柱齿轮加工机床圆柱齿轮加工机床，常用的有滚齿机、插齿机；，常用的有滚齿

4、机、插齿机； 锥齿轮加工机床锥齿轮加工机床，分为直齿锥齿轮加工机床、曲线齿锥齿轮，分为直齿锥齿轮加工机床、曲线齿锥齿轮加工机床等；加工机床等； （2）按切削方法分类）按切削方法分类 滚齿机滚齿机，是齿轮加工机床中应用最广泛机床，主要用于滚切，是齿轮加工机床中应用最广泛机床，主要用于滚切圆柱齿轮及蜗轮；圆柱齿轮及蜗轮； 插齿机插齿机，主要用于加工内外啮合的圆柱齿轮；，主要用于加工内外啮合的圆柱齿轮； 剃齿机剃齿机，用于滚齿和插齿后的精加工；，用于滚齿和插齿后的精加工； 磨齿机磨齿机，用于淬硬齿轮的精加工；，用于淬硬齿轮的精加工；绗齿机绗齿机，用于淬硬齿轮轮齿表面的光整加工。，用于淬硬齿轮轮齿表面

5、的光整加工。二、滚齿原理二、滚齿原理 （一）（一）滚齿原理滚齿原理 （二）（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理 （三）（三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理（一）滚齿原理（一）滚齿原理 滚齿加工是根据滚齿加工是根据展成法原理展成法原理来加工齿轮轮齿表面的来加工齿轮轮齿表面的。 将一对齿轮副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角将一对齿轮副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角增大很多，便增大很多，便成了蜗杆，成了蜗杆，将其开槽并铲背，即将其开槽并铲背，即形成齿轮滚刀。形成齿轮滚刀。迫迫使使齿轮滚刀

6、齿轮滚刀和和齿轮齿坯齿轮齿坯按一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动按一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动的运动的运动关系转动，于是，就在齿坯的齿槽上滚切去一薄层金属，渐开线关系转动，于是，就在齿坯的齿槽上滚切去一薄层金属，渐开线齿廓包络形成。齿廓包络形成。 滚齿时成形运动是滚刀的旋转运动和工件旋转运动组成的复合滚齿时成形运动是滚刀的旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动，称为运动，称为展成运动展成运动，加上滚刀沿工件轴线垂直方向的，加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运进给运动动，可以切出整个齿长。，可以切出整个齿长。滚齿原理滚齿原理（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理

7、传动原理 1、机床的运动机床的运动和和传动原理图传动原理图 2、滚刀的安装滚刀的安装 1 1、机床的运动和传动原理图、机床的运动和传动原理图 在滚切直齿圆柱齿轮时，在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看作螺旋角等于零的把被加工齿轮看作螺旋角等于零的特殊情况特殊情况。 母线母线渐开线，渐开线，展成法形成，复合运动，分解成展成法形成，复合运动，分解成滚刀旋转滚刀旋转和和工件旋转工件旋转； 导线导线直线，直线，相切法形成，相切法形成，滚刀旋转滚刀旋转及及直线移动直线移动。 1 1、机床的运动和传动原理图、机床的运动和传动原理图 根据在切削中所起的作用来称呼其运动（链）：根据在切削中所起的作用来称呼其运

8、动（链）： 主运动传动链：主运动传动链：电动机电动机滚刀滚刀（外联系）（外联系） 换置机构换置机构uv用来用来调整渐开线形成的速度快慢调整渐开线形成的速度快慢，以适应滚刀的材，以适应滚刀的材料、直径和工件的材料、硬度及加工要求的变化。料、直径和工件的材料、硬度及加工要求的变化。 展成运动传动链：展成运动传动链：滚刀滚刀工件（工作台）工件（工作台） （内联系）（内联系） 换置机构换置机构ux用来用来保证滚刀和工件旋转运动之间严格的关系保证滚刀和工件旋转运动之间严格的关系，以，以适应工件不同的齿轮齿数和滚刀头数不同的变化要求。适应工件不同的齿轮齿数和滚刀头数不同的变化要求。 轴向进给运动传动链：轴

9、向进给运动传动链：工件（工作台）工件（工作台）丝杠（刀架）丝杠（刀架）（外（外联系）联系） 换置机构换置机构uy用来用来调整进给速度和进给方向的变化调整进给速度和进给方向的变化，以满足滚刀，以满足滚刀和工件旋向不同的加工要求。和工件旋向不同的加工要求。2 2、滚刀的安装角度、滚刀的安装角度滚刀轴线与被切齿轮端面之间呈一定的角度滚刀轴线与被切齿轮端面之间呈一定的角度，即即安装角安装角；=，滚刀的螺旋升角；滚刀的螺旋升角；+= 90，滚刀的螺旋角；滚刀的螺旋角；由于滚刀的螺旋升角总是存在的，由于滚刀的螺旋升角总是存在的，即滚切直齿圆柱齿轮时，即滚切直齿圆柱齿轮时，滚刀轴线永远是倾斜的。滚刀轴线永远

10、是倾斜的。（三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和（三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理传动原理 1、机床的运动机床的运动和和传动原理图传动原理图 2、滚刀的安装滚刀的安装1 1、机床的运动和传动原理图、机床的运动和传动原理图 滚切斜齿圆柱齿轮时，与加工直齿轮相比，滚切斜齿圆柱齿轮时，与加工直齿轮相比，端面齿廓都是渐开端面齿廓都是渐开线，线，即母线一样，即母线一样，只是齿长方向不一样，只是齿长方向不一样，即导线不一样，分别是即导线不一样，分别是螺旋线螺旋线和和直线直线。 导线：导线：螺旋线，螺旋线，相切法形成，相切法形成，复合运动，分解成复合运动，分解成滚刀的直线运滚刀的直线运动动和和工件

11、的附加转动工件的附加转动。 1 1、机床的运动和传动原理图、机床的运动和传动原理图 滚切滚切斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮时的运动链：时的运动链： 主运动传动链：主运动传动链：电动机电动机滚刀滚刀（外联系）（外联系） 展成运动传动链：展成运动传动链：滚刀滚刀工件工件（内联系）（内联系） 轴向进给运动传动链：轴向进给运动传动链：工件工件丝杠丝杠（外联系）（外联系） 附加运动传动链：附加运动传动链：滚刀架滚刀架工作台工作台（内联系）（内联系） 在在展成运动传动链展成运动传动链和和附加运动传动链附加运动传动链中都有工作台（工件）中都有工作台（工件）旋旋转，转，须用一个须用一个合成机构合成机构将两个运动叠加

12、后传动工件。将两个运动叠加后传动工件。 滚切斜齿时工件附加转动的方向滚切斜齿时工件附加转动的方向2 2、滚刀的安装、滚刀的安装安装角：安装角：= ； ：滚刀的螺旋升角；：滚刀的螺旋升角； ：被加工齿轮的螺旋角；：被加工齿轮的螺旋角；当当旋向相同旋向相同取取“-”；当；当旋向相反旋向相反取取“+”；滚刀应尽量采用与工件螺旋线方向相同的，滚刀应尽量采用与工件螺旋线方向相同的，可以使安装可以使安装角较小，减少振动，有利于保证加工精度。角较小，减少振动，有利于保证加工精度。滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角三、三、Y3150EY3150E滚齿机滚齿机（一）（一）机床的用途机床

13、的用途（二）（二）机床的布局机床的布局（三）机床的主要技术性能（三）机床的主要技术性能（四）机床的运动及传动分析（四）机床的运动及传动分析（一）机床的用途（一）机床的用途 Y3150E滚齿机属滚齿机属中型通用滚齿机，中型通用滚齿机，机床的结构形式为工作台机床的结构形式为工作台移动式。移动式。 Y3150E滚齿机主要用于滚齿机主要用于滚切滚切直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮和和斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮，也可以加工也可以加工蜗轮蜗轮和和花键轴。花键轴。（二）（二）机床的布局机床的布局 床身床身1：支承各部件，支承各部件，使它们保持保持准确的位置；使它们保持保持准确的位置； 立柱立柱2：用来安装滚刀架，用来

14、安装滚刀架，使其沿着导轨可上下移动，使其沿着导轨可上下移动， 能绕能绕着水平轴调整角度；着水平轴调整角度； 刀架刀架3：安装滚刀，安装滚刀，使其和工件形成一对轴线交错的螺旋齿使其和工件形成一对轴线交错的螺旋齿轮啮合状态，轮啮合状态，实现垂直进给运动；实现垂直进给运动； 主轴主轴4：安装滚刀并带动其旋转，实现主运动；安装滚刀并带动其旋转，实现主运动； 后立柱后立柱8：夹紧工件；夹紧工件；与工作台一起可水平移动，调整工件与工作台一起可水平移动，调整工件径向位置，径向位置，作径向进给运动；作径向进给运动； 心轴心轴7：使工件定位；使工件定位； 工作台工作台9：安装工件，并带动工件旋转，实现展成运动。

15、安装工件，并带动工件旋转，实现展成运动。（三）机床的主要技术性能（三）机床的主要技术性能加工加工工件最大直径工件最大直径 （主参数）（主参数） 500 mm工件最大加工宽度工件最大加工宽度 250 mm工件的最大模数工件的最大模数 8 mm工件的最小齿数工件的最小齿数 5（Z最小最小=5K滚刀头数滚刀头数）滚刀主轴转速滚刀主轴转速 9级级 （ 40，50，63，80，100，125，160，200，250 r/min）滚刀轴向进给量滚刀轴向进给量 12级级 0.44mm/r （ 0.4，0.56，0.63，0.87，1.0，1.16，1.41，1.6，1.8，2.5， 2.9 ，4.0 mm/

16、r）主电机功率、转速主电机功率、转速 4KW，1430 r/min（四）机床的运动及传动分析（四）机床的运动及传动分析 1、加工直齿圆柱齿轮的调整计算加工直齿圆柱齿轮的调整计算 2、加工斜齿圆柱齿轮的调整计算加工斜齿圆柱齿轮的调整计算Y3150E型滚齿机的传动系统图型滚齿机的传动系统图1 1、加工直齿圆柱齿轮的调整计算、加工直齿圆柱齿轮的调整计算1）主运动传动链（外联系传动链）主运动传动链（外联系传动链）2）展成运动传动链（内联系传动链）展成运动传动链（内联系传动链）3）轴向进给运动传动链（外联系传动链）轴向进给运动传动链（外联系传动链）4）其它辅助运动传动链）其它辅助运动传动链1 1）主运动

17、传动链（外联系传动链）主运动传动链（外联系传动链） a）找末端件：）找末端件： 电动机电动机主轴主轴b）定计算位移）定计算位移：n电电（1430 r/min）n主主（ r/min）1 1）主运动传动链（外联系传动链）主运动传动链（外联系传动链）c）列运动平衡式：）列运动平衡式： 1430*115/165*21/42*31/39，35/35， 27/42*A/B 28/28*28/28*28/28*20/80= n主主 其中，其中， A/B= 22/44，33/33， 44/22d）得换置公式：）得换置公式： uV = 31/39，35/35， 27/42*A/B =1/1430*165/115

18、*42/21*28/28*28/28*28/28*80/20* n主主 = n主主/124.5832 2、展成运动传动链（内联系传动链）、展成运动传动链（内联系传动链）a）找末端件：）找末端件： 滚刀滚刀工件工件b）定计算位移）定计算位移 ： 1（ r） k/z （r）c）列运动平衡式：）列运动平衡式： 1*80/20*28/28*28/28*28/28*42/56* u合成合成*e/f*36/36* a/b*c/d*1/72= k/z 加工直齿圆柱齿轮时，加工直齿圆柱齿轮时，合成机构被封住，合成机构被封住，即即u合成合成=1；e、f 为结构齿轮，用来调节传动比；为结构齿轮，用来调节传动比；2

19、 2、展成运动传动链（内联系传动链）、展成运动传动链（内联系传动链）d）得换置公式：）得换置公式： ux = a/b*c/d = f/e*24k/z k =1 当当 5= z = 20时，时，e =48，f =24； 当当21=z =143时，时，e =24，f =48； 即即ux =（1/2，1，2）*24k/z，由由e、f来调节，来调节，使使ux 的分子和分母不会相差太大，便于选择齿轮和安装的分子和分母不会相差太大，便于选择齿轮和安装齿轮。齿轮。3 3、轴向进给运动传动链（外联系传动链）、轴向进给运动传动链（外联系传动链） a）找末端件：）找末端件： 工作台工作台滚刀架滚刀架 b）定计算位

20、移：）定计算位移：1（r ） f （mm） c）列运动平衡式：）列运动平衡式： 1*72/1*2/25*39/39*a1/b1*23/69 *39/45，30/54，49/35 *2/25*3= f 其中：其中：a1/b1 = 26/52，32/46， 46/32 ，52/26是交换齿轮是交换齿轮传动从蜗轮传动从蜗轮蜗杆蜗杆丝杠螺母丝杠螺母（刀架），分析可以，但实际行不通，（刀架），分析可以，但实际行不通，蜗杆蜗轮运动不可逆；工作台与螺母蜗杆蜗轮运动不可逆；工作台与螺母固定在一起；固定在一起；3是丝杠的导程。是丝杠的导程。3 3、轴向进给运动传动链（外联系传动链）、轴向进给运动传动链（外联系传

21、动链） d）得换置公式：）得换置公式： uf = a1/b1*39/45，30/54，49/35 = 1/72*25/2*39/39*69/23*25/2*1/ 3*f = 0.6908f f 根据齿坯材料、齿面质量、加工精度及滚削方式根据齿坯材料、齿面质量、加工精度及滚削方式等情况而定。等情况而定。4 4、其它辅助运动传动链、其它辅助运动传动链 刀架快速轴向运动传动链；刀架快速轴向运动传动链； 切入运动；切入运动； 工作台和小立柱一切快速移动；工作台和小立柱一切快速移动； 小立柱上的工件心轴支架的移动。小立柱上的工件心轴支架的移动。2 2、加工斜齿圆柱齿轮的调整计算、加工斜齿圆柱齿轮的调整计

22、算 仅分析仅分析与滚切直齿圆柱齿轮不同的传动链。与滚切直齿圆柱齿轮不同的传动链。 1）展成运动传动链展成运动传动链 2）附加附加运动传动链（内联系传动链）运动传动链（内联系传动链） 3）对附加运动传动链的换置公式的分析对附加运动传动链的换置公式的分析1 1）展成运动传动链）展成运动传动链 滚切斜齿圆柱齿轮时，与滚切直齿圆柱齿轮比唯一的滚切斜齿圆柱齿轮时，与滚切直齿圆柱齿轮比唯一的区别是合成机构被打开，区别是合成机构被打开， 这时：这时： u合成合成= -1； 即：输入与输出的星轮即：输入与输出的星轮转速相同转速相同，而，而转向相反转向相反； 换置公式：换置公式：ux = a/b*c/d = -

23、 f/e*24k/z 只需在只需在 e 和和 f 之间加一个之间加一个惰轮惰轮即可。即可。2 2）附加附加运动传动链（内联系传动链）运动传动链（内联系传动链） a）找末端件：）找末端件：滚刀架滚刀架工作台工作台 b）定计算位移：）定计算位移： S（mm） 1（r ） c）列运动平衡式：）列运动平衡式： S*1/3*25/5*2/25*a2/b2*c2/d2*36/72* u合成合成*e/f*a/b*c/d*1/72=1 1 因为：因为：u合成合成=2； S= m端端z / tg， m端端= mn / cos； e/f*a/b*c/d = 24k/z； d）得换置公式：）得换置公式： uy =

24、a2/b2*c2/d2 =9sin/mn K3 3）对附加运动传动链的换置公式的分析）对附加运动传动链的换置公式的分析附加传动链的传动比精度影响着斜齿轮的附加传动链的传动比精度影响着斜齿轮的齿向精度，齿向精度，所以所以a2、b2、c2、d2应配算准确，但是，换置公式中包含无理应配算准确，但是，换置公式中包含无理数数sin，给，给配算挂轮带来困难，只能配算挂轮带来困难，只能近似配算，近似配算，通常先配通常先配展成链的传动比，再配差动链的；展成链的传动比，再配差动链的；在运动平衡式中既有在运动平衡式中既有ux 又有又有 uy ，即两条传动链有一段，即两条传动链有一段公公共段，共段，目的是使差动传动链换置公式中目的是使差动传动链换置公式中不包含不包含 z 参数，参数，挂挂轮的传动比与齿数无关，轮的传动比与齿数无关，在滚切一对相互啮合的斜齿轮时，在滚切一对相互啮合的斜齿轮时，可以用同一套挂轮；可以用同一套挂轮；3 3）对附加运动传动链的换置公式的分析）对附加运动传动链的换置公式的分析刀架丝杠（导程）刀架丝杠（导程）采用模数螺纹采用模数螺纹 t=3 ，是因为工件齿轮导，是因为工件齿轮导程中有程中有 因子，因子，与运动平衡式中的与运动平衡式中的 约掉约掉，使计算