齿轮加工机床与齿轮刀具课件

齒輪加工機床與齒輪刀具5.8.1齒輪加工機床

齒輪加工機床是加工齒輪輪齒的基本設備。按照被加工齒輪的形狀，齒輪加工機床可分為圓柱齒輪加工機床和圓錐齒輪加工機床。圓柱齒輪加工機床主要有滾齒機、插齒機等。錐齒輪加工機床有加工直齒錐齒輪的刨齒機、銑齒機、拉齒機和加工弧齒錐齒輪的銑齒機。用來精加工齒輪齒面的機床有研齒機、剃齒機和磨齒機等。

1．齒輪加工方法根據齒形形成的原理，齒輪加工方法可分為成形法和展成法兩類。

（1）成形法：成形法是用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削輪齒。

（2）展成法展成法切削齒輪，其刀具的切削刃相當於齒條或齒輪的齒廓，與被加工齒輪的齒數無關，只需一把刀具就能加工出模數相同而齒數不同的齒輪，其加工精度和生產率都比成形法高，因而應用也最廣泛。採用展成原理加工齒輪的機床有滾齒機、插齒機、磨齒機、剃齒機和珩齒機等。

2．滾齒機滾齒機廣泛用於加工直齒和斜齒圓柱齒輪，又是唯一能加工蝸輪的齒輪加工機床。（1）滾齒原理滾齒機是用齒輪滾刀根據展成原理來加工齒輪漸開線齒廓的。（2）加工直齒圓柱齒輪的傳動原理加工直齒圓柱齒輪的成形運動必須包括形成漸開線齒廓的展成運動和形成直線形齒線的運動。a．展成運動傳動鏈：屬內聯系傳動鏈。b．主運動傳動鏈：屬外聯系傳動鏈。c．軸向進給運動傳動鏈：屬外聯系傳動鏈。

（3）滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比，其端面上齒廓是漸開線齒形，而齒長方向不是一條直線，是螺旋線。因此，在滾切斜齒圓柱齒輪時，除需要有展成運動，主運動和軸向進給運動以外，為了形成螺旋線齒線，在滾刀作軸向進給運動的同時，工件還應作附加旋轉運動B22，而且這兩個運動之間必須保持確定的關係：滾刀移動一個工件螺旋線導程時，工件應準確地附加轉過一轉。

滾切斜齒圓柱齒輪時，展成運動、主運動以及軸向進給運動傳動鏈與加工直齒圓柱齒輪相同，只是刀架與工件之間增加了一條附加運動傳動鏈；這條傳動鏈屬於內聯系傳動鏈。

（4）滾刀的安裝在滾齒時，要求滾刀的刀齒螺旋線方向與工件齒槽方向必須一致，這是沿齒向進給切出全齒長的條件。所以，加工前要調整滾刀的安裝角。滾刀加工直齒圓柱齒輪的安裝角。滾刀位於工件前面，滾刀的螺旋升角為

0。從幾何關係可知，滾刀安裝角

＝

0。角度的偏轉方向與刀齒的螺旋方向有關。

0

0

用滾刀加工斜齒圓柱齒輪時，由於滾刀和工件的螺旋方向都有左、右方向之分，則它們之間共有四種不同的組合。則有

＝

0，式中

為被加工齒輪螺旋角。

0

0

0

0

0

0

0

0（a）左旋滾刀滾切左旋齒輪；（b）右旋滾刀滾切右旋齒輪；（c）左旋滾刀滾切右旋齒輪；（d）右旋滾刀滾切左旋齒輪（6）Y3150E型滾齒機

Y3150E型滾齒機主要用於滾切直齒和斜齒圓柱齒輪，使用蝸輪滾刀時，還可以手動徑向進給滾切蝸輪。

傳動系統中分析計算任一條傳動鏈的具體步驟是：（1）確定末端件，即這條動鏈的首、末件；（2）確定首、末件的計算位移；（3）對照傳動系統圖，列出運動平衡式；在列運動平衡式之前，可先列出其傳動路線運算式；（4）根據運動平衡式計算換置機構的傳動比。

1）滾切直齒圓柱齒輪的傳動鏈及換置計算①主運動傳動鏈a．找末端件：電動機—滾刀b．確定計算位移：n電（r/min）—n刀（r/min）c．列出運動平衡式：根據計算位移關係及傳動路線，可得運動平衡式：

式中n刀為滾刀轉速。

d．計算換置式將上面的運動平衡式化簡得：只要確定了n刀，就可計算出uv的值，並由此確定出變速箱中嚙合的齒輪對和掛輪的齒數。

②展成運動傳動鏈a．找末端件：滾刀—工件b．確定計算位移：1/Kr（滾刀）—1/Z工

r（工件）c．列出運動平衡式式中u合成表示通過合成機構的傳動比。當加工直齒圓柱齒輪時，以軸IX端使用短齒爪式離合器M1,M1將合成機構的轉臂與軸IX連成一體。此時u合成=1。d．計算換置式

式中e、f為結構掛輪，根據被加工齒輪的齒數選取，用以調整ux的數值，使其不會過大或過小，便於掛輪的選取。稱為分齒掛輪。

③進給運動傳動鏈a．找末端件：工件（工作臺）—刀架b．確定計算位移：l（r）—f（mm）c．列出運動平衡式：d.計算換置式：式中f為軸向進給量，單位為mm/r。u進為進給箱軸XVII—XVIII之間的傳動比，共有三種：49/35、30/54、39/45。

2）滾切斜齒圓柱齒輪的傳動鏈及換置滾切斜齒圓柱齒輪與滾切直齒圓柱齒輪的傳動鏈基本相同，只是增加了一條差動運動傳動鏈。這時將短齒離合器Ml換成長齒離合器M2。

M2同時與合成機構殼體（系杆H）齒輪Z72的端面齒相嚙合，系杆H與外部接通。由展成運動傳動鏈和差動傳動鏈傳來的運動分別通過齒輪Z56和Z72輸入合成機構，運動合成後由Ⅸ軸輸出。

差動運動傳動鏈a．找末端件：刀架—工件b．定計算位移：刀架沿軸向移動一個工件螺旋線導程Lmm,工件附加1r。記作：Lmm—1r（附加）設工件的螺旋角為

，齒數為ZI，端面模數為m端。其導程L為：

c．列出運動平衡式：

對於差動運動傳動鏈，

ux為分齒掛輪的傳動比，

d．計算換置式：式中稱為差動掛輪。

3．插齒機插齒機用於加工內嚙合和外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪，尤其適用於加工內齒輪和多聯齒輪中的小齒輪，裝上附件後還可以加工齒條，但插齒機不能加工蝸輪。插齒原理及插齒時所需要的成形運動如下：

插齒機除了必須的插削主運動和展成運動以外，還需要讓刀運動、徑向切入運動和圓周進給運動。展成傳動鏈是內聯傳動鏈，主運動傳動鏈和圓周進給運動傳動鏈都是外聯傳動鏈。4．磨齒機磨齒機多用於對淬硬齒輪齒面的精加工，也可直接在齒坯上磨出齒廓表面。磨齒加工能修整齒輪預加工的各項誤差，其加工精度一般可達6級以上。按齒廓的形成方法，磨齒機通常分為成形砂輪法磨齒和展成法磨齒兩大類。

5．剃齒機

剃齒機是利用剃齒刀對未淬火的直齒或斜齒圓柱齒輪進行剃削加工的機床。剃齒刀1帶動工件2旋轉，工件裝在兩頂尖之間的心軸上，工作臺3和4作慢速往復運動，工作臺每往返一次行程，升降臺5便作一次垂直進給運動。利用操縱箱，工作臺到達行程終點並開始返回行程時，剃齒刀帶動工件亦反轉。機床具有兩個工作臺3和4，這樣的結構便於修整工件的齒形。

f

25.8.2齒輪刀具齒輪刀具是用於加工齒輪齒形的刀具。按齒輪齒形的成形方法，可將齒輪刀具分為成形齒輪刀具和展成齒輪刀具兩大類。1．成形齒輪刀具a)盤形齒輪銑刀b)指形齒輪銑刀2．展成齒輪刀具加直齒或斜齒漸開線齒輪的展成刀具有插齒刀、齒輪滾刀、剃齒刀；加工直齒錐齒輪和圓弧齒錐齒輪的展成刀具有成對展成刨刀、成對銑刀、弧齒錐齒輪刀盤；加工非漸開線齒形的展成齒輪刀具有矩形花鍵滾刀、矩形花鍵插齒刀等。

1)插齒刀a)盤形直齒插齒刀b)碗形直齒插齒刀c)錐柄直齒插齒刀2)齒輪滾刀齒輪滾刀是用於加工漸開線外嚙合直齒齒輪和斜齒齒輪最常用的刀具。基本蝸杆螺旋面為漸開螺旋面的蝸杆稱為漸開線蝸杆，用這種蝸杆經開槽鏟齒形成的滾刀稱為漸開線滾刀。從理論上講漸開線滾刀才能加工出漸開線齒形，但這種滾刀製造困難，生產中幾乎不用它，而是用阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆經開槽鏟齒製成的阿基米德滾刀或法向直廓滾刀。由於阿基米德基本蝸杆或法向直廓基本蝸杆螺旋面的形成原理與漸開線基本蝸杆螺旋面的形成原理不同，因此螺旋面形狀不同，用它們製成的滾刀加工出來的齒輪會產生齒形誤差，但是當滾刀分圓柱螺紋升角λ0很小時，加工誤差很小，同模數、同壓力角的阿基米德滾刀加工出的齒輪齒形誤差小於法向直廓滾刀，故生產中加工齒輪都是阿基米德滾刀。

a)整體齒輪滾刀b)直槽鑲片滾刀

工具廠生產的滾刀為右旋滾刀。齒輪滾刀的容屑槽形式都做成直槽，以便滾刀的製造和重磨。

大批大量生產的汽車、拖拉機齒輪，齒形加工常採用滾→剃→珩工藝，剃前齒輪常採用剃前滾刀加工，為了在剃齒時不讓剃齒刀齒頂參加切削以免損壞剃齒刀，剃前齒輪齒根應有微量沉切，沉切量δ2很小，一般δ2＝0.01～0.04mm。為了使剃齒時被剃齒輪齒頂不產生毛刺，剃前齒輪的齒頂應修緣，修緣量δ1＝0.03～0.1mm。加工這種剃前齒輪齒形的剃前滾刀齒形在齒頂處有凸角。剃前滾刀是專用刀具，由生產廠設計、製造。a)被剃齒輪齒形b)剃前滾刀軸向齒形(3)剃齒刀剃齒是用於精加工齒形的一種方法，所用刀具稱為剃齒刀。剃齒刀實際上是一個由高速鋼製造的在其齒面上加工有許多容屑槽的高精度變位螺旋齒輪。容屑槽與齒面的交線為切削刃，剃齒刀加工齒輪的過程屬於螺旋齒輪嚙合過程，螺旋齒輪嚙合時齒面接觸點有相對滑動，所以剃齒刀齒面與齒輪齒面產生相對滑動時，剃齒刀的切削刃就從工件上切削切屑。剃齒刀的結構形式有兩種：閉槽剃齒刀（刀齒兩側面上容屑槽不貫通）。用於加工中等模數的齒輪；通槽剃齒刀，用於加工模數m≤1.75的齒輪。

閉槽剃齒刀

通槽剃齒刀(4)花鍵滾刀加工花鍵軸鍵槽的滾刀稱為花鍵滾刀。花鍵滾刀加工花鍵軸屬於螺旋齒輪嚙合原理，因為刀齒在滾刀上成螺旋形分佈，加工花鍵軸時刀齒螺旋方向應與花鍵軸齒槽方向一致，因而刀具軸線與工件軸線空間相錯正好構成螺旋齒輪嚙合。滾花鍵所需運動與滾齒輪所需運動完全相同。花鍵滾刀是專用刀具。普通花鍵滾刀

帶角花鍵滾刀5.9組合機床組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量的專用部件組成的專用機床。它適宜於在大批、大量生產中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既具有專用機床的結構簡單、生產率和自動化程度較高的特點，又具有一定的重新調整能力，以適應工件變化的需要。組合機床可以對工件進行多面、多主軸加工，一般是半自動的。

組合機床與專用機床和通用機床相比，有如下特點：1）組合機床中有70％～90％的通用零、部件。這些零、部件是經過精心設計和長期生產實踐考驗的，所以工作穩定而且可靠。2）設計組合機床時，通用零、部件可以選用，不必設計，所以機床的設計週期短。3）這些通用零、部件可以成批生產，預先製造好。因此，機床的生產週期短，並可降低成本。4）當被加工對象改變時，可以利用原有的通用零、部件，組成新的組合機床。5.10TH5632型立式鏜銑加工中心1．機床佈局及用途TH5632型立式鏜銑加工中心是一種具有自動換刀裝置的數控立式鏜銑機床，該機床的另一名稱是JCS-018，它採用了軟體固定型電腦控制的FANUC-BESK7CM數控系統。把工件一次裝卡在工作臺上，可自動連續地完成銑、鑽、鏜、鉸、鍃、攻絲等多種工序的加工。該機床適用於小型板類、盤類、模具類等複雜工件的多品種中小批量加工，