齿轮加工机床

1、第五章 齿轮加工机床,齿轮是当前应用最广的一种传动元件。 机器、仪器向高速度、高精度、高功率、高效率方向发展，齿轮的应用更加广泛，并且制造的要求越来越高。 例如：波音飞机发动机内的齿轮，其速度高达50M/s。 由于齿轮品种很多，故齿轮机床的种类繁多，大小规格极众。,齿轮种类举例：,圆柱齿轮（直齿、斜齿、人字齿） 圆锥齿轮（直齿、斜齿、弧齿） 小型齿轮（直径仅数毫米，采用不根切的摆线齿形的手表齿轮。） 巨型齿轮（用于无线电望远镜、轧钢机、水轮发电机、雷达天线等，直径数米或十余米） 各种精度的齿轮。 特殊齿轮（间歇齿轮、非圆齿轮） ,针对齿轮的不同要求，机床具有相应的品种 例如：,对应于不同精度的

2、齿轮，设备上就有滚齿机、剃齿机、磨齿机、研齿机等等。 因轮齿的工作表面是一非圆曲面，故加工时机床的运动一般较复杂，认识与了解齿轮加工机床，首先要进行机床的运动分析。,第一节 机床运动分析的基本概念,机床加工的是工件上一定形状的表面，因此，了解或设计一台机床的过程通常是： 工件表面的形状机床运动传动结构。,一、工件加工表面的形状,工件常由一个表面或多个表面构成。,常见的工件表面，按其形状 可分为三类： 1.旋转表面转动而形成。 2.纵向表面直线移动而形成或沿直线移动而形成。 3.特形表面由复杂运动而形成。,二、表面形成的方法及机床上的成形运动 1.机床上运动的分类：,a.成形运动为了进行切削并切

3、出要求的工件表面形状，刀具与工件之间必须具有的最基本的相对运动。 如车床上的工件旋转和车刀的直线运动。 b.分度运动使表面形状在工件上周期地实现。,c.切入运动使工件获得要求的尺寸。 d.辅助运动为切削加工创造条件的运动，如进、退刀、转 位、回程等运动。 e.操纵及控制运动。 从获得要求的工件表面形状来看，成形运动是最主要的，现对其作进一步讨论。,2.工件表面形成的几何学原理,工件上的表面都可视作一条线（母线）沿另一条线（导线）运动的轨迹。母线与导线统称为表面的发生线。在机床上发生线靠刀刃与工件的相对运动来体现。,表面的形状不但取决于发生线的形状，而且还取决于发生线的原始相对位置。,3.发生线

4、成形的方法及所需的运动,a.轨迹法点切削刃，点接触，形成发生线需要一个 独立运动。,b.成型法线刃，吻合，不需要运动。,c.旋切法线刃，点接触，需要两个独立的成形运动。,d.范成法线刃，点接触（刀刃与工件廓形共轭）需要两个简单运动复合成一个复合运动。,4.形成工件表面的成形运动 形成母线的运动与形成导线的运动。,三、机床的传动原理图 传动原理图与传动系统图的区别。,1.表示的运动数不一样。 传动原理图只表示与表面成形有直接关系的运动及其传动联系。 传动系统图表示机床的所有运动及其传动联系。,2.像真度不一样。 传动系统图的像真度高，具体表示了各传动件的结构形式。 传动原理图仅用简单的符号表示运

5、动源和执行件、执行件和执行件之间的传动联系。,设计机床的步骤：,传动原理图传动系统图结构图。,2.传动链的两种类型,a.外联系传动链运动源与执行件之间的传动链。,b.内联系传动链两个执行件之间的传动链。,内联系目的：,i)保证两执行件之间严格的传动比，不可置入摩擦传动元件，实现复合的成形运动。例如车螺纹的传动链。 ii)合理简化机床的传动系统，其可用外联系传动链代替。例如车外圆的传动链。,第二节 滚齿机,一、滚齿的原理与机床的传动原理（65页）,1.滚齿机的用途： 加工直齿和斜齿的圆柱齿轮；加工蜗轮、短花键轴、棘轮、盘形凸轮等。当然各自应配用相应的滚刀。 这里仅对加工渐开线圆柱齿轮进行讨论。,

6、2.滚齿的原理,在滚齿机上加工圆柱齿轮时，工件和滚刀相当于一对相互啮合的螺旋齿轮，这时滚刀是一只表面开有刃口的螺旋齿轮，但它的齿数极少（14齿）螺旋角很大。,3.直齿圆柱齿轮的滚削,滚削齿形表面的运动 形成母线n1 + n2 1/k 1/z工 1 k/z工,形成导线f3 (沿工件轴向即齿向）,这样，即可方便地绘出传动原理图,滚刀垂直进给运动f3不是复合运动，采用内联系传动链是为了简化结构，因此亦可改为外联系传动链。,4.斜齿圆柱齿轮的滚削,其原理上与直齿基本相同，只是导线由直线变成了螺旋线，待后叙。,二、Y3150E型滚齿机 1.机床的布局与主要部件的运动,2.机床主要技术性能,工件最大直径

7、500毫米 工件最大宽度 250毫米 滚刀主轴转速 9种 40250rpm 轴向进给速度 12种 0.44mm/工件每转 最大加工模数 8毫米,3.加工直齿圆柱齿轮时机床传动系统的分析 根据传动原理图分析传动系统图,i.主运动 主电机滚刀主轴 ii.范成运动 滚刀工作台 （工件） iii.垂直进给运动 工作台滚刀架,a.主运动传动链,（1）两端件的计算位移 主电机1430rpm滚刀ncrpm （2）传动平衡式,（3）挂轮计算公式,实际工作中，A、B、ugv查机床说明书中的专用表格来选取。,b.范成传动链 （1）两端件的计算位移 滚刀1转工件k/z （2）传动平衡式,加工直齿轮 uE1=1 加工

8、斜齿轮 uE1=1 （后叙） （3）挂轮计算公式,e、f一对结构挂轮,采用e、f 的目的：避免a/b, c/d 分子、分母的值相差太大，即避免挂轮直径过大。 当z/k20，取e=48, f=24 21 z/k 142, 取e=36, f=36 143 z/k, 取e=24, f=48 换向机构：36/36,c.垂直进给传动链 （1）两端件的计算位移 工作台（每转）滚刀架f（mm) （2）传动平衡式,（3）挂轮计算公式,换向机构：39/39,辅助传动链 d.刀架快速垂直运动 小电机刀架滑板 XVIII轴上的三联滑移齿轮操纵手柄与小电机启动之间有互锁保护。,e.切入运动工作台小立柱作径向切入运动。

9、 手动XXIV手柄。 f.快速进退工作台与小立柱作径向快速进退油缸完成。 g.小立柱上工件心轴支架的移动手动完成。 h.刀架安装角调整传动手动完成。,用左旋滚刀时 滚刀架逆时针方向旋转。 用右旋滚刀时 滚刀架顺时针方向旋转。 =,= 工件螺旋角 工件与滚刀螺旋方向相同 取“”号； 工件与滚刀螺旋方向相反 取“+”号,4.差动机构传动合成机构,合成机构,合成机构： 具有两个输入端， 一个输出端。,合成机构,合成机构,加工直齿轮，不需要合成机构，用M1 uE1=1,加工斜齿轮 需要合成机构 用M2 Z56Ze uE1=-1 Z72Ze uE2=2,Z72,Z56,Ze,5.斜齿圆柱齿轮滚切原理与传动系统的分析 导线螺旋线,垂直进给与附加转动之间要有传动比要求，形成斜齿轮的螺旋线（导线）。 滚刀架工作台 必须新增一条内联系传动链。,传动链的分析： 斜齿轮加工与直齿轮相比。,区别：,a.范成传动链 直齿 M1 uE1=1 斜齿 M2 uE1=-1 b.差动传动链新增,(1)两端件的计算位移 刀架滑板T(mm)工作台附加1(r),(2)传动平衡式,(3)挂轮计算公式,换向机构：a2、b2之间