齿轮加工机床--机械制造技术A【优选内容】

1、第九章 齿轮加工机床,教学要求,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。,1,行业借鉴#,常见齿轮类型,圆柱齿轮,锥齿轮,蜗轮蜗杆,圆柱齿轮,锥齿轮,蜗轮蜗杆, 9-1 概述,2,行业借鉴#,一、齿轮加工机床的种类：,圆柱齿轮加工机床 圆锥齿轮加工机床,普通精度：滚齿机、插齿机,精密加工：磨齿机、珩齿机、剃齿机,3,行业借鉴#,齿形加工常用方法：按形成轮齿的原理可分为成形法和展成法两大类。,（1） 成形法,（2） 展成法（范成法）,用与被切齿轮的齿槽形状完全相符的成形刀具切出齿形的方法。如铣齿、成形法磨齿等。,利用齿轮的啮合原

2、理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等,4,行业借鉴#,1）成形法 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； 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,指状齿轮铣刀加工直齿,5,行业借鉴#,（模数相同）,6,行业借鉴#,铣齿的工艺特点： （1）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：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：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

3、度精度不高。 铣齿应用： 适用于单件小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,7,行业借鉴#,2）展成法（范成法）,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、插齿刀、剃齿刀等,a)滚齿,b)插齿,c)剃齿,8,行业借鉴#,滚齿工艺特点： （1）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。 （3）生产率高：滚齿的整个切削过程是连续的。 （4）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： 应用范围较广

4、，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。,9,行业借鉴#, 9-2 滚齿机的工作原理及运动分析,一、滚齿原理,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。,滚刀实质上是一个斜齿圆柱齿轮。,10,行业借鉴#,二、加工直齿圆柱齿轮,发生线,导线：,渐开线齿廓,母线：,齿长线,11,行业借鉴#,滚齿原理 1滚刀；2工件,1、成形所需运动,母线：范成运动一个复合运动（滚刀的旋转运动n1和工件的旋转运动n2复合而成） 导线：直线运动一个简单运动（滚刀架的移动f3）,主运动 （ n1， n2 ）,进给运动 f3,12,行业借鉴#,图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿

5、轮的传动原理图,2、运动联系,（1）主传动链,（2）范成传动链,（3）进给传动链,主运动 （ n1, n2 ）,进给运动 f3,电动机 滚刀,滚刀 工件,工件 刀架,（作用、末端件、位移关系、性质）,13,行业借鉴#,2、运动联系,（1）主传动链 （2）范成传动链 （3）轴向进给传动链,主运动 （ n1， n2 ）,进给运动 f3,（作用、末端件、位移关系、性质）,电动机 滚刀,滚刀 工件,工件 刀架,滚刀1/K（r） 工件1/Z（r）,14,行业借鉴#,范成传动链（展成运动）,滚刀 工件,其中：K滚刀头数； Z工件齿数。,末端件：,位移关系：,15,行业借鉴#,3、滚刀安装角:滚刀轴线与水平

6、线之间的夹角,左旋,右旋,: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,16,行业借鉴#,螺旋线的升角,螺旋角,17,行业借鉴#,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,18,行业借鉴#,斜齿轮的齿长是螺旋形,螺旋运动,19,行业借鉴#,斜齿轮的齿长是螺旋形,螺旋运动,滚刀架沿工件轴向运动f3和工件附加回转运动f4复合而成,图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图,20,行业借鉴#,图9-5 滚齿机加工斜齿圆柱齿轮传动原理图,斜齿轮的齿长是螺旋形,螺旋运动,滚刀架沿工件轴向运动f3和工件附加回转运动f4复合而成,21,行业借鉴#,差动传动链,工件主

7、轴,滚刀架,作用：使工件有附加回转运动，形成齿形的螺旋线； 位移关系： 滚刀架垂直移动T（mm） 工件附加回转1（r） 性质：内联系,末端件：,被加工斜齿轮的螺旋线导程,22,行业借鉴#,（1）主传动链,（2）范成传动链,（3）进给传动链,电动机 滚刀,滚刀 工件,工件 刀架,加工斜齿圆柱齿轮传动链,（4）差动传动链,工件主轴,滚刀架,23,行业借鉴#,作业：,分析斜齿圆柱齿轮传动，写出： （1）所需要的传动链； （2）各传动链的末端件； （3）写出机床的位移关系； （4）写出传动链的性质。,24,行业借鉴#,25,行业借鉴#,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

8、形中的作用，并画出传动原理图。（10分） （主运动传动链1分，竖直进给传动链1分，范成传动链2分，差动传动链2分，图4分） 主运动传动链：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。,26,行业借鉴#,1.运动方向的确定,基本回转n2,附加回转f4,总结： 工件与滚刀的螺旋线方向相同，则n2与f4方向相同。,右,右,27,行业借鉴#,2.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，滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工轮齿齿槽方向

9、一致。为此，需将滚刀轴线相对于水平线倾斜一个安装角 。,28,行业借鉴#,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,29,行业借鉴#,30,行业借鉴#,Y 3 1 50 E 重大改进序号 主参数（最大工件直径500mm） 系代号 （1） 组：滚齿机 齿轮加工机床, 9-3 Y3150E型滚齿机,31,行业借鉴#,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, 9-3 Y3150E型滚齿机,32,行业借鉴#,由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架4、工作台8,33,行业借鉴#,一、Y3150E型滚齿机传动

10、系统,传动系统图,（一）主传动链,（二）范成传动链,（三）进给传动链,（四）差动传动链,（五）滚刀架快速运动传动链,34,行业借鉴#,35,行业借鉴#,（一）主传动链（外联系）,1、传动路线表达式：,2、运动平衡式：,主电动机 滚刀主轴,1430（r/min）,nc（r/min）,3、换置公式：,主电动机胶带传动115/16521/42三联滑移齿轮组ugv（31/39、35/35、27/43）切削速度挂轮A/B28/2828/2828/2820/80滚刀主轴,36,行业借鉴#,（一）主传动链：,主电动机 滚刀主轴,37,行业借鉴#,主电动机胶带传动115/16521/42三联滑移齿轮组ugv（

11、31/39、35/35、27/43）切削速度挂轮A/B28/2828/2828/2820/80滚刀主轴,38,行业借鉴#,1、传动路线表达式：,2、运动平衡式：,滚刀主轴 工件主轴,1/k（r/min）,1/z（r/min）,3、换置公式：,（二）范成传动链（内联系）,滚刀主轴,合成机构,39,行业借鉴#,结构挂轮e和f的选择：,挂轮e和f可在4个挂轮（齿数分别为24、36、36、48）中选2个：,40,行业借鉴#,（二）范成传动链：,滚刀主轴 工件主轴,1/k（r/min）,1/z（r/min）,41,行业借鉴#,滚刀主轴,合成机构,42,行业借鉴#,1、传动路线表达式：,2、运动平衡式：,

12、工件主轴 滚刀架,1（r/min）,f（mm）,3、换置公式：,（三）进给传动链（外联系）,工件主轴,滚刀架垂直运动丝杠,43,行业借鉴#,（三）进给传动链：,工件主轴 滚刀架,44,行业借鉴#,45,行业借鉴#,工件主轴,滚刀架垂直运动丝杠,46,行业借鉴#,1、传动路线表达式：,2、运动平衡式：,滚刀架 工件主轴,T（mm）,附加回转1（r）,3、换置公式：,（四）差动传动链（内联系）,T,滚刀架垂直运动丝杠,M3,工件主轴,合成机构,47,行业借鉴#,48,行业借鉴#,（四）差动传动链：,滚刀架 工件主轴,49,行业借鉴#,滚刀架垂直运动丝杠,M3,工件主轴,合成机构,50,行业借鉴#,

13、（五）滚刀架快速运动传动链,快速电动机（P=1.1kw，n=1410r/min）,链传动副13/26,滚刀架垂直运动丝杠,51,行业借鉴#,二、滚切齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮,分齿挂轮的换置公式：,滚齿机只备有100以下的质数交换齿轮！,52,行业借鉴#,滚刀主轴,工件主轴,让差动传动链来完成,53,行业借鉴#,滚刀 工件 刀架,范成传动链：,滚刀 工件,换置公式：,差动传动链：,工件 刀架,54,行业借鉴#,差动传动链：,工件 刀架,把 和 代入上式：,55,行业借鉴#,Thank you for your listening!,本 章 结 束,56,行业借鉴#,57,行业借鉴#,58

14、,行业借鉴#,59,行业借鉴#,2. 展成法加工齿形,l 滚齿：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。用于加工直齿、螺旋齿圆柱外齿轮及蜗轮等。 精度IT8IT7,l 插齿：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、外齿轮及齿条等。,60,行业借鉴#,l 磨齿 成形法磨齿：成形砂轮磨削，与盘铣刀铣齿相同。 展成法磨齿：利用齿轮齿条啮合原理。,3. 齿轮精加工方法,l 剃齿：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。加工时齿坯与剃齿刀直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于软齿面齿轮加工。 l 珩齿：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。加工时齿坯与珩齿轮直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于硬齿面齿轮加工。,61,行业借鉴#,5.1 概述,62,行业借鉴#,5.2 Y3150E滚齿机,二、机床的传动系统 Y3150E型滚齿机，一般要求能加工直齿、斜齿