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1、,第四章 齿轮加工机床,第一节 齿轮加工机床工作原理及分类 第二节 滚齿机的运动分析 第三节 YC3180型滚齿机 第四节 传动链换置器官的布置 第五节 其它类型齿轮加工方法,主要内容,目的：熟练掌握滚齿机的各种运动、滚齿原理 知识点:齿轮的加工方法、齿轮机床、滚齿原理、传动链,齿轮加工机床发展简史 古代的齿轮是用手工修锉成形的； 1540年 意大利的托里亚诺在制造钟表时，制成一台使用旋 转锉刀的切齿装置； 1783年 法国的勒内制成了使用铣刀的齿轮加工机床，并有 切削齿条和内齿轮的附件； 1820年 英国的怀特制造出第一台既能加工圆柱齿轮又能加 工圆锥齿轮的机床； 1835年 英国的惠特沃思
2、获得蜗轮滚齿机的专利； 1858年 席勒取得圆柱齿轮滚齿机的专利； 1897年 德国的普福特制成带差动机构的滚齿机，才圆满解 决了加工斜齿轮的问题； 1897年 美国的费洛斯制成了插齿机。,1884年 美国的比尔格拉姆发明了采用单刨刀按展成法加工的 直齿锥齿轮刨齿机； 1900年 美国的比尔设计了双刀盘铣削直齿锥齿轮的机床； 1905年 由于汽车工业的需要，美国制造出带有两把刨刀的直 齿锥齿轮刨齿机； 1913年 制成弧齿锥齿轮铣齿机； 1923年 出现了准渐开线齿锥齿轮铣齿机； 30年代 研制成能把直齿锥齿轮一次拉削成形的拉齿机，主要 用于汽车差动齿轮的制造； 40年代 为适应航空工业的需要
3、，发展了弧齿锥齿轮磨齿机； 1944年 瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机； 50年代 又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘，加工延长外摆 线齿锥齿轮的铣齿机。,20世纪初 由于汽车工业的需要，各种磨齿机相继问世； 1930年 在美国制成剃齿机； 1956年 制成珩齿机； 60年代 现代技术在一些先进的圆柱齿轮加工机床上获得应用， 大型机床上采用数字显示指示移动量和切齿深度； 滚齿机、插齿机和磨齿机上采用电子伺服系统和数控系 统代替机械传动链和交换齿轮； 用设有故障诊断功能的可编程序控制器，控制工作循环 和变换切削参数； 发展了数字控制非圆齿轮插齿机和适应控制滚齿机； 在滚齿机上用电子传感
4、器检测传动链运动误差，并自动 反馈补偿误差等。,第一节 工作原理及分类,1. 成形法,发生线 简单成形运动 分度运动,一、齿轮的加工方法,对于同一模数和同样压力角的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具； 加工出来的齿形是近似的(Zmin)，加工精度较低； 每加工完一个齿槽后，工件需要周期地分度一次，生产率较低。,用于修配行业中加工精度要求不高的齿轮； 用于重型机器制造业中，以解决缺乏大型齿轮加工机床的问题。,2. 展成法,根据啮合原理，把啮合副（齿条/齿轮、齿轮/齿轮）中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓,展成法切齿所用刀具
5、切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关。 每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮；加工时能连续分度，加工精度和生产率一般比较高，应用广泛。 必须在专门的齿轮机床上加工，机床调整、刀具制造和刃磨都比较复杂，一般用于成批大量生产。,二、齿轮加工机床的类型,按照被加工齿轮种类可分为两大类： 圆柱齿轮加工机床： 锥齿轮加工机床：,滚齿机、插齿机 等,加工直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机 加工曲线锥齿轮：铣齿机、拉齿机,精加工齿轮齿面：研齿机、剃齿机和磨齿机,第二节 滚齿机的运动分析,滚齿机是应用最广泛的齿轮加工机床，多为立式； 加工对象：直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮
6、、蜗轮等 （卧式滚齿机用于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、花键轴等）,一、滚齿原理,由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来。将这对啮合传动副中的一个齿轮的齿数减少到一个或几个，螺旋角 增大到很大，它就成了蜗杆；再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀。,形成渐开线齿廓（母线）的运动： 滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动,二、滚切直齿圆柱齿轮,形成直线形齿线（导线）的运动：相切法，,展成运动传动链：,滚刀 4 5 6 7 工件,（滚刀转 1/K 转，工件转 1/z 转）,主运动传动链：,电机 1 2 3 4 滚刀,进给运动传动链：,工件 7 8 9 10 刀架,安装角 螺
7、旋升角,三、滚切斜齿圆柱齿轮,进给运动为复合运动，可分解为滚刀架的直线运动A21和工作台的旋转运动B22。由于工作台要同时完成B12和B22两种旋转运动，所以B22常称为附加转动。,差动链：,刀架 10 11 12 7 工件,滚切斜齿圆柱齿轮传动原理图,滚刀的安装,滚刀与齿轮螺旋线方向相同时,滚刀与齿轮螺旋线方向相反时,工件附加转到的方向,右旋滚刀切斜齿轮,刀架向下移动螺旋线导程T，工件应多转（右旋齿轮）或少转（左旋齿轮）1 转。,第三节 YC3180型滚齿机,0. YC3180运动合成机构,切削直齿圆柱齿轮时短齿离合器M1合上，与系杆H轴10为一体，这时合成机构就相当于一联轴器，i合成-1。
8、,切削斜齿圆柱齿轮时长齿离合器M2合上，把系杆H、空套齿轮Zy固连在一起，差动输入接通；同时，展成运动输入Zx也接通。,切削直齿圆柱齿轮时长齿离合器M2开，短齿离合器M1合上，系杆H轴、M1和合为一体，这时合成机构就相当于一联轴器，i合成-1。,切削斜齿圆柱齿轮时短齿离合器M1开，长齿离合器M2合上，把系杆H、空套齿轮72固连在一起，差动输入接通；同时，展成运动输入56也接通。,合成机构传动比计算如下,:n9；:n10； H: nH。 Z1: na； Z3: nb。给整个机构加一个（ nH ），则Z1:（nanH）; Z3: （ nb nH）。,传动系统分析：,工件的加工需要几个运动？ 哪几个
9、是简单运动，哪几个是复合运动？ 需要几条传动链？,传动链分析步骤： 确定末端件，即这条传动链的两端是什么机件； 列出计算位移，即列出两末端件的运动关系； 对照传动原理图，列出运动平衡式； 计算换置式。,一. 基本运动分析,1. 主运动传动链,换置式,9速变速箱，iv,2. 展成运动传动链（分齿链）,换置式,当 z = 21161 时， 取 e = f = 42， 则,当 z = 820 时， 取 e = 56，f = 28，则,当 z 161 时， 取 e = 28，f = 56，则,（通常 K = 1 或 2）,原则上，不要升速太大，增加噪音；再者也不要降速太大，结构太大。,3. 进给传动链
10、（进给链）,换置式,6 速进给箱 + 滑移齿轮 = if,换向机构,二. 滚切斜齿轮的运动链,1. 差动链,iy,ix,换置式,另：,模数螺纹之导程，m=3,展成链与滚切直齿圆柱齿轮相同，但合成机构打开。展成运动从恒星轮传入，从另一恒星轮传出。两恒星轮转速相同，转向相反，传动比为-1。因此，展成链的换置式不变，但滚刀和工件的相对旋转方向与滚切直齿齿轮时相反。为了要相同，在展成链的挂轮架内增加一个惰轮。,2. 展成链,3. 主运动链和进给链,与滚切直齿齿轮时相同,三. 径向进给法滚切涡轮,主运动链和展成链与滚切直齿齿轮相同； 床身溜板连同工作台和后立柱在床身的导轨上作水平的径向进给； 径向进给行
11、程较短，但对行程终点要求较高（因影响齿厚），常用手动进给； 床身右端的液压缸用于加工完毕后使工件退离滚刀以便装卸；装卸工件完毕后使工件复位。,第四节 传动链换置器官的布置,一、外联系传动链换置器官 如果外联系传动链与内联系传动链有公用段，则外联系传动链的换置器官不得布置于公用段内。,二、内联系传动链换置器官,第五节 其它类型齿轮加工方法,一. 插 齿机,插齿机主要用于:加工直齿圆柱齿轮， 特别是内齿轮和多联齿轮，装上附件，还能加工齿条，但插齿机不能加工蜗轮。,圆周进给运动 让刀运动 径向切入运动,二. 磨齿机,磨齿机是用磨削方法对齿轮齿面进行精加工的精密机床，主要用于淬硬齿轮的精加工，齿轮精度
12、可达到 6 级或更高。 按齿廓的形成方法，磨齿也有成形法和范成法两种，但大多数类型的磨齿机是以范成法加工齿轮 。,引言 一般以齿轮链传动的滚齿机，只配备加工质数齿数小于100的交换齿轮挂轮。以Y38滚齿机为例，用于分度的全套分齿交换齿轮就有43件。对于大于100的质数齿轮加工，一般都不配备合适的分齿交换齿轮，此时就必须利用差动系统和垂直送进系统的挂轮来修正分齿挂轮系统。,摘要 传统的由齿轮链传动的滚齿机难于加工大于100的大质数质数齿轮，而滚切斜齿大质数齿数、大模数齿轮就更困难，且生产率十分低。本文提出的双重差动齿轮机构能有效地实施大质数齿数齿轮的分齿运动，大大提高生产率，并且只需配备相当于传
13、统滚齿机1/2的交换齿轮就能满足250以下所有齿数齿轮的分度，显然这是一种很有价值的分齿机构。,双重差动机构在滚齿机分齿上的分析与研究 上海冶金高等专科学校 钟晓勤; 朱贤达 机械设计与研究 , 1999年 04期,思考与练习题,1.分析比较应用范成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点？ 2.滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，工件的范成运动（ ）和附加运动（ ）的方向如何确定？以Y3180E滚齿机为例，说明在操作使用中如何检查这两种运动方向是否正确？ 3.滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时，如何确定滚刀刀架扳转角度与方向？,作业,1.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮，分别需要调整哪几条传动链？画出传动原理图，并说明各传动链的两端件及计算位移是什么？,课堂练习1,在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮，分别需要调整哪几条传动链？并写出各自的两末端件。,
