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1、第 7 章 其它机床与刀具,齿轮加工机床,拉床、刨床、插床,组合机床,数控机床,内容,7.1 齿轮加工机床与齿轮加工刀具,齿轮切削加工，按形成齿形的原理分两大类：成形法和展成法。,成形法：利用与被加工齿轮齿槽形状相同的刀 具，在齿 坯上加 工齿形：铣齿、拉齿、插齿、磨齿。,图 7-1 成形法加工齿轮,盘状,指状,例：用盘状铣刀和指状铣刀在铣床上借助分度装置铣齿,附：普通铣床上用成形铣刀铣齿步骤 将工件安装在分度头上，用铣刀对齿坯铣削加 工，工作台带动工件作直线进给运动。 铣完一个齿槽后，将齿坯分度转过一个齿，再 加工另一个齿槽，依次加工出所有齿形。,分度头,齿轮的齿廓形状决定于基圆的大小（与齿
2、轮的齿数有关），,图 7-2 渐开线形状与基圆关系,同模数的铣刀是按被加工工件齿数范围分号的,表 7-1 模数铣刀加工齿数范围,每号铣刀的齿形是按最少齿数的齿轮齿形确定的，用这把铣刀铣削同号中其他齿数的齿轮时齿形有误差。,特点：成形法铣齿运动简单，不需专门的机床，但要 用分度头分度，生产效率低。应用：单件小批量生产低精度的齿轮。,常制成8把一套（精确的是15把/套）,展成法是利用一对齿轮啮合的原理加工的。铣刀看 成是特殊形状的齿轮与被啮合齿轮作齿轮传 动展成运动。,特点: 用一把铣刀就能加工同一模数而齿数不同的齿轮 生产率高。展成法加工时能连续分度。 较高的加工精度。是目前齿轮加工的主要方法。
3、,滚齿、插齿、剃齿、磨齿等都属于展成法加工。,（一对齿轮要正确啮合，模数m相等）,插齿原理及所需的运动,7.1.1插齿原理和插齿刀,1. 插齿原理及运动分析,让刀运动：避免空行程时刀具与工件的磨擦,插齿运动,切削运动：插齿刀的轴向往复运动,径向进给运动：切出全齿高,插齿机的传动原理,B11和B12是一个复合运动 ，需要一条内联系传动链和一条外联系传动链联接。,B1189ux1011工件,内联系传动链（展成运动传动链）：,UX换置机构，改变工件的速度,Uf换置机构，改变插齿刀的速度,外联系传动链偏心轮带动插齿刀上下往复 偏心轮456uf78插齿刀,插齿刀的往复运动A2只有一个外联系传动链电动机1
4、2uv354曲柄偏心轮这是主运动链。,插齿刀,盘状直齿插齿刀：加工普通直齿外齿轮和大直径内齿轮,碗型直齿插齿刀：加工塔形、双联直齿轮。,锥型直齿插齿刀：加工直齿内齿轮,盘状直齿,碗型直齿,2. 插齿刀,插齿刀(Gear Shaper Cutter),2、插齿加工的特点,插齿加工精度、粗糙度同滚齿,运动精度低于滚齿 齿向偏差比滚齿大,生产率比滚齿低。,IT8IT7，Ra3.21.6m,插齿机,7.1.2 滚齿原理、齿轮滚刀及滚齿机的运动分析,1. 滚齿原理及齿轮滚刀,原理：相当于一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动过程,IT8IT7，Ra3.21.6m,图 7-9 滚齿原理,据齿轮啮合原理，滚齿时：滚刀
5、的转速与齿坯的转速 必须严格符合如下关系：,滚刀和工件按斜齿圆柱齿轮啮合作旋转运动时，滚刀在工 件上连续不断地切出齿来。,n工 工件的转速 r/min,n刀 滚刀的转速 r/min,Z工 工件的齿数,K 滚刀的头数,齿轮的齿数减少到一个或几个，就成了蜗杆 (图7-9b) 。再将蜗杆开槽并铲背，就成了齿轮滚刀(图7-9c),图 7-10 齿轮滚刀的基本蜗杆,齿轮滚刀的基本蜗杆,分圆柱截面展开图,重磨前后的齿形位置,蜗杆表面,滚刀前刀面,顶刃后刀面,侧刃后刀面,侧切削刃,顶刃,滚刀基本蜗杆相当于一个螺旋角很大的斜齿圆柱齿轮 它的轮齿很长，绕轴几圈，成为螺杆形状。,滚刀基本结构,整体式-中小模数滚刀
6、做成整体式,镶齿式大模数滚刀。节材，便热处理,整体式滚刀,滚刀的几何参数,齿轮滚刀的外径与孔径,大外径系列（I型）,小外径系列（II型）,齿轮滚刀的长度,齿轮滚刀的头数,齿轮滚刀的圆周齿数,I型：12-16个,II型：9-12个,滚刀的精度,AAA级、AA级、A级、B级、C级,滚刀精度等级与被加工齿轮精度等级的关系,教材无：,（1） 滚刀的前刀面及前角,滚刀容屑槽的一侧构成前刀面：剖截面是直线制造、重磨简单。,图 7-11 滚刀的容屑槽,螺旋槽,直槽,容屑槽分：螺旋槽、直槽。 直槽制造、重磨和检查滚刀齿形方便。但直槽滚刀，左右两侧刃的前角数值相等而正负号相反（如图7-12a），等于滚刀基本蜗杆
7、分圆柱螺旋升角o 。生产中o5做成直槽的。 o5做成螺旋槽滚刀容屑槽的螺旋角等于滚刀基 本蜗杆螺纹的螺旋升角o（图7-12b）左、右侧刃点a和b的前角 相同，切削条件相同。,直槽,螺旋槽,图 7-12 直槽和螺旋槽滚刀侧刃前角,（2）滚刀的后刀面和后角,滚刀的顶刃后角一般取1012，侧刃后角3左右。,齿轮滚刀直径较小、模数较小时常做成整体式，常用高速钢制造,模数较大时做成镶齿结构：在刀体上镶装高速钢齿条或硬质合金齿条。,注：,2. 蜗轮滚刀和蜗轮飞刀,教材：P164 自学！,3. 滚齿机的运动分析,1）滚切直齿圆柱齿轮,滚切直齿圆柱齿轮加工所需运动形成渐开线的展成运动 形成全齿长的垂直进给运动
8、 切出全齿深的径向进给运动,形成渐开线的展成运动由滚刀的旋转运动B11 和工件的旋转运动B12组成。,形成全齿长的垂直进给运动机床带动滚刀沿 工件轴向的运动A2,图7-15,图7-16,切出全齿深的径向进给运动是工作台带动工件 沿工件径向的运动,展成运动传动链： 滚刀主轴旋转45UX67工作台旋转。,UX,换置机构 UX 用来适应工件齿数和滚刀线数的变化,主运动传动链：联系动力源和滚刀主轴的传动链 电动机12UV34滚刀其中：换置机构UV用于调整渐开线齿廓的成形速度,垂直进给运动传动链使刀架得到该运动 垂直运动传动链：78Uf910其中：换置机构Uf用于调整渐开线齿廓的成形速度,Uf,2) 滚
9、刀的安装,滚刀刀齿是沿螺旋线分布的，螺旋升角为。加工直齿圆柱齿轮时，为使滚刀刀齿方向与被切齿轮的齿槽方向一致 ，滚刀轴线与被切齿轮端面之间应倾斜一个角度，称为滚刀的安装角等于滚刀的螺旋升角。,（2） 滚切斜齿圆柱齿轮,加工斜齿圆柱齿轮的展成运动传动链、垂直进给运动传动链、主运动传动链与直齿圆柱齿轮的传动原理相同，只是在刀架与工件之间增加了一条附加运动传动链(刀架1213Uy1415合成机构67Ux89工作台)，以保证形成螺旋齿形线,参图示,图7-18 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图,刀架与工件之间增加了一条附加运动传动链，以保证形成螺旋齿形线刀架1213Uy1415合成机构67Ux89工作台,2
10、） 滚刀的安装,图 7-19 滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角,用右旋滚刀加工右旋齿轮,用右旋滚刀加工左旋齿轮,滚斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安装角不仅与滚刀的螺旋线方向及螺旋升角有关，而且还与被加工齿轮的螺旋线方向及螺旋角有关。 当滚刀与齿轮的螺旋线方向相同时：安装角= 当滚刀与齿轮的螺旋线方向相反时，滚刀的安装角=+ ,图7-20 用右旋滚刀滚切斜齿轮时工件的附加转动方向,加工右旋齿轮,加工左旋齿轮,工件附加转动B22的方向见下图。图中ac是斜齿圆柱齿轮的齿向线。滚刀在位置I时，切削点在a点。滚刀下降f 到达位置时，需要切削的是b点而不是b点。右旋滚刀切右旋齿轮，则工件比切直齿时多转一些( 图 7
11、-20a) ， 切左旋齿轮，则应少转一些(图7-20b)，以便滚刀到达需要切削的b点。,床身,立柱,刀架溜板,刀杆,刀架体,支架,心轴,后立柱,工作台,床鞍,Y3150E滚齿机,（3）滚齿机结构和传动系统图,床身,立柱,刀架溜板,刀架体,后立柱,心轴,工作台,Y3150E滚齿机,谢 谢 观 看,1. 成型砂轮磨齿机的原理和运动 IT6IT5， Ra：0.80.4 m， 用成形砂轮磨削， 生产率较高，加工精度较低，应用较少。,7.1.3 磨齿原理及所需运动,磨齿有两类：成型磨齿、展成磨齿。多数磨齿机用展成法,图 7-23 成型砂轮磨齿的工作原理,砂轮高速旋转并沿工件轴线方向往复运动。一个齿磨完后
12、分度，再磨第二个齿,2. 展成法磨齿机的原理和运动,展成法磨齿机：连续磨齿、分度磨齿,（1）连续磨齿,原理与滚齿相似，砂轮作展成运动，磨出渐开线。 工件作轴向直线往复运动，磨削直齿；作倾斜运动，磨削斜齿,图 7-24 展成法磨齿的工作原理,砂轮为蜗杆形，称为： 蜗杆砂轮磨齿机,蜗杆砂轮法,蝶形砂轮法,大平面砂轮法,锥形砂轮法,（2）分度磨齿,原理：利用齿条和齿轮的啮合原理，用砂轮代替齿条来磨削齿轮。,碟形齿轮磨齿：两个碟形砂轮相档于与被加工齿轮相啮合的齿条的两个齿面。砂轮作高速旋转运动，被加工齿轮往复移动和转动实现渐开线展成运动。,按砂轮形状分蝶形砂轮型、大平面砂轮型和锥形砂轮型（图7-24b
13、 c 、d ）,7.1.4 锥齿轮的加工方法,锥齿轮分：直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮,图 7-25 锥齿轮啮合及当量圆柱齿轮齿廓,制造锥齿轮的方法：成形法、展成法。 成形法用单片铣刀或指状铣刀在卧式铣床上加工。,锥齿轮加工普遍采用展成法：,原理：一对相互啮合的锥齿轮，将其中的一个锥齿轮转化成平面齿轮。,教材：P171-173 自学,谢 谢 观 看,7.2 拉床和拉刀,拉削用拉刀在拉床加工的工艺方法。,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra0.40.8um,拉削孔径8-125mm，孔的深径比5,卧式液压拉床,7.2.1 拉床的功用和类型,图 7-29 拉削加工的典型表面形状,（A为内拉削，为外拉削）
14、,拉削的特点：,生产率高：一次行程可同时完成粗半精精加工。 是铣削的38倍 。,较高的加工质量： IT8IT6 Ra1.60.4um,拉刀耐用度高、寿命长 因切削速度低v18m/min，切削深度小，切削过程平稳。,拉削属封闭式切削，容屑、排屑和散热困难,拉刀制造复杂，成本高,图 7-30 拉床的外形图,卧式内拉床,立式内拉床,立式外拉床,连续式拉床,7.2.2 拉刀,1. 拉刀的类型及其应用,按受力为：拉刀和推刀。按工件的加工表面为：内拉刀 、外拉刀,类型：,内拉刀加工工件内表面：圆孔拉刀、键槽拉刀、花键拉刀等。,外拉刀加工工件外表面：平面拉刀、成形表面拉刀、齿轮拉刀等。,按构造：分整体式、组合式两类。,2. 拉刀的结构,（1）拉刀的组成部分,头部、颈部、过渡锥部、前导部、切削部、校准部、后导部及尾部组成,
