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1、第四章 齿轮加工机床第一节 齿轮加工机床的工作原理和分类一、 齿轮加工的方法按形成齿形的原理分类：成形法展成法形成母线（渐开线）：成形法不需要表面成形运动 形成导线（直线）： 相切法需要两个成形运动齿轮铣刀绕自身轴线旋转B1铣刀旋转中心沿齿坯轴向移动A2（一）成形法n要求：刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。n优点：机床较简单，可利用通用机床加工。n缺点：1.对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状 就不相同，需采用不同的成形刀具；2.加工出来的齿形是近似的，加工精度较低；3.每加工完一个齿槽后，工件需要周期地分度一次 ，生产率也较低。齿轮铣刀的刀号见表4-1表4-1 齿轮铣刀的刀号
2、刀号12345678加工齿数范围1213141617202125263435545513 4135以 上（二）展成法n展成法: 利用齿轮的啮合原理n把齿轮啮合副（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范成切出齿廓。 展成法滚齿原理渐开线齿轮的形成n展成法切齿所用刀具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n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。n加工精度和生产率一般比较高n应用广泛二、齿轮加工机床的类型按照被加工齿轮种类不同，齿轮加工机床可分为两大类圆柱齿轮加工机床滚齿机、插齿机、车齿机等（1）滚齿
3、机主要用于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和锅轮。（2）插齿机主要用于加工单联及多联的内、外直齿圆柱齿轮。锥齿轮加工机床加工直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机加工弧齿锥齿轮：铣齿机；加工齿线形状为延伸渐开线：锥齿轮铣齿机。精加工齿轮齿面：珩齿机、剃齿机和磨齿机等。（1）剃齿机主要用于淬火前的直齿和斜齿圆柱齿轮的齿廓精 加工。（2）珩齿机主要用于对热处理后的直齿和斜齿圆柱齿轮的齿 廓精加工。珩齿对齿形精度改善不大，主要是减小齿 而的表面粗糙度值。（3）磨齿机主要用于淬火后的圆柱齿轮的齿廓精加工。第二节 滚齿机的运动分析n应用最广泛的齿轮加工机床n多数是立式n加工：直齿斜齿的外啮合圆柱齿轮蜗轮n卧式滚齿机，
4、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n由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来n将这对啮合传动副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角增大到很大（即螺旋升角很小），它就成了蜗杆。再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀。 n成形方法：展成法n成形运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动（ B11B12 ） 展成运动。n当滚刀与工件连续不断地旋转时，便在工件整个圆周上依次 切出所有齿槽。n为了得到所需的渐开线齿廓和齿轮齿数，滚齿时滚刀和工件之间必须保持严格的相对运动关系为：滚刀1转工件转k/z转k滚刀头数，Z工件齿数二、滚切直齿圆柱齿轮（一）机床
5、的运动和传动原理图n根据表面成形原理，加工直齿圆柱齿轮时的成形运动应包括:v形成渐开线齿廓（母线）的运动v形成直线形齿线（导线）的运动n渐开线齿廓由展成法形成，靠滚刀旋转运动B11和工件旋转运动B12组成的复合成形运动展成运动实现；n直线形齿线由相切法形成，滚刀沿工件轴线的直线运动A2来实现一个简单运动n滚切直齿圆柱齿轮实际只需要两个独立的成形运动：一个复合成形运动（B11B12）和一个简单成形运动A2。n一般根据切削中所起作用来称呼滚齿时的运动，即：n 工件的旋转运动为展成运动n 滚刀的旋转运动为主运动n 滚刀沿工件轴线方向的移动为轴向进给运动 运动滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图1.展成运动传
6、动链n联系滚刀主轴（B11）和工作台（B12）n传动路线：4-5-ux-6-7n保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运动关系。n换置机构ux用于适应工件齿数和滚刀头数的变化。n内联系传动链，要求传动比数值绝对准确及滚刀和工件两者的旋转方向互相配合。2.主运动传动链n运动源M滚刀主轴n使滚刀和工件实现范成运动n传动链：1-2-uv -3-4 n外联系传动链，使滚刀和工件共同获得一定速度和方向 的运动。n换置机构uv调整渐开线齿廓的成形速度，以适应滚刀 直径、滚刀材料、工件材料、硬度以及加工质量要求等 的变化。n滚刀速度可根据切削速度和滚刀直径来选择3.竖直（轴向）进给传动链n滚刀刀架沿立柱移动实现n
7、工作台刀架n传动链：7- 8-uf -9-10n换置机构uf调整轴向进给量的大小和进给方向，以适 应不同加工表面粗糙度的要求。n简单运动n外联系传动链 n进给量：工件转一转 刀架位移量 运动与传动链1. 展成法形成渐开线（母线），需要一个复合的成形运动 ，这个运动需要一条内联系传动链（展成运动传动链）和 一条外联系传动链（主运动链）。电动机1 2 uv 3 4 滚刀（B11）5 ux 6 7 工件（B12） n 电动机至滚刀旋转B11为外联系传动链（主运动链）n 滚刀旋转B11至工件旋转B12是内联系传动链（展成传动链）2.相切法形成直线（导线），需要一个简单的成形运动（因滚 刀旋转与展成运动
8、重合），这个运动只需一条外联系传动链（ 进给传动链）。（电动机1 2 uv 3 4滚刀（B11）5 ux 6 ）7 工件（B12）8 uf 9 10 刀架（A2）n 括号内部分（电动机至7）为借用动力源的传入路线n 工件转动B12至刀架移动A2是外联系传动链（进给传动链）滚齿时，为使滚刀刀齿排列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被安装成一个角度，称为滚刀的安 装角。 滚刀位于工件前面，滚刀的螺旋升角为，有 =图 螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮安装角 a)右旋滚刀滚切直齿轮 b)左旋滚刀滚切直齿轮（二） 滚刀的安装 三、滚切斜齿圆柱齿轮（一）机床的运动和传动原理图n加工斜齿圆柱
9、齿轮时的成形运动应包括：v形成渐开线齿廓（母线）的运动同加工直齿齿轮，复合运动，分解为滚刀旋转B11和工件旋转B12；v形成螺旋线齿线（导线）的运动不同于加工直齿齿轮，复合运动，分解为滚刀的直线 移动A21和工件附加转动B22。n不同处: 齿线为螺旋线n所需运动: 展成运动主运动轴向进给运动附加运动附加运动：保证刀架沿工件轴线方向移动一个螺旋线导程L时，工 件附加转1转，形成螺旋线齿线。这条传动链属于内联系传动链。 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图形成渐开线要求工件旋转B12形成螺旋线又要求工件旋转B22两个运动同时传给工件，必然发生干涉解决办法：合成机构作用：将展成运动中工件的旋转运动和工件的附
10、加运动合 成后传到工作台，使工件获得合成运动。运动与传动链滚切斜齿圆柱齿轮时形成渐开线和螺旋线的运动都是复合运 动，都可以分解为两部分，所以每个运动都需要一条内联系传 动链和一条外联系传动链。1.产生渐开线的展成运动电动机1 2 uv 3 4 滚刀（B11）5 6 7 ux 8 9 工件（B12）电动机滚刀旋转B11 外联系传动链（主运动传动链）滚刀旋转B11 工件转动B12 内联系传动链（展成运动传动链）2.产生螺旋线的差动运动电动机1 2 uv 3 4 B229 10 uf 11 12 A215 6 7 ux 815 14 uy 13 工件刀架n 大括号内的部分（电动机5）为借用动力源的传
11、入路线n 外联系传动链（轴向进给传动链）：借用动力源使工件（工作台）转动，经9，10至刀架移动A21n 内联系传动链（差动传动链）：由刀架移动A21经过12，13，14，15，通过合成机构及6，7，8 ，9至工件附加转动B22用螺旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀安装角的调整要保证滚刀在切削 点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽方向一致 。由于滚刀和工件的螺旋 方向都有左、右方向之分，则它们之间共有四种不同的组合。滚刀安装角：=被加工齿轮螺旋角； 滚刀的螺旋升角。当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反时取“+”号，方向相同时取“-” 号。滚切斜齿轮时，应尽量采用与工件螺旋方向相同的滚刀，使滚刀安装
12、角较小，有利于提高机床运动平稳性及加工精度。 （二）滚刀的安装图 螺旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮安装角 a）左旋滚刀滚切左旋齿轮 b）右旋滚刀滚切右旋齿轮 c）左旋滚刀滚切右旋齿轮 d）右旋滚刀滚切左旋齿轮n1.按加工原理，齿轮加工方法有 和 。 n2.齿轮加工机床一般可分为 和 .n3.滚齿机广泛用来加工 和 圆柱齿轮,此 外它还可以用于加工 和 .n4切削加工齿轮齿形，按齿形的成形原理，齿形加工分为哪两大类？它们各自有何特点？n5加工模数m=3mm的直齿圆柱齿轮，齿数Z1=26，Z2=34，试选择盘形齿轮铣刀的刀号。在相同切削条件下，哪个齿轮加工精度高？为什么？n6滚切直、斜齿圆柱齿轮各需几个成
13、形运动和几条运动传动链？各条传动链的性质如何？ 第三节 YC3180型淬硬滚齿机一、机床的用途和外形加工范围：n 直齿圆柱齿轮n 斜齿圆柱齿轮n 蜗轮n 锥度、鼓形齿等齿轮二、机床传动系统分析1.主运动传动链电动机1 2 uv 3 4 滚刀（B11）电动机 滚刀（B11）48242.展成运动传动链滚刀（B11） 4 5 6 7 ux 8 9 工件（B12）滚刀（B11） 合成机构 工件（B12）3. 差动传动链刀架（A21） 12 13 uy 14 15 6 7 ux 8 9 工件（B22）刀架丝杠 合成机构 工件（B22）合成机构：四个弧齿锥齿轮组成n 加工斜齿圆柱齿轮： 展成运动 合成机构差动运动 合成机构 合成机构右端的齿轮Z45差动挂轮a2/b2和c2/d2锥齿轮副24/24蜗杆涡轮副2/40n 加工直齿圆柱齿轮：不需要差动运动，卸去差动挂轮a2/b2和c2/d2；合成机构 联轴器 4.轴向进给传动链工件（B22） 9 10 uf 11 12 刀架（A21）工件 刀架丝杠（二）滚切直齿圆柱齿轮的传动链分析传动链的方法归纳为四个步骤：1.指出传动链两端的末端件：内联系传动链两端都是运动件，外联系传
