【正文】 第四章 齒輪加工機(jī)床 西南交通大學(xué) 第四章 齒輪加工機(jī)床 本章要點(diǎn) (5學(xué)時(shí) ) 工作原理和分類(lèi) 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 YC3180型滾齒機(jī) 傳動(dòng)鏈換置器官的布置 圓柱齒輪 （直齒、斜齒、人字齒） 圓錐齒輪 （直齒、斜齒、弧齒） 小型齒輪 （直徑僅數(shù)毫米，采用不根切的擺線齒形的手表齒輪。） 巨型齒輪 （用于無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡、軋鋼機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、雷達(dá)天線等，直徑數(shù)米或十余米） 各種精度的齒輪 。 特殊齒輪 （間歇齒輪、非圓齒輪） …………………… 齒輪種類(lèi)舉例： 第一節(jié) 工作原理和分類(lèi) ?一、齒輪的加工方法 按形成輪齒的原理，切削加工方法分兩大類(lèi)： 成形法 展成法（范成法、包絡(luò)法） ?二、齒輪加工機(jī)床的類(lèi)型 圓柱齒輪加工機(jī)床 錐齒輪加工機(jī)床 1. 成 形 法 成形法： 是用與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具切削輪齒。 銑齒： 成形法加工齒輪的方法 成形法銑齒一般用于單件小批量生產(chǎn)或機(jī)修工作中 。 用成形法加工齒輪的齒廓形狀是由模數(shù)銑刀刀刃形狀來(lái)保證；齒廓分布的均勻性則由分度頭分度精度保證。標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒輪的齒廓形狀是由該齒輪的模數(shù) m和齒數(shù) Z決定的。因此，要加工出準(zhǔn)確的齒形，就必須要求同一模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪都有一把相應(yīng)的模數(shù)銑刀，這將導(dǎo)致刀具數(shù)量非常多，在生產(chǎn)中是極不經(jīng)濟(jì)的。實(shí)際生產(chǎn)中，將同一模數(shù)的銑刀一般只做出 8把，分別銑削齒形相近的一定齒數(shù)范圍的齒輪。 刀號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 加工齒數(shù)范圍 12～ 13 14～ 16 17～ 20 21～ 25 26～ 34 35～ 54 55～ 134 135以上 模數(shù)銑刀刀號(hào)及其加工齒數(shù)范圍 每種刀號(hào)齒輪銑刀的刀齒形狀均按加工齒數(shù)范圍中最少齒數(shù)的齒形設(shè)計(jì)。所以在加工該范圍內(nèi)加工其它齒數(shù)齒輪時(shí)，會(huì)有一定的齒形誤差產(chǎn)生。 成形法銑齒的特點(diǎn)： ?可在一般銑床上進(jìn)行，對(duì)于缺乏專用齒輪加工設(shè)備的工廠較為方便； ?模數(shù)銑刀比其它齒輪刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，因此生產(chǎn)成本低。 ?由于每銑一個(gè)齒槽均需進(jìn)行切入、切出、退刀以及分度等工作，加工時(shí)間和輔助時(shí)間長(zhǎng)，所以生產(chǎn)效率低。 ?由于受刀具的齒形誤差和分度誤差的影響，加工的齒輪存在較大的齒形誤差和分齒誤差，故銑齒精度較低。加工精度為 9～ 12級(jí)、齒面粗糙度 Ra值為 ～ 。 成形法銑齒一般用于單件小批量生產(chǎn)或機(jī)修工作中，加工直齒、斜 齒和人字齒圓柱齒輪，也可加工重型機(jī)械中精度要求不高的大型齒輪。 2. 展成法（范成法） 展成法 : 利用齒輪的嚙合原理。把齒輪嚙合副（齒條 齒輪、齒輪 齒輪）中的一個(gè)轉(zhuǎn)化為刀具；另一個(gè)轉(zhuǎn)化為工件，并強(qiáng)制刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)而范成切出齒廓。 2）展成法（范成法） 利用齒輪的嚙合原理 加工齒輪。常用的展成法齒輪刀具： 滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等 a)滾齒 b)插齒 c)剃齒 滾齒工藝特點(diǎn)： （ 1）滾刀的通用性好： 一把滾刀可以加工與其模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。 （ 2）齒形精度及分度精度高。 （ 3）生產(chǎn)率高： 滾齒的整個(gè)切削過(guò)程是連續(xù)的。 （ 4）設(shè)備和刀具費(fèi)用高： 滾齒機(jī)為專用齒輪加工機(jī)床，其調(diào)整費(fèi)時(shí)。滾刀較齒輪銑刀的制造、刃磨要困難。 滾齒應(yīng)用： 應(yīng)用范圍較廣，可加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪等，但不能加工內(nèi)齒輪和相距太近的多聯(lián)齒輪。 齒輪加工機(jī)床的類(lèi)型 齒輪加工機(jī)床 圓柱齒輪 加工機(jī)床 圓錐齒輪 加工機(jī)床 金屬切削機(jī)床－齒輪加工機(jī)床 插齒機(jī) 滾齒機(jī) 曲線齒輪加工機(jī)床 直齒錐齒輪加工機(jī)床 金屬切削機(jī)床－齒輪加工機(jī)床 直齒錐齒輪 銑齒機(jī) 刨齒機(jī) 拉齒機(jī) 曲線齒輪 拉齒 銑齒機(jī) 精加工齒輪 剃齒機(jī) 研齒機(jī) 磨齒機(jī) 第二節(jié) 滾齒機(jī)的工作原理及運(yùn)動(dòng)分析 滾齒原理 — 根據(jù) 展成法 的原理，模擬一對(duì)螺旋齒輪嚙合過(guò)程。 形成滾刀：齒數(shù)少 、 螺旋角大 —— 演變成蝸桿狀； 垂直螺旋線方向開(kāi)槽 —— 形成容屑槽 、 切削刃 。 滾齒原理是刀具和工件的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于 一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪的嚙合。 滾刀實(shí)質(zhì)上是 一個(gè)斜齒圓柱齒輪 。 2 滾切直齒圓柱齒輪 二、加工直齒圓柱齒輪 ?發(fā)生線 導(dǎo)線： 漸開(kāi)線齒廓 母線： 齒長(zhǎng)線 滾齒原理 1－滾刀； 2－工件 成形所需運(yùn)動(dòng) ?母線： 范成運(yùn)動(dòng) —— 一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng) （ 滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) n1和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) n2復(fù)合而成 ） ?導(dǎo)線： 直線運(yùn)動(dòng) —— 一個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng) （滾刀架的移動(dòng) f3） 展成運(yùn)動(dòng) （ n1， n2 ） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) f3 1n2n3f圖 93 滾齒機(jī)加工直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系 （ 1）主傳動(dòng)鏈 （ 2）范成傳動(dòng)鏈 （ 3）進(jìn)給傳動(dòng)鏈 展成運(yùn)動(dòng) （ n1, n2 ）（母線） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) f3（導(dǎo)線） 電動(dòng)機(jī) 滾刀 滾刀 工件 工件 刀架 vuxu fu3f1n2n（作用、末端件、位移關(guān)系、性質(zhì)） (1) 主運(yùn)動(dòng) 滾刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng) 。 運(yùn)動(dòng)源 與 滾刀 相聯(lián)系的外傳動(dòng)鏈稱為主運(yùn)動(dòng)鏈。 傳動(dòng)鏈（結(jié)構(gòu)式）： 電動(dòng)機(jī) — 1— 2— iv— 3— 4— 滾刀。 iv是換置機(jī)構(gòu)，用以改變滾刀的轉(zhuǎn)速。 滾切直齒圓柱齒輪 ? 對(duì)單頭滾刀而言，滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒（是嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系）。 ? ix是換置機(jī)構(gòu)，用于適應(yīng)工件齒數(shù)和滾刀頭數(shù)的變化。 ? 工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向與滾刀螺旋角的旋向有關(guān)，在該傳動(dòng)鏈中，設(shè)有工作臺(tái)變向機(jī)構(gòu)。 ? 傳動(dòng)鏈（結(jié)構(gòu)式）： 滾刀（ B11）－ 4－ 5－ ux－ 6－ 7－工作臺(tái)（ B12） 滾切直齒圓柱齒輪 （ 2）展成運(yùn)動(dòng) 滾刀作軸向的直線運(yùn)動(dòng) A2。軸向的直線運(yùn)動(dòng)是維持切削得以連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)式： 工件 — 7— 8— if— 9— 10— 刀架升降絲杠 （外 ) 換置機(jī)構(gòu) if 用于調(diào)整軸向進(jìn)給量的大小、方向 滾切直齒圓柱齒輪 （ 3）豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 總結(jié)： 滾切直齒圓柱齒輪 ? 滾齒時(shí)齒廓的成形方法是展成法，成形運(yùn)動(dòng)是 滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 和 工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 組成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，這個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)稱為展成運(yùn)動(dòng)。再加上滾刀沿 工件軸線垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) ，就可切出整個(gè)齒長(zhǎng)。 滾切直齒圓柱齒輪 滾刀的安裝 滾刀安裝角 :滾刀軸線與水平線之間的夾角 左旋 右旋 ?? ?? :滾刀螺旋線的升角 ?目的： 滾刀刀齒的排列與工件齒槽方向一致 三 滾切斜齒圓柱齒 漸開(kāi)線斜齒與直齒的不同：齒長(zhǎng)方向 三、加工斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)原理分析 斜齒輪的齒長(zhǎng)是螺旋形 螺旋運(yùn)動(dòng) （ 3） 加工斜齒圓柱齒輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)分析 ① 主運(yùn)動(dòng) B11 電機(jī) — 1— 2— uv— 3— 4— 滾刀 ② 展成運(yùn)動(dòng) 滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) B11 1/K轉(zhuǎn) (1齒 ) 齒坯旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) B12 1/ z 轉(zhuǎn) (1齒 ) 內(nèi)傳動(dòng)鏈為： 滾刀 — 4— 5— ux— 6— 7— 齒坯 ③ 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) A21（外） 齒坯 B12— 7— 8— uf— 9— 10— A21 ④ 附加轉(zhuǎn)動(dòng) B22 A21— 11— uy— 12— 7— 齒坯附加 轉(zhuǎn)動(dòng) B22(產(chǎn)生螺旋線的內(nèi)傳動(dòng)鏈 ) uy按被切齒輪的螺旋角調(diào)整 實(shí)際上必須用 合成機(jī)構(gòu) 把展成運(yùn)動(dòng)要求工件轉(zhuǎn) 動(dòng) B12和差動(dòng)鏈要求工件 附加轉(zhuǎn)動(dòng) B22迭加起來(lái)， 然后再傳給工作臺(tái)。 滾齒機(jī)是根據(jù)滾切斜齒輪的傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)滾切直齒輪時(shí)，將差動(dòng)鏈斷開(kāi)，并把合成機(jī)構(gòu)固定成一個(gè)