2.5齿轮加工机床.ppt

1、在金属切削机床中，用来加工齿轮轮齿的机床称为齿轮加工机床。,第五节齿轮加工机床,2,本章目的,本节目的 学习齿轮加工机床的用途、分类、加工方法； 掌握滚齿机的加工原理、传动原理及运动分析； 传动系统的调整计算； 了解滚刀安装角的调整、运动方向的确定。,3,重点与难点,重点与难点 滚齿机的传动原理 滚齿机的传动链调整计算,4,概述 齿轮的加工方法 铸造、锻造、热轧、冲压以及切削加工等。 精密齿轮的加工主要是切削方法。 按形成齿形的原理，切削齿轮的方法可分为两大类： 展成法 成形法,概述,5,概述,成形法 要求 刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。 优点 机床较简单，可利用通用机床加工。

2、缺点 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；加工出来的齿形是近似的，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，生产率也较低。,6,概述,应用 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。,7,概述,展成法 利用齿轮的啮合原理加工齿轮。 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。 特点 范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 每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同

3、齿数的齿轮。 加工精度和生产率一般比较高 应用广泛，齿轮加工机床绝大多数采用展成法。,8,概述,9,概述,齿轮加工机床的类型 按照被加工齿轮的种类，齿轮加工机床可以分为 圆柱齿轮加工机床、圆锥齿轮加工机床两类。 圆柱齿轮加工机床 滚齿机、插齿机等。 锥齿轮的加工方法主要有： 刨齿机、铣齿机、拉齿机等。 加工弧齿锥齿轮 铣齿机 精加工齿轮齿面的方法有： 磨齿机、剃齿机、研齿机等。,10,滚齿机,一、滚齿机 滚齿机是应用最广泛的齿轮加工机床 滚齿机主要用于加工直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和蜗轮。,11,滚齿机,滚齿原理 滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。 由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而

4、来。 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。,12,滚齿机,13,滚齿机,母线成形及其运动 1）母线的形状 用范成法形成渐开线母线； 2）成形运动 滚刀转动B11和工件转动B12构成复合成形运动，两单元的运动位移量须保持一定的比例关系，即满足： 滚刀转1齿工件转1齿（或：滚刀转1转工件转K/Z工转，其中K为滚刀头数，Z工为工件齿数）。 导线为平行于齿长方向的直线，由滚刀架的的移动运动A2来实现。 此外，滚齿机加工齿轮还需非表面成形运动。,14,滚齿原理,15,滚齿机,滚刀和工件之间关系 为了得

5、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,16,滚切直齿圆柱齿轮,1.滚切直齿圆柱齿轮 机床的运动和传动原理图 用滚刀加工直齿圆柱齿轮需要两个表面成形运动，三条传动链。,17,滚切直齿圆柱齿轮,加工直齿圆柱齿轮需要表面成形运动,18,滚切直齿圆柱齿轮,两个成形运动 根据表面成形原理，加上直齿圆柱齿轮时的成形运动应包括： 形成渐开线齿廓（母线）的运动 由范成法形成，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范成运动实现； 形成直线形齿线（导线）的运动。 由相切法形成，靠滚刀旋转运动B11和滚刀

6、沿工件轴线的直线运动A2来实现两个简单运动,19,滚切直齿圆柱齿轮,根据切削中所起作用，习惯称滚齿时的运动分别为： 工件的旋转运动为范成运动 滚刀的旋转运动为主运动 滚刀沿工件轴线方向的移动为轴向进给运动,20,滚切直齿圆柱齿轮,传动原理图,21,滚切直齿圆柱齿轮,三条传动链 1）展成运动传动链： 滚刀45ux67工件。 这是一条内联系传动链。 2）主运动传动链 电动机12uv34滚刀。 这是一条外联系传动链。 3）竖直进给运动传动链 工件78uf910刀架升降丝杠。 这是一条外联系传动链。,22,滚切直齿圆柱齿轮,滚刀的安装 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，为了使

7、切削点处滚刀刀齿运动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，这个角度称为滚刀的安装角。 滚刀的安装角在数量上等于滚刀的螺旋升角。 ,23,滚切直齿圆柱齿轮,24,滚切直齿圆柱齿轮,25,滚切斜齿圆柱齿轮,3.滚切斜齿圆柱齿轮,26,滚切斜齿圆柱齿轮,1）机床的运动和传动原理图,27,滚切斜齿圆柱齿轮,形成渐开线所需的运动与滚切直齿圆柱齿轮相同。 斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的区别在于齿长方向不是直线，而是螺旋线。 加工斜齿圆柱齿轮时，进给运动是螺旋运动，是一个复合运动，这个运动可由滚刀刀架的直线运动A21和工作台的旋转运动B22两部分复合而成。 因为工作台既要在

8、展成运动中完成B12，又要在形成螺旋线的运动中完成B22，故B22被称为附加转动。 总之： 滚切斜齿圆柱齿轮需要两个运动，一个是形成渐开线的复合运动（B11和B12），另一个是形成螺旋齿向线的复合运动（A21和B22）。,28,滚切斜齿圆柱齿轮,滚切斜齿圆柱齿轮传动特点 与滚切直齿圆柱齿轮不同处： 齿线为螺旋线 所需运动 范成运动 主运动 轴向进给运动 附加运动（差动运动） 即滚刀移动一个工件螺旋线导程T时，工件应准确地附加转过一转,29,滚切斜齿圆柱齿轮,30,滚切斜齿圆柱齿轮,31,2）差动运动传动链 形成渐开线的展成运动传动链和主运动传动链与滚切直齿轮时完全相同。带动刀架直线移动的进给链

9、，也与切削直齿圆柱齿轮时相同，是一条外联系传动链。 产生螺旋进给运动的内联系传动链连接刀架移动A21和工件的附加转动B22 保证当刀架直线移动距离为工件螺旋线的一个导程T时，工件的附加转动为一转。 这条内联系传动链习惯上称为差动运动传动链。 差动传动链为 丝杠1213uy1415合成机构67ux89工件。,滚切斜齿圆柱齿轮,32,滚切斜齿圆柱齿轮,滚齿机的设计 滚齿机既要加工直齿圆柱齿轮，又要加工斜齿圆柱齿轮。 滚齿机是根据滚切斜齿圆柱齿的传动原理图设计的。 当滚切直齿圆柱齿轮时，就将差动运动传动链断开（换置器官不挂挂轮），并把合成机构通过一定的结构固定成为一个如同联轴器的整体。,33,滚切斜

10、齿圆柱齿轮,滚刀的安装 当滚刀与齿轮的螺旋线方向相同时，滚刀的安装角 =- 当滚刀与齿轮的螺旋线方向相反时，滚刀的安装角 =+ 齿轮螺旋角,34,滚切斜齿圆柱齿轮,35,Y3150E滚齿机,4. Y3150E滚齿机 用途 直齿圆柱外齿轮 斜齿圆柱外齿轮 蜗轮 短花键轴 适用 成批、小批、单件生产,36,总体布局 床身支撑件； 立柱用于安装传动系统； 刀架可以沿立柱上的导轨上下移动，还可以绕自己的水平轴转位； 小立柱连同工作台一起作水平方向移动以适应不同的直径工件； 心轴安装工件用； 工作台,Y3150E滚齿机,37,Y3150E滚齿机,38,Y3150E滚齿机,Y3150E主要参数 最大加工直

11、径500mm 最大加工模数8mm 最大加工宽度250mm 工件最少齿数Z=5K 主电机功率5.5KW 主电机转速1410rpm,机床重量4300KG 主轴转速9级40250 刀架垂直进给量12级0.44mm/工作台每转 刀架最大回转角度240,39,传动系统分析 Y3150E型滚齿机的传动系统图，如图所示，该传动系统图有5条传动链。 1）主传动链 2）范（展）成传动链 3）进给传动链 4）差动传动链（加工斜齿圆柱齿轮时需要） 5）空行程（滚刀架快速移动）传动链,系统图,Y3150E滚齿机,40,Y3150E滚齿机,41,滚刀安装角的调整,42,插齿机,二、插齿机,43,插齿机,功用 加工内外啮

12、合的圆柱齿轮的轮齿表面 尤其适合于加工内齿轮和多联齿轮，这是滚齿无法加工的。 插齿机不能加工蜗轮。 插齿原理 模拟一对圆柱齿轮的啮合，其中一个是工件，另一个是插齿刀，它的模数和压力角与被加工齿轮相同。插齿时，插齿刀和工件的相对转动是一个复合的成形运动，用以形成渐开线齿廓。,44,插齿刀的特点 实质上是一个齿轮 端面磨有前角 齿顶及齿侧均磨有后角,插齿机,45,插齿机,运动 插齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图 形成齿廓表面，需两个表面成形运动 即形成母线渐开线齿形曲线的范成运动（B11和B12） 形成导线沿齿长方向直线运动A2 此外，还需下列非表面成形运动： 返回运动 切入运动 让刀运动,46,

13、插齿机,主运动 主运动 插齿刀沿其轴线（工件的轴线）所作的直线往复运动。 立式插齿机上，刀具垂直向下时为工作行程，向上为空行程。 切削速度v（mmin）及行程长度L（mm）已确定，则插齿刀每分钟往复行程数： n刀=1000v/2L,47,插齿机,范成运动 加工过程中，插齿刀和工件轮坯应保持一对圆柱齿轮的啮合运动关系 插齿刀工件 转1个齿转1个齿 1Z刀转1Z工转 这两个运动组成一个复合运动范成运动,48,插齿机,圆周进给运动 插齿刀转动的快慢决定了工件轮坯转动的快慢，同时也决定了插齿刀每一次切削的切削负荷 插齿刀的转动为圆周进给运动 大小 用插齿每次往复行程中，刀具在分度圆圆周上所转过的弧长表示，即圆周进给量的单位为mm往复行程。 降低圆周进给量将会增加形成齿廓的刀刃切削次数，从而提高齿廓曲线精度。,49,插齿机,让刀运动 作用 避免空行程时擦伤工件齿面和减少刀具磨损，刀具和工件之间应该让开，使之产生一定间隙 实现方式 安装工件的工作台移动来实现，也可由刀具主轴摆动得到。