第四章3(滚齿)

1、2021-7-4 2021-7-4 2021-7-4 表面的形成方法和运动 + =表面形成方法所需的运动 母线:轨迹法 成形法 相切法 展成法(范成法) 导线:轨迹法 成形法 相切法 展成法(范成法) 认识机床的方法认识机床的方法: : 所加工表面的形状所加工表面的形状实现加工表面所需的运动实现加工表面所需的运动如何实如何实 现其运动现其运动具体的结构具体的结构机床运动的调整机床运动的调整 表面 运动 传动 结构 调整 2021-7-4 一、齿轮加工方法与加工机床一、齿轮加工方法与加工机床 （一）齿轮加工方法（一）齿轮加工方法 按轮齿成形原理分两大类：按轮齿成形原理分两大类： 1.1.成形法成

2、形法 加工精度和生产率较低，加工精度和生产率较低， 适于单件小批生产。适于单件小批生产。 2.2.展成法展成法 加工精度和生产率较高，加工精度和生产率较高， 一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。 （二）齿轮加工机床（二）齿轮加工机床 圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿圆柱齿轮：滚齿机、插齿机等；直齿锥齿轮刨齿机、铣齿 机、拉齿机机、拉齿机 ；弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、磨齿机；弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、磨齿机 2021-7-4 二、滚齿机二、滚齿机 （一）滚齿原理（一）滚齿原理模拟一对螺旋齿轮啮合过程

3、模拟一对螺旋齿轮啮合过程 把其中的一个齿轮的 齿数减少到一个或几 个,增大螺旋角变成 蜗杆(做得较长) 开槽、铲背， 磨出刀刃 即成 滚刀 2021-7-4 （二）滚齿机运动分析（二）滚齿机运动分析 主运动主运动滚刀旋转运动；滚刀旋转运动； 范成运动范成运动齿坯与滚刀按一定速比转动；（形成母线）齿坯与滚刀按一定速比转动；（形成母线） 进给运动进给运动滚刀沿齿坯轴向运动。（形成导线）滚刀沿齿坯轴向运动。（形成导线） 图图4-36 4-36 滚刀直齿圆柱齿轮的传动原理滚刀直齿圆柱齿轮的传动原理 2021-7-4 1.1.加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理图加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理图 滚刀

4、滚刀45ux67齿坯齿坯 ux为啮合运动传动比。为啮合运动传动比。 （3 3）进给运动）进给运动A（外链（外链 工件工件刀架）刀架） 1 f 齿坯齿坯78uf910刀架刀架 升降，升降，uf为进给运动传动比。为进给运动传动比。 （2 2）范成运动（内链）范成运动（内链 滚刀滚刀工件）工件） 1/K转转 1/ z 转转 (1(1）主运动）主运动 (外链外链 电机电机n电 电滚刀 滚刀n刀 刀) 电机电机12uv34滚刀滚刀 uv为主运动传动比。为主运动传动比。 图图4-36 4-36 滚刀直齿圆柱齿轮的传动原理滚刀直齿圆柱齿轮的传动原理 2021-7-4 2.2.加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析加工

5、斜齿圆柱齿轮时的运动分析 直齿 母线渐开线 导线直线（相切法形成）（相切法形成） 斜齿 母线渐开线 导线螺旋线（？）（？） 斜齿与直齿只是导线不同 螺旋线？ 刀在刀在a a点，当刀下移点，当刀下移ff 直齿：加工直齿：加工b b点点 斜齿：应在斜齿：应在b b 点，要比 点，要比 加工直齿时转快些，多加工直齿时转快些，多 转转bbbb（或少转（或少转bbbb） 要实现这个附加转动，由差动链用合成机构来实现要实现这个附加转动，由差动链用合成机构来实现内链内链 2021-7-4 附加运动链的两端件：刀架工件 刀架移动一个螺旋导程，工件多转或少转一转 2021-7-4 （1 1）主运动）主运动B11

6、 电机电机12uv34滚刀滚刀 （2 2）展成运动）展成运动 滚刀旋转运动滚刀旋转运动B11 1/K转转 齿坯旋转运动齿坯旋转运动B12 1/ z 转转 （3 3）进给运动）进给运动A21 齿坯齿坯B12910uf1112A21 （4 4）附加运动链（内链）附加运动链（内链） 刀架刀架1213uy1415合成合成67ux89齿坯附齿坯附 加转动加转动B22(产生螺旋线的内传动链产生螺旋线的内传动链) uy按被切齿轮的螺旋角调整按被切齿轮的螺旋角调整 图图4-37 4-37 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理 2021-7-4 用用合成机构合成机构把范成运动要把范成运动要 求工

7、件转动求工件转动B B12 12和差动链要 和差动链要 求工件附加转动求工件附加转动B B22 22迭加起 迭加起 来，然后再传给工作台。来，然后再传给工作台。 滚齿机是根据滚切斜齿轮滚齿机是根据滚切斜齿轮 的传动原理设计的。当滚的传动原理设计的。当滚 切直齿轮时，将差动链断切直齿轮时，将差动链断 开，并把合成机构固定成开，并把合成机构固定成 一个整体。一个整体。 图图4-37 4-37 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理 2021-7-4 三三 Y3150E滚齿机滚齿机 ( (一一) ) 机床的特点及用途机床的特点及用途 能加工工件最大直径为能加工工件最大直径为 500mm

8、，最大模数为，最大模数为8. ( (二二) ) 机床的运动分析机床的运动分析 抓两端抓两端连中间连中间 （1）主运动传动链）主运动传动链 电动机电动机主轴（滚刀）主轴（滚刀） （2）展成运动传动链）展成运动传动链 滚刀转滚刀转1/k r工件转工件转1/z r （3）进给传动链）进给传动链 工件转工件转1 r刀架移动刀架移动fmm （4）滚斜齿轮时的差动链）滚斜齿轮时的差动链 刀架移动刀架移动L 工件转工件转1r （5）滚切蜗轮）滚切蜗轮 径向法滚切径向法滚切 2021-7-4 ( (三三) ) 传动系统分析及调整计算传动系统分析及调整计算 滚齿机的传动系统 图中，会碰到很多“分 支”，读传动系

9、统图的 方法是：在运动分析的 基础上，根据传动原理 图来找运动链 图图4-37 4-37 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理 2021-7-4 1.传动系统图传动系统图 2021-7-4 1.主运动链 滚刀电机 80 20 28 28 28 28 28 28 43 27 35 35 39 31 42 21 165 115 B A 2021-7-4 （2 2）范成链）范成链 工件主轴合成滚刀 72 1 36 36 56 42 28 28 28 28 28 28 20 80 d c b a d c b a f e 2021-7-4 （1 1）主运动传动链）主运动传动链 滚刀电机

10、80 20 28 28 28 28 28 28 43 27 35 35 39 31 42 21 165 115 B A （2 2）范成链）范成链 工件主轴合成滚刀 72 1 36 36 56 42 28 28 28 28 28 28 20 80 d c b a d c b a f e 刀架轴向进给丝杠工件主轴 25 2 35 49 54 30 45 39 69 2339 39 25 2 1 72 1 1 1 1 b a b a （3 3）进给链）进给链 （3 3）进给链）进给链 刀架轴向进给丝杠工件主轴 25 2 35 49 54 30 45 39 69 2339 39 25 2 1 72 1

11、 1 1 1 b a b a 2021-7-4 工件主轴合成 惰轮 惰轮 刀架 72 1 36 36 72 36 25 2 2 25 2 2 2 2 2 2 d c b a d c b a f e d c b a b a （4 4）差动链）差动链 刀架轴向进给丝杠快进电机 25 2 26 13 快速移动快速移动 2021-7-4 2021-7-4 （1 1）主运动传动链）主运动传动链( (外链外链) ) 两端件两端件 电动机电动机 滚刀滚刀 关关 系系 n n电 电 r/min r/min n n刀 刀 r/min r/min 平衡式平衡式 2.2.滚切直齿园柱齿轮的传动链及调整计算滚切直齿园

12、柱齿轮的传动链及调整计算 刀变 n B A u 80 20 28 28 28 28 28 28 42 21 165 115 1430 u变 变 三种传动比； 三种传动比； A / B 主轴变速挂轮主轴变速挂轮, 有有三种传动比三种传动比 583.124 刀 变 n B A uuv 结果 22 44 33 33 44 22 B A 2021-7-4 工 合 zd c b a f e u k 1 72 1 56 42 28 28 28 28 28 28 20 801 （2 2）范成运动传动链（内链）范成运动传动链（内链） 两端件两端件 滚刀滚刀 工件工件 关关 系系 1/k 1/z （r） 平衡式

13、平衡式 滚直齿轮时，滚直齿轮时，u合 合 1 e f z k d c b a ux 工 24 e、f结构挂轮，根据被加工齿数选 作用：起平衡的作用，使ux适中，不 至于过大或过小 取取 e = 48 f = 24 e = 36 f =36 205 k z工 14221 k z工 143 k z 工 当当 e = 24 f =48 结果 2021-7-4 （3）轴向进给运动链）轴向进给运动链(外联系外联系) 工作台工作台 刀架刀架 1 r f mm/r 172/12/2539/39a1/b1 23/69 u进 进 2/253=f 4608. 0 1 1 f u b a u f 进 u进 进有 有

14、3 3种种 a1/b1轴向进给挂轮，可根轴向进给挂轮，可根 据说明书确定据说明书确定 刀架加工时是由上而下移动, 还是由下而上的移动,应根据 工艺是采用顺铣还是逆铣来 确定,调整时用惰轮来实现。 逆铣铣刀切入工件时的切 削速度方向和工件的进给方 向相反（刀架下移） 顺铣铣刀切出工件时的切 削速度方向和工件的进给方 向相同（刀架上移） 2021-7-4 3.3.滚切斜齿园柱齿轮的传动链及调整计算滚切斜齿园柱齿轮的传动链及调整计算 （1 1）主运动传动链）主运动传动链 与加工直齿完全相同 （2 2）范成运动链）范成运动链 u合 合 -1 （3 3）轴向进给运动链）轴向进给运动链 与加工直齿完全相同

15、与加工直齿完全相同 2021-7-4 （4）滚斜齿轮时的差动链）滚斜齿轮时的差动链 两端件：两端件： 刀架刀架 工件工件 移动移动L 转转1r L 1/(3)25/22/25a2/b2c2/d2 36/72 u合成 合成 e/fux1/72=1 滚斜齿轮时，滚斜齿轮时， u合成 合成 2 sincos zm tg zm tg zm L 法法端 kmd c b a u y 法 sin 9 2 2 2 2 e f z k ux 工 24 差动链给工件的附加运动的方向可能与 范成运动方向相同，也可能相反，安装时按 说明书的规定使用惰轮(左旋齿轮,右旋齿轮) 配算差动挂轮时，以齿数无关。 优点：差动挂

16、轮近似配算所产生的螺旋角误 差对两个斜齿轮是相同的,因此可获得良好的 啮合.(一对相互啮合的斜齿轮,其模数相同, 螺旋角绝对值也相同) 结果 2021-7-4 4.4.刀架快速移动刀架快速移动 影响机床加工精度最关键的传动副影响机床加工精度最关键的传动副驱动工作台的蜗轮蜗杆驱动工作台的蜗轮蜗杆 为避免磨损蜗轮蜗杆，通常在加工完第一刀后退刀加工第二刀为避免磨损蜗轮蜗杆，通常在加工完第一刀后退刀加工第二刀 （分粗、精加工）时不用主电机退刀，而用快进电机（分粗、精加工）时不用主电机退刀，而用快进电机 只有当手柄放在快移位置时，快进电机才能启动只有当手柄放在快移位置时，快进电机才能启动有互锁装置有互锁

17、装置 图中快移位置图中快移位置使使轴的三联滑移齿轮在空挡位置上轴的三联滑移齿轮在空挡位置上 使用快移电机时，主电机是否开，无影响使用快移电机时，主电机是否开，无影响 主电机开：刀具在主电机开：刀具在B12+B22B12+B22转动的同时快退转动的同时快退 主电机关：刀具只有主电机关：刀具只有B22B22转动的同时退回转动的同时退回 2021-7-4 2021-7-4 5.5.滚刀安装角滚刀安装角及运动方向及运动方向 滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮的轮齿方向一 致。因此，需将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，称 为安装角 滚切直齿安装角滚切直齿安装角 2021-7-4 2021-7-

18、4 （1 1）右旋滚刀滚切右旋齿轮）右旋滚刀滚切右旋齿轮 =-=- 2021-7-4 （2 2）右旋滚刀滚切左旋齿轮）右旋滚刀滚切左旋齿轮 =+=+ 2021-7-4 （3 3）左旋滚刀滚切左旋齿轮）左旋滚刀滚切左旋齿轮 =-=- 2021-7-4 （4 4）左旋滚刀滚切右旋齿轮）左旋滚刀滚切右旋齿轮 =+=+ 2021-7-4 通常：加工右旋齿轮用右旋滚刀 加工左旋齿轮用左旋滚刀 目的是使小些，受力 状况好些 齿轮的旋向和滚刀旋向相同齿轮的旋向和滚刀旋向相同, ,安装角等于两螺旋角之差安装角等于两螺旋角之差; ; 齿轮的旋向和滚刀旋向相反齿轮的旋向和滚刀旋向相反, ,安装角等于两螺旋角之和安装角等于两螺旋角之和; ; 2021-7-4 （3）运动方向）运动方向 右旋滚刀加工右旋齿轮逆铣右旋滚刀加工右旋齿轮逆铣 2021-7-4 当刀具旋向改变当刀具旋向改变 B B12 12改变（范成运动链变） 改变（范成运动链变） 当工件旋向改变当工件旋向改变 B B22 22改变（差动链换向） 改变（差动链换向） 当铣削方式改变当铣削方式改变 A A21 21改变（进给运动链变， 改变（进给运动链变，B22B22随之改变）随之改变） 总结总结 运动调整运动调整 ： 换置机