滚切直齿圆柱齿轮的传动原理

3. 滚齿机的运动分析

（ 1 ） 滚切直齿圆柱齿轮

1 ） 机床的运动和传动原理图

用滚刀加工直齿圆柱齿轮时机床的运动分析见例3-2，此时需要两个表面成 形运动(图7-15)，三条传动链(图7-16)。

图 7-15 滚切直齿圆柱齿轮所需

运动 图 7-16 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理

图 图 7-17 滚切斜齿圆柱齿轮所需

运动

① 展成运动传动链展成运动是滚刀与工件之间的啮合运动，是一个复合的表面 成形运动，这个运动被分解为两部分：滚刀的旋转运动B11和工件的旋转运动

B12。要保持B11和B12之间严格的相对运动关系，需要一条内联系传动链。设 滚刀的头数为K ，工件齿数为z ，则滚刀每转1/K 转，工件应转1/z 转。在图 7-16中，这条传动链是 ：滚刀-4-5-u x-6-7-工件，称为展成运动传动链。

② 主运动传动链 展成运动还应有一条外联系传动链与动力源相联系。 这条传动 链为： 电动机-1-2-uv-3-4-滚刀， 从切削的角度分析， 滚刀的旋转运动是主运动。 这条传动链称为主运动传动链。

③ 进给运动传动链为了形成直线，滚刀还需作竖直的直线运动A2。这个运动是 维持切削得以连续进行的运动，是进给运动。A2是一个简单运动，可以使用独 立的动力源驱动，但是，工件转速和刀架移动速度之间的相对关系，会影响到齿 轮的表面粗糙度。 因此 ，滚齿机的进给以工件每转时滚刀刀架的轴向移动量计， 把工作台作为间接动力源。这条传动链为：工件-7-8-u f-9-10-刀架升降丝杠。 这是一条外联系传动链，称为进给运动传动链。

2) 滚刀的安装

滚刀刀齿是沿螺旋线分布的，螺旋升角为ω。加工直齿圆柱齿轮时，为了 使切削点处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δ，称为滚刀的安装角，它在数量上等于滚刀的螺旋升

角ω。用右旋滚刀加工直齿齿轮的安装角如图 7-15所示。用左旋滚刀时倾斜方 向相反。图中虚线表示滚刀与齿坯接触一侧切削点处的滚刀螺旋线方向。 （ 2 ） 滚切斜齿圆柱齿轮

1 ） 机床的运动和传动原理图

滚切斜齿圆柱齿轮时，形成渐开线所需的运动与滚切直齿圆柱齿轮相（例 3-2）。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。因此，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 运动可由滚刀架的直线运动A 21和工作台的旋转运动B 22两部分复合而成。 因为 工作台既要在展成运动中完成B 12，又要在形成螺旋线的运动中完成B 22， 故 B 22 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 （B 11和B 12， 另一个是形成 螺旋齿向线的复合运动 （A 21和B 22）， 如图7-17所示。

图 7-18 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原 理图

图 7-19 滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角

a）用右旋滚刀加工右旋齿轮 b）用右旋滚刀加工左旋齿轮 滚切斜齿圆柱齿轮时的两个成形运动都各需一条内联系传动链和一条外联 系传链，如图7-18所示。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。 产生螺旋进给运动的内联系传动链连接刀架移动A 21和工件 的附加转动B 22，以保证当刀架直线移动距离为工件螺旋线的一个导程S 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；其外联系 传动链——进给链，也与切削直齿圆柱齿轮时相同。

展成运动传动链要求工件转动B 12，差动传动链又要求工件附加转动B 22。 为防止这两个运动同时传给工件时发生干涉， 采用合成机构先把B 12和B 22合并 起来，然后再传给工作台（图7-18）。合成机构把来自滚刀的运动(点5)和来自 刀架的运动(点15)合并起来，在点 6输出，传给工件。在图7-18中，差动传动 链为：丝杠-12-13-u y-14-15-合成机构-6-7-u x-8-9-工件。换置器官的传动比 u y 根据被加工齿轮的螺旋线导程S 或螺旋倾角β

调整。

滚齿机既要加工直齿圆柱齿轮，又要加工斜齿圆柱齿轮，因此，滚齿机是根 据滚切斜齿圆柱齿轮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。

2 ） 滚刀的安装

滚切斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安装角δ不仅与滚刀的螺旋线方向及螺旋升 角ω有关，而且还与被加工齿轮的螺旋线方向及螺旋角β有关。当滚刀与齿轮 的螺旋线方向相同时，滚刀的安装角δ=β－ω，图 7-19 a 表示用右旋滚刀加 工右旋齿轮的情况。 当滚刀与齿轮的螺旋线方向相反时， 滚刀的安装角δ=β+ ω， 图7-19b表示用右旋滚刀加工左旋齿轮的情况。

3 ） 工件附加转动的方向工件附加转动B22的方向见图7-20。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Δf 到达位置

Ⅱ时，需要切削的是b′点而不是b点。如果用右旋滚刀切削右旋齿轮，则工件 应比切直齿时多转一些( 图 7-20a) ，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。 用右旋滚刀时， 刀架向下移动螺旋线导程S，工 件应多转(右旋齿轮)或少转(左旋齿轮)1转 。

图 7-20 用右旋滚刀滚切斜齿轮时工件的附加转

动方向

a）加工右旋齿轮 b）加工左旋齿轮

（ 3 ）滚齿机结构和传动系统图

图7-21是YC3180型滚齿机的外形图，滚刀装在滚刀主轴4上作旋转运动；

滚刀刀架3既可沿立柱 2上的导轨做上下直线移动，还可绕自己水平轴线转位， 以调整滚刀和工件间的相对位置，使它们相当于一对轴线交叉的螺旋齿轮啮合； 工件装在心轴6上随工作台 7一起转动： 小立柱5可以同工作台一起做水平方向 移动，以适应不同直径工件的需要以及在用径向进给法切削蜗轮时作进给运动。

图 7-21 YC3180 型滚齿机

1 —床身

2 —立柱

3 —刀架

4 —主轴

5 —小立柱

6 —心轴

7 —工作台

图7-22是YC3180型滚齿机的传动系统图。滚齿机的传动系统比较复杂，对 于这种运动关系比较复杂的机床， 必须根据对机床的运动分析， 结合传动原理图， 在传动系统图上对应地找到每一条传动联的末端件和传动路线及换置器官， 逐条 进行分析。