第四章齿轮加工机床

《金属切削机床》
三、滚切斜齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮，端面齿廓是渐开线；但齿 长方向不是直线，而是螺旋线。
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1、滚切斜齿圆柱齿轮时机床的运动
加工斜齿圆柱齿轮也需要两个运动：一个 是产生渐开线(母线)的展成运动；另一个是 产生螺旋线(导线)的运动。
前者与加工直齿齿轮时相同；后者则有所 不同。
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四、滚刀的安装
滚刀的安装角：加工圆柱齿轮时，为了使 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。 1. 加工直齿圆柱齿轮： 安装角δ=ω
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2、加工斜齿圆柱齿轮：当被加工的斜齿轮与 滚刀的螺旋线方向相同时，安装角δ=β-ω （β：被加工齿轮的螺旋角；ω：滚刀的螺 旋升角）
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（2）成形法加工齿轮的特点
精度不高
生产率也较低（每加工完一齿均需分度） 可以用通用机床(如普通铣床)加工。 多用于对精度要求不高的修配行业，及重型机器 制造业中，以解决大型齿轮加工机床的问题。
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2、展成法
展成法加工齿轮应用 齿轮啮合的原理进行 加工。切齿过程中， 模拟某种齿轮副的啮 合过程，把其中的一 个做成刀具来加工另 外一个。
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滚齿机方案
滚齿机是根据滚切斜齿圆柱齿轮的传动原
理图设计的。 因为： 滚齿机既可用来加工 直齿，又可用来加工斜齿圆柱齿轮。 当滚切直齿圆柱齿轮时，就将差动传动链
断开(换置器官不挂挂轮)，并把合成机构通
过结构固定成为一个如同联轴器的整体。
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滚齿机传动原理图
展成运动链：
插齿机同样是按展成法加工圆柱齿轮的。
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插齿所需的运动
1、展成运动
展成运动——插齿刀和工件的相对转动是
一个复合运动，用以形成渐开线齿廓。
展成运动可以被分解成两部分：插齿刀的
旋转B11和工件的旋转B12。
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2、主运动
插齿刀的上下往复运动A2是一个简单的成 形运动，用以形成轮齿齿面的导线——直 线。
主运动链：外联系 传动链 两末端件： 电动机—偏心轮 计算位移： n电—n轮 传动路线： 电动机-1-2-iv-3-54-偏心轮-插齿刀
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2、插齿机的传动原理图
展成链：内联系传 动链 两末端件： 插齿刀—工件 计算位移： 插齿刀转1/Z刀转— 工件转1/Z工转 传动路线： 插齿刀-8-9-ix-10-11工件
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2、插齿机的传动原理图
圆周进给运动传动链： 外联传动链 两末端件： 插刀架—插齿刀 计算位移： 插齿刀往复一次—插齿 刀在分度圆周上所转过 的弧长。 1—S周/πmz刀 传动路线： 插刀架-偏心轮-4-5-6-if -
7-8-插齿刀
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插齿和滚齿的不同点
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4、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。
• 大尺寸及新型号的中、小尺寸插齿机；普遍采用 刀具主轴摆动来实现让刀运动。
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2、插齿机的传动原理图
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二、切削齿轮的方法
按形成轮齿的原理，切削齿轮的方法分为两 大类：
成形法 展成法
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1、成形法
用与被加工齿轮齿槽形状
相同的成形刀具切削轮齿。
例: 如图用盘形齿轮铣
刀加工直齿齿轮。 • 母线：渐开线，由成形法形成，因而不需表面成 形运动。 • 导线：直线， 由相切法形成，需要两个独立的简 单成形运动，即盘形齿轮铣刀的旋转B1和铣刀沿 齿坯的轴向移动A2。 • 辅助运动：齿坯作分度运动。
锥齿轮 加工机床
精加工齿轮齿面的机床有研齿机、剃齿机和磨齿机等。
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第二节 滚齿机的运动分析
滚齿机主要用于滚切直齿、斜齿圆柱
齿轮和蜗轮。
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一、滚齿原理
滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。 当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关 系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断地切出 齿来。
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综上所述，滚切直齿齿轮时，用展成法 和相切法加工轮齿的齿面。
用展成法形成渐开线 (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(展成运动链)和一条外联系传动链(主运动 链)。
用相切法形成直线，需要两个简单的成形运 动。一个是滚刀的旋转，与展成法成形运动 的一部分——B11重合；另一个是直线运动。 需要一条外联系传动链(进给传动链)。
1、滚齿使用蜗杆形刀具。插齿使用齿轮形刀 具，插齿刀端面有前角，齿宽有后角。 2、滚齿是利用切削刃的旋转实现运动，因此 是属于铣削的范围。而插齿则是利用切削 刃的往复直线运动实现主运动，因此，它 是属于刨削的范围。 3、插齿有让刀机构，滚齿则没有。
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加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣
刀。 用成形刨刀在刨床上刨齿。 在插床上插齿。
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（1）成形齿轮铣刀
齿轮的齿廓形状，决定于基圆直径d基=mZCOSα.即 使齿轮的模数和压力角相同，不同的齿数，齿形不 一样。 采用8把一套或15把一套的齿轮铣刀。每把可切几 个齿数的齿轮。刀具齿形按这个刀号能切的最小齿 数制造。用来切其他齿数，就有误差，加工出来的 齿形是近似的。
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滚切斜齿圆柱齿轮
加工直齿圆柱齿轮时，进给运动是直线运 动，是一个简单运动。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。 这个螺旋运动可分解为两部分，滚刀架的 直线运动A21和工作台的旋转运动B22。 （差动传动链）
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附加转动
滚切斜齿圆柱齿
轮时，工作台要 同时完成B12和 B22两种旋转运动， 故B22常称为附加 转动 。
传动联系称为差动链。
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2、传动原理图
展成运动链： 滚刀—4—5 — ix—6—7—工件
主运动链 ：电动机—1—2—iv—3—4—滚刀 进给传动链 ：工件—7—8—if—9—10—刀 架升降丝杠 差动链：丝杠—10—11—iy—12—7—工件
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运动合成
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。
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3、径向切入运动
由于插齿刀立即径向切人工件至全齿深，会因切削负 荷过大而损坏刀具和工件。工件应逐渐地向插齿刀 （或插齿刀向工件）作径向切人运动。
根据工件的材料、模数、精度等条件，可采用一次、
两次和三次径向切入至全齿深的径向切入方法。 径向进给量的大小，用插齿刀每次往复行程中工件或 刀具径向切入的距离表示，其单位为mm／往复行程。
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（1）用展成法加工齿轮的优点：
只要模数和压力角相同，一把刀具可以加 工任意齿数的齿轮。 生产率和加工精度也都比较高。
在齿轮加工中，展成法应用最为广泛。
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二、齿轮加工机床的类型
分圆柱齿轮加工机床、锥齿轮加工机床两大类 。
圆柱齿轮加工机床：滚齿机、插齿机等 直齿锥齿轮加工机床： 刨齿机、铣齿机、拉齿机等 曲线齿轮加工机床： 加工各种不同曲线齿锥 齿轮的铣齿机和拉齿机等
滚刀—4—5 —i合成 —6—7—ix—8—9—工件
i合成 =±1，
滚直齿+1,滚斜齿-1
主运动链 ：电动机—1—2—iv—3—4—滚刀 进给传动链 ：工件—9—10—if—11—12—刀架升降
丝杠 差动链：丝杠—12—13—iy—14—15—i合成—6—7— ix—8—9—工件 i合成 = 2
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第五节 插齿机的运动分析
常用的圆柱齿轮加工机床: 滚齿机
插齿机
插齿机主要用于:
加工直齿圆柱齿轮
特别是内齿轮和多联齿轮
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插齿原理
插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。 其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具—— 插齿刀。它的模数和压力角与被加工齿轮相 同。每个齿的渐开线齿部和齿顶上都作成刀 具一个顶刃和两个侧刃，那就是齿轮形插齿 刀。
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附加转动方向
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附加转动方向
用右旋滚刀，刀架向下移动时：切削右旋齿 轮，工件应比切直齿时多转一些；切左旋齿 轮，则应少转一些 。 用右旋滚刀时，刀架向下移动螺旋线导程T，
工件应多转(右旋齿轮)或少转 (左旋齿轮)1转。
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差动链 （附加传动链）
刀架沿工件轴向的移动和工件的附加转动之 间应保证严格、准确的传动比。 因此，应在刀架与工件之间建立内联系传动 链。它连接刀架移动A21和工件的附加转动 B22，以保证当刀架直线移动距离为螺旋线的 一个导程T时，工件的附加转动为一转。这一
第四章 齿轮加工机床
用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮 加工机床。 本章主要内容： 第一节 工作原理和分类 第二节 滚齿机的运动分析 第三节 其他齿轮加工机床的运动分析
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第一节 工作原理和分类
一、齿轮的加工方法:
加工精度不高的齿轮：铸造、锻造、热轧、
冲压。 加工精密齿轮：切削加工。
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当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反 时，安装角δ=β+ω （β—被加工齿轮的螺 旋角；ω—滚刀的螺旋升角）
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滚刀的安装 小结 滚齿加工相当于一对交错轴的螺旋传 动，两齿轮相啮合时轮齿的齿向必须 保持一致；则安装角 δ=β±ω