第四章齿轮加工机床方法原理结构
滚齿机

展成运动: 工件旋转运动与滚刀旋转运动配合 螺旋轨迹运动: 工件旋转运动与滚刀刀架直线进给运动配合
展成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹 运动的附加运动B22同时进行的,所以加工 时工件的旋转运动是两个运动合成,为使工 件同时接受两个运动而不发生矛盾,需在传 动系统中配置运动合成机构 合成。
2)、展成运动传动链
nc A = B 125 × u gv
实际工作中, 、 、 实际工作中,A、B、ugv查机床说明书中的专用表格 来选取。 来选取。
4).轴向进给传动链 ) 轴向进给传动链 (1)两端件的计算位移 ) 工作台(每转)--滚刀架 ( 工作台(每转)--滚刀架f(mm) )--滚刀架 (2)传动平衡式 )
滚切斜齿的传动原理:
滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图
展成运动、主运动以及轴向进给运动传动链与加工直齿圆柱 齿轮时相同。 附加运动传动链: 刀架(滚刀移动A21)一12—13一uy一14—15一[合成]一6—7 一u。一8—9一工作台(工件附加转动B22) ,以保证刀架沿工 件轴线方向移动一个螺旋线导程L时,工件附加转1转,形成 螺旋线齿线。(内联系传动链)
4、刀架快速移动的传动路线 快速电动机可使刀架作快速升降运动,以便调整刀架位 置及在进给前后实现快进和快退。此外,在加工斜齿圆柱齿 轮时,起动快速电动机,可经附加运动传动链传动工作台旋 转,以便检查工作台附加运动的方向是否正确。 刀架快速移动的传动路线: 快速电动机一3/26一M3一2/25一XⅪ(刀架轴向进给丝杠)
任务一:齿轮加工机床概述 任务二: Y3150E型滚齿机 任务三:其他齿轮加工机床
任务一、齿轮加工机床概述
一、齿轮加工机床概述
用来加工齿轮轮齿表面的机床
1.1、齿轮轮齿表面成形方法:
齿轮加工机床

k——滚刀头数,Z——工件齿数
1. 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
• 根据表面成形原理,加工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 形成直线形齿线(导线)的运动。
• 渐开线齿廓由范成法形成,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。这时一条内联传动链;
2. 范成法(展成法)
• 范成法: 利用齿轮的啮合原理 • 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。
展成法加工齿轮
• 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齿数的齿轮。 • 加工精度和生产率一般比较高 • 应用广泛
如图所示, 滚刀沿工件轴线方向,由位 置1运动至位置2为趋近运动α; 由位置2至3为轴向切入运动c;由位 置3至4为进给运动f; 由位置4至1为返回运动α'。
2. 加工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
斜齿圆柱齿轮端面上的齿廓是渐开线, 而在轮齿齿长方向,看起来是一条倾斜的 直线,但实际上是一条螺旋线
齿轮加工机床
本章目的
• 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; • 了解滚刀安装角的调整、运动方向的确定。
• 滚齿机的传动原理
重点与难点
第一节 概 述
• 加工齿轮轮齿的机床 • 齿轮传动应用广泛,齿轮传动在圆周速度和传动精度等方面的要求越来越高,促进了齿轮加
• 合成机构作用:将两个运动合成,使其不发生矛盾
齿轮齿形加工方法

3)剃齿 剃齿是由剃齿刀带动工件自由转动并模拟一对 螺旋齿轮做双面无侧隙啮合的过程,剃齿刀与 工件的轴线交错成一定角度。剃齿常用于未淬 火圆柱齿轮的精加工,生产效率很高,是软齿 面精加工最常见的加工方法之一。
4)珩齿 珩齿是一种用于加工淬硬齿面的齿轮精加工方法 ,工作时珩磨轮与工件之间的相对运动关系与剃 齿相同,所不同的是作为切削工具的珩磨轮是用 金刚砂磨料加入环氧树脂等材料作结合剂浇铸或 热压而成的塑料齿轮。
滚齿原理 a)滚齿运动 b)齿廓范成过程
Y3150E型滚齿机的外形如图所示,滚刀 装在滚刀刀杆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7上随工作台9 一起转动:后立柱8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。
5)磨齿
磨齿加工的主要特点是:加工精度高,一般条件 下加工精度可达IT4~6级,由于采用强制啮合方 式,不仅修正误差的能力强,而且可以加工表面 硬度很高的齿轮。
范成法磨齿
2.展成法
用展成法加工齿轮时,齿轮表面的渐开线用展 成法形成,展成法具有较高的生产效率和加工 精度。齿轮加工机床绝大多数采用展成法。 1)滚齿
滚齿加工的原理为模拟一对交错轴斜齿轮 副啮合滚动的过程。将其中的一个齿轮的齿数 减少到一个或几个,轮齿的螺旋倾角很大,就 成了蜗杆 。再将蜗杆开槽并铲背,就成了齿 轮滚刀 。当机床使滚刀和工件严格地按一对 斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动时 ,滚刀就可在工件上连续不断地切出齿来。
齿轮齿形的加工 齿轮加工机床的工作原理
1.成形法 是使用切削刃形状与被切齿 轮的齿槽形状完全相符的成形刀具切出齿 轮的方法。这种方法制造出来的齿轮精度 较低,只能用于低速的齿轮传动,常见的 有铣齿等方法,可在普通铣床上加工。
金属切削机床概论齿轮加工机床

4.2 滚齿机运动分析
功用:滚切直齿、斜齿圆柱齿轮及蜗轮
一、滚齿原理
p86
金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机 滚齿机动态传动路线
(一) 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
滚切直齿圆柱齿轮的传动原金属理切削图机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机
(一) 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 1.范成运动
u 作用:将范成运动中工件的旋转运动 和工件的附加运动合成后传到工作台, 使工件获得合成运动。
u 用途:加工斜齿圆柱齿轮、 切向进给法加工蜗轮时。
u 合成机构:圆柱齿轮或锥齿轮行星机 构。
金属切削机床概论齿轮加工机床
u 滚切斜齿圆柱齿轮时,工件的旋转运动是两个运 动的合成:范成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹 运动的附加运动B2 。
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续)
2.范成法
加工方法有:插齿和滚齿 插斜齿
插直齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续)
2.范成法
滚直齿
动画演示
滚斜齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
2)范成法
利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具:
滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等
1) 范成运动传动链
u 联系滚刀主轴(B11)和工作台(B12) u 传动路线:“滚刀-4-5-ux-6-7-工件” u 保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运
动关系。 u 换置机构ux用于适应工件齿数和滚刀头
数的变化。 u 内联系传动链,要求传动比数值绝对准
确及滚刀和工件两者的旋转方向互相配 合。
金属切削机床概论齿轮加工机床
见图4-4a.b
详谈齿轮加工方法与加工机床

详谈齿轮加工方法与加工机床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、铣齿机、拉齿机;弧齿锥齿轮铣齿机。
剃齿机、珩齿机、磨齿机成形法加工齿轮及滚齿二、滚齿机(一)滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程(二)滚齿机运动分析主运动—滚刀旋转运动;展成(啮合)运动—齿坯与滚刀按一定速比转动;进给运动—滚刀沿齿坯轴向运动。
1.加工直齿圆柱齿轮时的运动分析内传动链为:滚刀—4—5—u x —6—7—齿坯u x 为啮合运动传动比。
(3)进给运动A 2 齿坯—7—8—u f —9—10—刀架升降,u f 为进给运动传动比。
(2)展成运动滚刀旋转运动B 11 1/K转(1齿) 齿坯旋转运动B 12 1/ z 转(1齿) (1)主运动B 11 电机—1—2—u v —3—4—滚刀u v 为主运动传动比。
齿轮加工机床广泛应用汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。
齿轮加工机床加工各种圆柱齿轮、锥齿轮其他带齿零件齿部机床。
齿轮加工机床品种规格繁多,有加工几毫米直径齿轮小型机床,加工十几米直径齿轮大型机床,还有大量生产用高效机床加工精密齿轮高精度机床。
齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床锥齿轮加工机床两大类。
圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。
常用有滚齿机,插齿机、铣齿机、剃齿机等。
齿轮加工机床的品种规格繁多,有加工几毫米直径齿轮的小型机床,加工十几米直径齿轮的大型机床,还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床大型齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。
圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。
常用的有滚齿机,插齿机、铣齿机、剃齿机等。
大型齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。
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齿轮加工方法

当加工模数大于8mm的齿轮时,采用指状铣刀进行加工。
铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床进行。
铣削时工作台偏转一个角度,使其等于齿轮的螺旋角β,工件在随工作台进给的同时,由分度头带动作附加旋转一形成螺旋齿槽。
齿轮加工的关键是齿面加工。
目前,齿面加工的主要方法是刀具切削加工和齿轮磨削加工。
前者由于加工效率高,加工精度较高,因而是目前广泛采用的齿面加工方法。
后者主要用于齿面的精加工,效率一般比较低。
按照加工原理,齿面加工可以分为成形法和展成法两大类。
成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具,在齿坯上加工出齿面的方法。
成形铣削一般在普通铣床上进行。
点击动画能帮助你进一步理解。
铣削时工件安装在分度头上,铣刀旋转对工件进行切削加工,工作台直线进给运动,加工完一个齿槽,分度头将工件转过一个齿,再加工另一个齿槽,依次加工出所有齿槽。
展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的,即把齿轮副(齿条-齿轮或齿轮-齿轮)中的一个制作为刀具,另一个则作为工件,并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。
下面以滚齿加工为例加以进一步说明。
在滚齿机上滚齿加工的过程,相当于一对交错轴斜齿轮互相啮合运动的过程,如图所示,只是其中一个斜齿轮的齿数极少,且分度圆上的螺旋升角也很小,所以它便成为如图所示的蜗杆。
再将蜗杆开槽并铲背、淬火、刃磨,便成为齿轮滚刀如图中的齿轮滚刀。
一般齿轮滚刀的法向截形状近似齿条形状,如图所示,因此,当齿轮滚刀按给定的切削速度转动时,它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条,当这个假想齿条与被切齿轮按一定传动比作啮合运动时,便在轮坯上逐渐切出渐开线的齿形。
齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成。
用展成法加工齿轮,可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮,且加工精度和生产率也较高,因此各种齿轮加工机床广泛应用这种加工方法,如滚齿机、插齿机、剃齿机等。
此外,多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理进行加工的。
齿轮加工

滚齿是齿轮加工中应用最广泛的一种。机床多数是立式布置的, 滚齿是齿轮加工中应用最广泛的一种。机床多数是立式布置的, 用于加工直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮;也有卧式布置的, 用于加工直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮;也有卧式布置的,用 于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、 于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、 花键轴和链轮等。 花键轴和链轮等。
锥形砂轮磨齿 锥形砂轮磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的, 锥形砂轮磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的,它所 用的砂轮截面形状是按照齿条的齿廓修整的。 用的砂轮截面形状是按照齿条的齿廓修整的。当砂轮按切削速度旋 并沿工件导线方向作直线往复运动时, 转,并沿工件导线方向作直线往复运动时,砂轮两侧锥面的母线就 形成了假想齿条的一个齿廓。加工时, 形成了假想齿条的一个齿廓。加工时,被磨削齿轮在假想齿条上滚 当被磨削齿轮转动一个齿的同时, 动,当被磨削齿轮转动一个齿的同时,其轴心线移动一个齿距的距 便可磨出工件上一个轮齿一侧的齿面。经多次分度, 离,便可磨出工件上一个轮齿一侧的齿面。经多次分度,才能磨出 工件上全部轮齿齿面。 工件上全部轮齿齿面。
珩齿的原理与剃齿完全相同.只不过不是剃齿刀, 珩齿的原理与剃齿完全相同.只不过不是剃齿刀,而用珩磨 珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的, 轮,珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的,具有很高齿 形精度的“螺旋齿轮” 当它以很高的速度带动工件旋转时. 形精度的“螺旋齿轮”;当它以很高的速度带动工件旋转时.就能 在工件齿面上切除一层很薄的金属. 在工件齿面上切除一层很薄的金属.从而降低齿面粗糙度珩齿对齿 形精度改善不大,主要用于减小热处理后齿面的粗糙度值。 形精度改善不大,主要用于减小热处理后齿面的粗糙度值。
齿轮加工机床工作原理

齿轮加工机床工作原理轮加工机床的种类繁多,构成各异,加工方法也各不相同,但就其加工原理来说,可分为成形法和范成法(展成法)两类。
(一)成形法加工齿轮成形法加工齿轮时,采用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮,即所用刀具的切削刃形状与被切削齿轮的齿槽形状相吻合。
例如,在铣床上使用具有渐开线齿形的盘形铣刀或指状铣刀铣削齿轮。
齿轮轮齿的表面是渐开线柱面。
由于形成母线(渐开线)的方法采用成形法,机床形成母线时不需要运动。
形成导线(直线)的方法是相切法。
因此机床需要两个成形运动:一个是铣刀的旋转B,一个是铣刀沿齿坯的轴向移动A。
铣完一个齿轮后,铣刀返回原位,齿坯作分度运动——转过360º/Z(Z 是被加工齿轮的齿数),然后再铣下一个齿槽,直至全部齿被铣削完毕。
采用成形法加工时,通常采用单齿廓成形刀具加工齿轮,其优点是机床较简单,可以利用通用机床加工;缺点是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。
在实际生产中,为了减少成形刀具的数量,每一种模数通常只配有8把刀具,各自适应一定的齿数范围,因而加工出来的齿形是近似的,存在不同程度的齿形误差,加工精度较低;而且,每加工完一个齿槽后,工件需周期性地分度一次,生产率低。
因此,用单齿廓成形刀具加工齿轮的方法,通常多用于修配行业或单件小批生产且加工精度要求不高的齿轮。
用多齿廓成形刀具加工齿轮时,在一个工作循环中即可加工出全部齿槽。
例如,用齿轮拉刀或齿轮推刀加工内齿轮和外齿轮。
采用这种成形刀具,可得到较高的加工精度和生产率,但要求刀具有较高的制造精度且刀具结构复杂。
此外,每套刀具只能加工一种模数和齿数的齿轮,所以机床也必须是特殊结构的,因而加工成本较高,仅适用于大批量生产。
(二)范成法加工齿轮范成法(展成法)加工齿轮应用齿轮啮合的原理。
在切齿过程中,模拟齿轮副的啮合过程,把其中的一个齿轮特化为刀具,强制刀具和工件作严格的啮合运动,由刀具切削刃的位置连续变化范成出齿廓。
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• 2 、 展 成 运 动 传 动 链 : 滚 刀 ( B11)80/20— 23/23 —23/23—23/23—45/45—(合成机构)— e/f—a/b—c/d—1/96—工件(B12)
• 合成机构:由Z45传入,由分齿挂轮e/f传出,此
时u合成=-1。 • 3、差动传动链:刀架(A21)—40/2—30/30 —21/21—a2/b2—c2/d2—24/24 —2/40—合成机构—
工件—7—8—uf_—9— 10—丝杠)
(二)滚刀的安装
(图
)
第四章齿轮加工机床方法原理结构
三、滚斜齿圆柱齿轮
–( 一 ) 、 分 析工件附加转
动 (二)、机床 运动分析(合 成机构、差动 传动链) (三)、滚刀 的安装;见图
4-22
右旋滚刀 加工斜齿轮
第四章齿轮加工机床方法原理结构
滚斜齿圆柱齿轮
a2/b2 × c2/d2 × 24/24 × 2/40 ×u 合 × e/f ×a/b × c/d ×1/96 =1
其 中 : T=πm 端 z/tgβ, m 端 = m 法 / cosβ, 所 以 T=πm 法 z/sinβ
4)换置公式:uy = a2/b2 × c2/d2 =6 sinβ/ m法 k
第四章齿轮加工机床方法原理结构
三、滚切齿数大于100的质数 直齿圆柱齿轮
由 滚刀——————工件——————刀架
z/k(r)—————1(r)———/z+Δ
因此 ux = a/b× c/d = f/e × 24K/Z+Δ
uy=
0.3πΔ/k
f (轴向进给)
第四章齿轮加工机床方法原理结构
齿轮加工录相
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—2 滚齿机运动分析
一、滚齿原理:用 展成法加工齿轮。
过 程 见 图
齿轮
滚刀安装角
第四章齿轮加工机床方法原理结构
二、滚切直齿圆柱齿轮
(一)机床运动分析(图4-3)
1、展成运动传动链:
滚刀--4--5--ux --6--7--
工
件
2、主运动传动链:电
机--1--2--uv--3-4--滚刀 3、竖直进给传动链:
滚齿时,为了切出准确的齿形,应使滚刀和工件处于正确的 “啮合”位置,即滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮 齿槽方向一致。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—4、其它齿轮加工机床
• 一、插齿机——原理及运动分析
第四章齿轮加工机床方法原理结构
一、插齿机
插齿机主要用于加工直齿圆柱齿轮,尤其适用于加工在滚齿 机上不能加工的内齿轮和多联齿轮。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
(二)滚切直齿圆柱齿轮换置公式 四个步骤:1、找末端件
2、计算位移 3、列平衡方程式 4、推导换置公式
例:展成运动传动链:
1)找末端件:滚刀——工件 2)定计算位移:1/K转(刀)—1/Z(件) 3)列平衡式 1/K×80/20 ×23/23 ×23/23×23/23×45/45×u合 ×e/f ×a/b ×c/d ×1/96 =1/Z 4)换置公式:ux = a/b × c/d = f/e × 24K/Z
锥 齿 轮 加 工 机 床 ( Bevel gear cutting machine)
圆柱齿轮加工机床主要有:滚齿机、插齿机等;
锥齿轮加工机床主要有: 第四章齿轮加工机床方法原理结构
刨齿机、铣齿机等;
齿轮机床加工的产品
第四章齿轮加工机床方法原理结构
齿轮加工机床1
第四章齿轮加工机床方法原理结构
齿轮加工机床2
(说明: u合=1, e、f挂轮的选取)
第四章齿轮加工机床方法原理结构
(三)滚切斜齿圆柱齿轮传动链及换置公式
1、展成运动传动链:传动路线、末端件运动关系与滚切
直齿相同,但u合=-1,在安装展成运动传动链的分齿挂轮时, 可能要选用惰轮。
2、差动传动链:1)找末端件 刀架————工件
2)定计算位移: T(刀架轴向移动) 1转(工件)、 3 ) 列 平 衡 式 : T/3π×40/2 × 30/30 × 21/21 ×
换置器官---与传动结构式对应 1、主运动传动链:24/48 24/48 电机—90/176— 28/44 — 36/36 — 33/35 —
32/40 48/24 23/23 —23/23—23/23—20/80—滚刀(B11)
第四章齿轮加工机床方法原理结构
Y3180传动系统图
• 见投影
第四章齿轮加工机床方法原理结构
e/f—a/b—c/d—1/96—工件(B22)
•
第四章齿轮加工机床方法原理结构
4、轴向进给传动链:
工件—96/1—27/36—36/36—1/24— 40/34
34/40
40/20
39/22 40/40
— 30/30 — 30/30 — 25/35 — 35/25 —25/35
20/40
—30/30—2/40——刀架丝杠(T=3π)
四、仿行装置加工齿轮
• 见投影
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—4 、滚齿机传动链换置器官布局分析
• (见图)
第四章齿轮加工机床方法原理结构
三、滚刀刀架结构和滚刀的安装调整
(一) 滚刀刀架的结构 滚刀刀架的作用是支承滚刀主轴,并带动安装在主轴上的滚刀作
沿工件轴向的进给运动。 (二) 滚刀安装角的调整
(一) 插齿原理
插齿刀实质上是一 个端面磨有前角,齿顶 及齿侧均磨有后角的齿 轮。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
图4—10 插齿原理
(二) 插齿机的运动
第四章 齿轮加工机床 (Gear cutting machine)
概述:定义、齿轮形式… ….(见样本) (用来加工齿轮轮齿表面的机床,称为齿轮加工机 床)。
§4—1
齿轮加工机床的工作原理及分类
一、加工方法:1、成形法;2、展成法回顾一章
二、齿轮加工机床的分类 (一般分为)圆柱齿轮加工机床(Cylindrical gear cutting machine)
• 运动分析
传动链
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—3 YC3180型淬硬滚齿机
一、结构组成(见Y3180图):床身、立柱、刀架、 主轴、后立柱、工件心轴、工作台等外形结构, 电机、齿轮传动机构、合成机构、离合器等内部 机构。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
二、传动系统分析
(一)传动系统图 运动分析—传动原理图—传动系统图—传动路线及