第四节滚齿机插齿机剖析讲解
滚齿机加工原理【详解】
滚齿机加工原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一．滚齿机介绍滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。
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。
二．滚齿加工的工艺特点（1）加工精度高属于展成法的滚齿加工，不存在成形法铣齿的那种齿形曲线理论误差，所以分齿精度高，一般可加工8~7级精度的齿轮。
（2）生产率高滚齿加工属于连续切削，无辅助时间损失，生产率一般比铣齿、插齿高。
（3）一把滚刀可加工模数和压力角与滚刀相同而齿数不同的圆柱齿轮在齿轮齿形加工中，滚齿应用最广泛，它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外，还可以加工蜗轮、花键轴等。
但一般不能加工内齿轮、扇形齿轮和相距很近的双联齿轮。
滚齿适用于单件小批量生产和大批大量生产。
三．滚齿加工原理根据齿轮的成形原理，综合考虑滚切中对机械进给系统跟随性、快速性的要求及改造成本等因素，在保留原普通滚齿机分齿传动链的基础上，按照数控理论中两坐标圆弧插补原理，对机床的刀架垂直进给运动和水平径向进给进行数控化控制改造，实现齿轮加工。
滚齿加工是按照展成法的原理来加工齿轮的。
用滚刀来加工齿轮相当于一对交错轴的螺旋齿轮啮合。
在这对啮合的齿轮副中，一个齿数很少、只有一个或几个，螺旋角很大，就演变成了一个蜗杆状齿轮，为了形成切削刃，在该齿轮垂直于螺旋线的方向上开出容屑槽，磨前、后刀面，形成切削刃和前、后角，于是就变成了滚刀。
第四节滚齿机插齿机剖析
第四节
金属切削机床
滚齿机 插齿机
主要内容
一、概述 二、滚齿原理 三、Y3150E滚齿机 四、插齿机
一、概述
利用专用切削刀具来加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工 机 床，滚齿机和插齿机是最常用的齿轮加工机床。
1、齿轮的分类 2、齿轮加工机床的加工原理 3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法
1、齿轮的分类
齿廓包络形成。
滚齿时成形运动是滚刀的旋转运动和工件旋转运动组成的复合 运动，称为展成运动，加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运 动，可以切出整个齿长。
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理
1、机床的运动和传动原理图 2、滚刀的安装
1、机床的运动和传动原理图
在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看作螺旋角等于零的
（三）机床的主要技术性能
加工工件最大直径 （主参数） 500 mm 工件最大加工宽度 250 mm 工件的最大模数 8 mm 工件的最小齿数 5（Z最小=5K滚刀头数） 滚刀主轴转速 9级 （ 40，50，63，80，100，125，160，200，250 r/min） 滚刀轴向进给量 12级 0.4~4mm/r （ 0.4，0.56，0.63，0.87，1.0，1.16，1.41，1.6，1.8，2.5， 2.9 ，4.0 mm/r） 主电机功率、转速 4KW，1430 r/min
绗齿机，用于淬硬齿轮轮齿表面的光整加工。
二、滚齿原理
（一）滚齿原理
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆ （三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆
（一）滚齿原理
滚齿原理
滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿表面的。 将一对齿轮副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角 增大很多，便成了蜗杆，将其开槽并铲背，即形成齿轮滚刀。迫 使齿轮滚刀和齿轮齿坯按一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动的运动 关系转动，于是，就在齿坯的齿槽上滚切去一薄层金属，渐开线
插齿加工基础知识讲解
切削速度
SE25A
冲 程 速 度 N JO
冲程速度与切削速度
ᎎ齿صSE25A冲程Max1800strɾmin-1 Max130mɾmin-1 ʢ密封件允许速度ʣ
齿轮༩齿轮Ճج础
ʢओ轴伸出长度ʣ ̒ɽ行程距离ʢ̯轴ɿ0QU
̓ɽ工作台倾角 0QU
ʢ加工锥度齿用ʣ
ᶃ刀具和工件的同步转动 ᶄ刀具的往复运动 ᶅ刀具返回时的让刀 ᶆ刀具的切削 ᶇ刀具和工件的位置、冲程距离 ᶈ刀具的夹紧、工件的夹紧、交换等
ᎎ齿ص的结构 结构的变迁
齿轮༩齿轮Ճج础
刀具切削进给 工作台让刀
刀具切削进给 刀头让刀
加工中的问题 出头段差
工件A 工件转动１周中的跳动
齿轮༩齿轮Ճج础
刀具跳动造成工件转动1周 的节距精度不连续。
导程-К͇̼O͇;DTJOЌ
ཐટ֯Ќ
导程-
刀的节圆
К͇̼O͇;D
К͇П%DʹК͇̼O͇;̲DPTЌ
螺旋导轨通用化的研究
ཐટ֯ ˃ 刀齿数 ֎ ܘП 导程
ཐટ֯ ˃ 刀齿数 ֎ ܘП 导程
为单位控制
径向进给速度 圆周进给速度 冲程数
切削阻力主分力
净加工时间(秒)
(b)控制径向进给速度
净加工时间(秒)
(a)径向进给速度不变
齿轮༩齿轮Ճج础
切削开始 切削深度
切削结束
原来的加工方法
原来是Rd切削后,进行圆周 进给.
高圆周进给加工 Rd切削速度是固定的.
将切削过程分为15段,各段 分别使用不同的切削进给速 度,谋求负荷的均衡,以实现 缩短加工时间和延长刀具寿 命的目的.
机械加工技术项目七——滚齿和插齿
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
4.滚刀的合理使用：
务 二
(1)齿轮滚刀的磨损和窜刀 (2)齿轮滚刀螺旋方向的选择 (3)滚刀的刃磨和检验
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
5.滚齿加工常见缺陷及解决方法
务
二
滚齿加工的缺陷见表7-2。
任务一 滚齿加工
任 务 一
（续）
任 务 二
任务一 滚齿加工
任
务
一
任务实施
任
务
任务：齿轮滚齿加工
任务一 滚齿加工
任
务
一
学习目标
1. 认识滚齿加工的机床、原理。
任 务 二
2. 了解滚齿加工的刀具及夹具。
3. 熟悉滚齿加工的缺陷。
任务描述
直齿圆柱齿轮如图7-1 所示。通过本任务的学习将 了解滚齿的工作原理、插齿的工艺特点，认识插齿机的 结构和齿轮加工工艺。
任务一 滚齿加工
任
务
一
知识链接
任
一、滚齿机
务 二
滚齿机多数是立式结构，用来加工直齿或斜齿的外啮合圆柱 齿轮及蜗轮，如图7-2 所示。
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
卧式滚齿机主要用于仪表工业中加工小模数齿轮和齿轮轴、花 务
键轴等，如图7-3 所示。
二
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
滚齿加工是依照交错轴螺旋齿轮啮合原理进行的，比较典型 的是Y3150E 普通滚齿机，如图7-4 所示。
任务一任务二任务二插齿加工斜齿插齿刀如图718所示任务一任务二任务二插齿加工人字齿轮插齿刀用于加工无退刀槽的人字齿轮如图719所示任务一任务二任务二插齿加工2
滚齿机和插齿机
滚齿机用滚刀按展成法加工直齿﹑斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。
这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。
普通滚齿机的加工精度为7～6级(JB179-83)高精度滚齿机为4～3级。
最大加工直径达15米。
滚齿机按布局分为立式和卧式两类。
大中型滚齿机多为立式滚齿机小型滚齿机和专用於加工长的轴齿轮的滚齿机皆为卧式。
立式滚齿机又分为工作台移动和立柱移动两种。
立式滚齿机工作时﹐滚刀装在滚刀主轴上﹐由主电动机驱动作旋转运动﹐刀架可沿立柱导轧垂直移动﹐还可绕水平轴线调整一个角度。
工件装在工作台上﹐由分度蜗轮副带动旋转﹐与滚刀的运动一起构成展成运动。
滚切斜齿时﹐差动机构使工件作相应的附加转动。
工作台(或立柱)可沿床身导轧移动﹐以适应不同工件直径和作径向进给。
有的滚齿机的刀架还可沿滚刀轴线方向移动﹐以便用切向进给法加工蜗轮。
大型滚齿机还设有单齿分度机构﹑指形铣刀刀架和加工人字齿轮的差动换向机构等。
插齿机插齿机是使用插齿刀按展成法加工内、外直齿和斜齿圆柱齿轮以及其他齿形件的齿轮加工机床。
主要用于加工多联齿轮和内齿轮，加附件后还可加工齿条。
在插齿机上使用专门刀具还能加工非圆齿轮、不完全齿轮和内外成形表面，如方孔、六角孔、带键轴（键与轴联成一体）等。
加工精度可达7～5级(JB179-83)，最大加工工件直径达12米。
插齿机分立式和卧式两种，前者使用最普遍。
立式插齿机又有刀具让刀和工件让刀两种形式。
高速和大型插齿机用刀具让刀，中小型插齿机一般用工件让刀。
在立式插齿机上，插齿刀装在刀具主轴上，同时作旋转运动和上下往复插削运动；工件装在工作台上，作旋转运动，工作台(或刀架)可横向移动实现径向切入运动。
刀具回程时，刀架向后稍作摆动实现让刀运动（图1 [立式插齿机（刀具让刀）]），或工作台作让刀运动。
加工斜齿轮时，通过装在主轴上的附件（螺旋导轨）使插齿刀随上下运动而作相应的附加转动。
20世纪60年代出现高速插齿机，其主要特点是采用硬质合金插齿刀，刀具主轴的冲程数高达2000次／分；采用静压轴承（见液体静压轴承）和静压滑块；由刀架摆动让刀，以减少冲击。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理插齿机是一种常用于制造齿轮的机械设备，它的工作原理是通过一系列的动作和运动来完成齿轮的加工。
下面将详细介绍插齿机的工作原理。
插齿机主要由机床主体、工作台、插齿刀具、传动系统和控制系统等组成。
1. 机床主体：插齿机的机床主体是整个设备的支撑结构，具有足够的刚性和稳定性，以保证加工过程的精度和稳定性。
2. 工作台：插齿机的工作台是用来固定工件的平台，工件通过夹具或其他固定装置固定在工作台上，以便进行加工。
3. 插齿刀具：插齿机使用的插齿刀具是一种特殊的切削工具，它具有特殊的齿形，可以在工件上切削出齿轮的齿槽。
4. 传动系统：插齿机的传动系统主要由电机、减速器和传动装置组成，通过传动装置将电机的动力传递给插齿刀具，驱动插齿刀具进行切削。
5. 控制系统：插齿机的控制系统主要由电气控制装置和数控系统组成，通过控制系统可以实现对插齿机的各项动作和运动进行精确控制。
插齿机的工作过程如下：1. 工件夹紧：首先，将待加工的工件固定在工作台上，通过夹具或其他固定装置进行夹紧，以保证工件在加工过程中的稳定性。
2. 插齿刀具定位：插齿刀具通过传动系统被带动，定位到工件上需要加工的位置。
3. 切削加工：插齿刀具开始切削工件，根据设定的参数和要求，插齿刀具在工件上切削出齿轮的齿槽。
4. 插齿刀具退刀：当一次切削完成后，插齿刀具会自动退回到初始位置，准备进行下一次切削。
5. 工件移动：在插齿刀具退刀的同时，工件会进行相应的移动，以便进行下一次切削。
6. 重复加工：插齿机会根据设定的参数和要求，重复进行上述步骤，直到完成整个齿轮的加工。
插齿机的工作原理是基于切削加工的原理，通过插齿刀具在工件上的切削运动，将工件上的金属材料去除，形成齿轮的齿槽。
插齿机的精度和稳定性对于齿轮的质量和性能具有重要影响，因此在使用插齿机进行加工时，需要严格控制各项参数和要求，以保证加工出的齿轮满足设计要求。
总结起来，插齿机是一种通过切削加工来制造齿轮的机械设备，它通过插齿刀具在工件上的切削运动，将工件上的金属材料去除，形成齿轮的齿槽。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理插齿机是一种常用的机械设备，主要用于加工齿轮和齿条。
它采用了一种特殊的工作原理，能够高效地完成齿轮的加工任务。
下面将详细介绍插齿机的工作原理。
一、插齿机的基本结构插齿机由机床主体、工作台、传动装置、工作刀具、夹具和控制系统等组成。
其中，机床主体是插齿机的核心部分，用于支撑和固定其他部件，并提供稳定的工作环境。
工作台用于夹持工件，使其能够在加工过程中保持稳定的位置。
传动装置负责驱动工作台和刀具的运动。
工作刀具是插齿机的加工工具，用于切削工件表面，形成齿轮的齿槽。
夹具用于固定工件，保证其在加工过程中不发生位移。
控制系统则负责对插齿机的各项参数进行监控和调节。
二、插齿机的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：1. 夹紧工件：首先，将待加工的工件夹持在工作台上，确保其稳固地固定在工作台上，以便后续的加工操作。
2. 刀具定位：通过传动装置，将刀具定位到工件上。
刀具的位置和角度需要根据工件的要求进行调整，以保证切削的准确性和精度。
3. 开始加工：启动插齿机的控制系统，使刀具开始切削工件。
刀具的切削运动是由传动装置驱动的，可以沿着工件的轴向或径向进行。
4. 切削过程：切削过程中，刀具的刀片与工件表面接触，并以一定的速度和力度进行切削。
刀具的切削形式可以是顺铣、逆铣或直插。
5. 齿槽形成：通过切削，刀具逐渐将工件表面的金属材料去除，形成齿槽。
刀具的切削速度和进给速度可以根据工件的要求进行调整，以达到理想的加工效果。
6. 完成加工：当刀具切削到工件的指定深度或长度时，停止加工操作。
此时，工件上已经形成了齿轮的齿槽。
7. 解夹工件：加工完成后，解除工件的夹持，将其取下。
三、插齿机的优势插齿机相比其他加工设备具有以下优势：1. 加工精度高：插齿机采用切削的方式进行加工，可以获得较高的加工精度和表面质量，适用于对齿轮等精密零件的加工。
2. 加工效率高：插齿机的切削速度和进给速度可以进行调节，可以根据工件的要求进行高效的加工，提高生产效率。
第四章3滚齿分解
图4-36 滚刀直齿圆柱齿轮的传动原理
（3）进给运动A（外链 工件—刀架）
1f
齿坯—7—8—uf—9—10—刀架 升降，uf为进给运动传动比。
2018年9月16日
2.加工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）
斜齿 母线——渐开线 导线——螺旋线（？）
螺旋线？
斜齿与直齿只是导线不同
?
刀架轴向进给丝杠
滚刀 ?
80 ?
20
28 ?
28
?? 35 ??
28 28 42 ??
28 28 56
? ?合成??
e f
?
? ? ?
?
36 36
? a
a b ?
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c?
d
? ?
?
?
1 72
? 工件主轴
（3）进给链（1）主运动传? 39动?? 链b d ?
工件主轴 ?
电机 ? ?115 ? 165
?
u变
?
A B
?
n刀 124.583
u变 —三种传动比； A / B —主轴变速挂轮,
有三种传动比
2018年9月16日
? 22 ?
A B
?
? ??
44 33
? ??
? ? ?
33 44
? ? ?
?? 22 ??
（2）范成运动传动链（内链） 两端件 滚刀 →工件 关 系 1/k 1/z （r） 平衡式
刀在a点，当刀下移Δf
直齿：加工b点 斜齿：应在b'点，要比 加工直齿时转快些，多 转bb'（或少转bb'）
∴要实现这个附加转动，由差动链用合成机构来实现 ——内链
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1、机床的运动和传动原理图
滚切斜齿圆柱齿轮时，与加工直齿轮相比，端面齿廓都是渐开 线，即母线一样，只是齿长方向不一样，即导线不一样，分别是 螺旋线和直线。 导线：螺旋线，相切法形成，复合运动，分解成滚刀的直线运 动和工件的附加转动。
1、机床的运动和传动原理图
滚切斜齿圆柱齿轮时的运动链：
主运动传动链：电动机——滚刀（外联系）
特殊情况。
母线——渐开线，展成法形成，复合运动，分解成滚刀旋转和 工件旋转； 导线——直线，相切法形成，滚刀旋转及直线移动。
1、机床的运动和传动原理图
根据在切削中所起的作用来称呼其运动（链）： 主运动传动链：电动机——滚刀（外联系） 换置机构uv用来调整渐开线形成的速度快慢，以适应滚刀的材 料、直径和工件的材料、硬度及加工要求的变化。 展成运动传动链：滚刀——工件（工作台） （内联系） 换置机构ux用来保证滚刀和工件旋转运动之间严格的关系，以 适应工件不同的齿轮齿数和滚刀头数不同的变化要求。 轴向进给运动传动链：工件（工作台）——丝杠（刀架）（外 联系） 换置机构uy用来调整进给速度和进给方向的变化，以满足滚刀 和工件旋向不同的加工要求。
2、齿轮加工机床的加工原理
（2）展成法 利用齿轮啮合的原理进行加工。其特点是加工精度高和生产效 率高，只要符合齿轮啮合的基本要求，一把刀可以切出不同齿数 的齿轮；设备投资大，适于大批大量生产。
3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法
（1）按被加工齿轮种类分类 圆柱齿轮加工机床，常用的有滚齿机、插齿机； 锥齿轮加工机床，分为直齿锥齿轮加工机床、曲线齿锥齿轮 加工机床等； （2）按切削方法分类 滚齿机，是齿轮加工机床中应用最广泛机床，主要用于滚切 圆柱齿轮及蜗轮； 插齿机，主要用于加工内外啮合的圆柱齿轮； 剃齿机，用于滚齿和插齿后的精加工； 磨齿机，用于淬硬齿轮的精加工；
齿廓包络形成。
滚齿时成形运动是滚刀的旋转运动和工件旋转运动组成的复合 运动，称为展成运动，加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运 动，可以切出整个齿长。
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理
1、机床的运动和传动原理图 2、滚刀的安装
1、机床的运动和传动原理图
在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看作螺旋角等于零的
（四）机床的运动及传动分析
滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角
三、Y3150E滚齿机
（一）机床的用途 （二）机床的布局 （三）机床的主要技术性能 （四）机床的运动及传动分析
（一）机床的用途
Y3150E滚齿机属中型通用滚齿机，机床的结构形式为工作台 移动式。 Y3150E滚齿机主要用于滚切直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮， 也可以加工蜗轮和花键轴。
第一章
第四节
金属切削机床
滚齿机 插齿机
主要内容
一、概述 二、滚齿原理 三、Y3150E滚齿机 四、插齿机
一、概述
利用专用切削刀具来加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工 机 床，滚齿机和插齿机是最常用的齿轮加工机床。
1、齿轮的分类 2、齿轮加工机床的加工原理 3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法
1、齿轮的分类
直齿
圆柱齿轮
齿轮
圆锥齿轮
斜齿 人字齿 直齿 斜齿 弧齿
此外，还有军用的特殊齿轮。
2、齿轮加工机床的加工原理
按形成齿轮轮齿表面的原理，分为成形法和展成法。 （1）成形法 采用切削刃形状与被加工齿轮的轮槽形状相吻合的加工方法。 其特点是用普通机床即可完成加工，制造成本低；加工精度低和 生产效率低，用于单件小批生产或修配。 渐开线形状与基圆的关系
绗齿机，用于淬硬齿轮轮齿表面的光整加工。
二、滚齿原理
（一）滚齿原理
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆ （三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆
（一）滚齿原理
滚齿原理
滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿表面的。 将一对齿轮副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角 增大很多，便成了蜗杆，将其开槽并铲背，即形成齿轮滚刀。迫 使齿轮滚刀和齿轮齿坯按一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动的运动 关系转动，于是，就在齿坯的齿槽上滚切去一薄层金属，渐开线
2、滚刀的安装角度
滚刀轴线与被切齿轮端面之间呈一定的角度，即安装角δ； δ=ω，ω滚刀的螺旋升角； β+ω= 90°，β滚刀的螺旋角； 由于滚刀的螺旋升角总是存在的，即滚切直齿圆柱齿轮时， 滚刀轴线永远是倾斜的。
（三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理
1、机床的运动和传动原理图 2、滚刀的安装
（三）机床的主要技术性能
加工工件最大直径 （主参数） 500 mm 工件最大加工宽度 250 mm 工件的最大模数 8 mm 工件的最小齿数 5（Z最小=5K滚刀头数） 滚刀主轴转速 9级 （ 40，50，63，80，100，125，160，200，250 r/min） 滚刀轴向进给量 12级 0.4~4mm/r （ 0.4，0.56，0.63，0.87，1.0，1.16，1.41，1.6，1.8，2.5， 2.9 ，4.0 mm/r） 主电机功率、转速 4KW，1430 r/min
（二）机床的布局
床身1：支承各部件，使它们保持保持准确的位置； 立柱2：用来安装滚刀架，使其沿着导轨可上下移动， 能绕 着水平轴调整角度； 刀架3：安装滚刀，使其和工件形成一对轴线交错的螺旋齿 轮啮合状态，实现垂直进给运动； 主轴4：安装滚刀并带动其旋转，实现主运动； 后立柱8：夹紧工件；与工作台一起可水平移动，调整工件 径向位置，作径向进给运动； 心轴7：使工件定位； 工作台9：安装工件，并带动工件旋转，实现展成运动。
展成运动传动链：滚刀——工件（内联系） 轴向进给运动传动链：工件——丝杠（外联系） 附加运动传动链：滚刀架——工作台（内联系） 在展成运动传动链和附加运动传动链中都有工作台（工件）旋 转，须用一个合成机构将两个运动叠加后传动工件。 滚切斜齿时工件附加转动的方向
2、滚刀的安装
安装角：δ= β±ω ； ω：滚刀的螺旋升角； β：被加工齿轮的螺旋角； 当旋向相同取“-”；当旋向相反取“+”； 滚刀应尽量采用与工件螺旋线方向相同的，可以使安装 角较小，减少振动，有利于保证加工精度。