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金屬切削機床概論 第四章 齒輪加工機床 劉衛(wèi)華,教學要求,了解齒輪的加工方法；,能對齒輪成形所需要的運動進行分析，并根據該分析畫出傳動原理圖；,熟悉滾齒機的傳動系統(tǒng)。,第四章   齒輪加工機床,第四章  齒輪加工機床,教學內容,第一節(jié)  概述,第二節(jié)  滾齒機,第二節(jié)  其它類型齒輪加工機床,常見齒輪類型,,圓柱齒輪,錐齒輪,蝸輪蝸桿,圓柱齒輪,錐齒輪,蝸輪蝸桿,4-1概述,,齒形加工常用方法：按形成輪齒的原理可分為成形法和展成法兩大類。,（1） 成形法,,,（2） 展成法（范成法）,1.成形法,成形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個齒槽后，分度頭將齒坯轉過3600/z，再銑下一個齒槽，直到銑出所有的齒槽。,銑直齒,銑斜齒,動畫演示,1）成形法 ⑴ 刀刃形狀與齒輪齒槽形狀一致； ⑵ 用一把刀加工模數相同直徑不同的多種齒輪； ⑶加工模數較小的齒輪時，用盤狀銑刀；模數較大時，用指狀銑刀。,盤形齒輪銑刀加工直齒,指狀齒輪銑刀加工直齒,,銑齒的工藝特點： （1）成本較低：齒輪銑刀結構簡單，在普通的銑床上即可完成銑齒工作，銑齒的設備和刀具的費用較低。 （2）生產率低：銑齒過程不是連續(xù)的，每銑一個齒，都要重復消耗切入、切出、退刀和分度的時間。 （3）加工精度低：只能獲得近似的齒形，產生齒形誤差；另外銑床所用分度頭是通用附件，分度精度不高。          銑齒應用： 適用于單件小批生產或維修工作中加工精度不高的低速齒輪。 銑齒的加工精度為9級或9級以下，齒面粗糙度值Ra為6.3～3.2μm,2.范成法,加工方法有：插齒和滾齒,插直齒,插斜齒,2.范成法,滾直齒,滾斜齒,動畫演示,2）范成法,利用齒輪的嚙合原理加工齒輪。常用的展成法齒輪刀具：滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等,滾齒加工工藝特性： （1）滾刀的通用性好：一把滾刀可以加工與其模數、壓力角相同而齒數不同的齒輪。 （2）齒形精度及分度精度高。 （3）生產率高：滾齒的整個切削過程是連續(xù)的。 （4）設備和刀具費用高：滾齒機為專用齒輪加工機床，其調整費時。滾刀較齒輪銑刀的制造、刃磨要困難。 滾齒應用：  應用范圍較廣，可加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪等，但不能加工內齒輪和相距太近的多聯齒輪。,第四章 齒輪加工機床           ——用來加工齒輪輪齒的機床,第一節(jié)     概  述 一、齒輪加工機床的工作原理： 1．成形法：要求所用刀具的切削刃形狀與被切齒輪的齒槽形狀相吻合。加工精度較低，生產率也較低。 2．范成法：是利用齒輪的嚙合原理進行的。加工精度和生產率均較高。 二、類型： 1．圓柱齒輪加工機床：滾齒機、插齒機、車齒機 2．錐齒輪加工機床：加工直齒錐齒輪的刨齒機、銑齒機、拉齒機；加工弧齒錐齒輪的銑齒機；加工齒線形狀為長幅外擺線或延伸漸開線的錐齒輪銑齒機。 3．精加工齒輪齒面的機床：珩齒機、剃齒機和磨齒機。,二、齒輪加工機床的類型及其用途    按照被加工齒輪種類不同，齒輪加工機床可分為圓柱齒輪加工機床和錐齒輪加工機床兩大類。   圓柱齒輪加工機床：包括滾齒機、插齒機、剃齒機、珩齒機和磨齒機等。 滾齒機：用于加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸桿。 插齒機：用于加工單聯及多聯的內、外直齒圓柱齒輪。,齒輪加工機床工作原理和分類,二、齒輪加工機床的類型及其用途 剃齒機：用于淬火前的直齒和斜齒圓柱齒輪的齒廓精加工。 珩齒機：主要用于對熱處理后的直齒和斜齒圓柱齒輪的齒廓精加工。珩齒對齒形精度改善不大，主要是降低齒面的表面粗糙度。 磨齒機：主要用于淬火后的圓柱齒輪的齒廓精加工。,齒輪加工機床工作原理和分類,滾齒機,插齒機,剃齒機,以齒輪狀的剃齒刀作為刀具來精加工已經加工出的齒輪齒面，這種加工方法稱為“剃齒”。剃齒機按螺旋齒輪嚙合原理由刀具帶動工件(或工件帶動刀具)自由旋轉對圓柱齒輪進行精加工，在齒面上剃下發(fā)絲狀的細屑，以修正齒形和提高表面光潔度。 剃齒機適用于精加工未經淬火的齒輪，通常用于對預先經過滾齒或插齒的硬度不大于 HRC48的直齒或斜齒輪進行剃齒，加附件后還可加工內齒輪。被加工齒輪最大直徑可達5米﹐但以500毫米以下的中等規(guī)格剃齒機使用最廣。剃齒精度為 7～6級(JB179－83)﹐表面粗糙度為0.63～0.32微米剃齒機，是一種齒輪精加工用的金屬切削機床。,剃齒機,珩齒機,珩齒加工是采用齒輪形珩磨輪與被珩齒輪作自由嚙合運動(相當于一對交錯軸斜齒輪傳動)，利用其齒面間的相對滑動速度和壓力進行珩削的齒面精加工方法.,磨齒機,刨齒機,銑齒機,拉齒機,4.2   滾齒機,加工范圍 ?。?）直齒圓柱齒輪  （2）斜齒圓柱齒輪  （3）蝸輪,4.2  滾齒機的工作原理及運動分析,一、滾齒原理,滾齒原理是刀具和工件的運動相當于一對交錯軸斜齒輪的嚙合。,滾刀實質上是一個斜齒圓柱齒輪。,二、加工直齒圓柱齒輪,,發(fā)生線,導線：,漸開線齒廓,母線：,齒長線,,滾齒原理    1－滾刀；2－工件,1、成形所需運動,母線：范成運動——一個復合運動（滾刀的旋轉運動B11和工件的旋轉運動B12復合而成） 導線：直線運動——一個簡單運動（滾刀架的移動A2）,主運動 （ B11， B12 ）,進給運動      A2,4.2 滾齒機運動分析,一、滾齒原理,功用：滾切直齒、斜齒圓柱齒輪及蝸輪,,,p86,（一）  加工直齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理,4.2   滾齒機,滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖,滾齒機動態(tài)傳動路線,1.范成運動,（一）  加工直齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理,4.2   滾齒機,滾刀與工件之間的嚙合運動，是一個復合的表面成形運動。這個運動可以被分解為兩個部分：滾刀的旋轉運動B11和工件的旋轉運動B12。這一復合運動需要有一個內聯系傳動鏈用以保持B11和B12之間的相對運動關系,展成運動還應有條外聯系傳動鏈與動力源相聯系。,2.主運動,為了切出整個齒寬，即形成輪齒表面的導線，滾刀還需做軸向的直線運動A2。,3.軸向進給運動,滾切直齒圓柱齒輪實際只需要兩個獨立的成形運動：一個復合成形運動(B11＋B12)和一個簡單成形運動A2。 一般根據切削中所起作用來稱呼滾齒時的運動，即： 工件的旋轉運動為范成運動 滾刀的旋轉運動為主運動 滾刀沿工件軸線方向的移動為軸向進給運動,,運動：,范成傳動鏈：滾刀-4-5-ux-6-7-工件,4.2   滾齒機,滾齒機動態(tài)傳動路線,4.2   滾齒機,主運動傳動鏈：電動機-1-2-uv-3-4-滾刀,滾齒機動態(tài)傳動路線,4.2   滾齒機,軸向進給傳動鏈：工件-7-8-uf-9-10-刀架升降l絲杠,滾齒機動態(tài)傳動路線,1) 范成運動傳動鏈,聯系滾刀主軸(B11)和工作臺(B12) 傳動路線：“滾刀-4-5-ux-6-7-工件” 保證滾刀和工件旋轉運動之間的嚴格運動關系。 換置機構ux用于適應工件齒數和滾刀頭數的變化。 內聯系傳動鏈，要求傳動比數值絕對準確及滾刀和工件兩者的旋轉方向互相配合。,2) 主運動傳動鏈,動力源M—滾刀主軸 使?jié)L刀和工件實現范成運動 傳動鏈“電動機-1-2-uv-3-4-滾刀” 外聯系傳動鏈，使?jié)L刀和工件共同獲得一定速度和方向的運動。 換置機構uv—調整漸開線齒廓的成形速度，以適應滾刀直徑、滾刀材料、工件材料、硬度以及加工質量要求等的變化。,3) 軸向進給運動傳動鏈,由滾刀刀架沿立柱移動實現 工作臺——刀架 傳動鏈：“工件-7- 8-uf -9-10-刀架升降絲杠” 換置機構uf——調整軸向進給量的大小和進給方向，以適應不同加工表面粗糙度的要求。 簡單運動，外聯系傳動鏈 ?，? 進給量：工件轉一轉    刀架位移量,,漸開線斜齒與直齒的不同：齒長方向,斜齒輪與直齒輪不同處：齒線方向不是直線，而是螺旋線 所需運動: 范成運動                    主運動                    軸向進給運動                    附加運動：用于產生螺旋線(導線) 即滾刀移動一個工件螺旋線導程L時，工件應準確地附加轉過一轉,4.2   滾齒機,滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖,2. 傳動原理,3.滾切斜齒圓柱齒輪的傳動鏈,4.2   滾齒機,,滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖,附加運動傳動鏈,“刀架(滾刀移動A21)-12-13-uy-14-15-[合成]-6-7-ux-8-9-工作臺(工件附加轉動B22)” 保證刀架沿工件軸線方向移動一個螺旋線導程L時，工件附加轉1轉，形成螺旋線齒線。 內聯系傳動鏈 換置機構uy——適應工件螺旋線導程L和螺旋方向的變化。,附加運動傳動鏈:刀架（滾刀移動A21）—12—13—uy—14—15—[合成] —6—7—ux—8—9—工作臺(工件附加轉動B22),4.2   滾齒機,,4.2   滾齒機,（三）滾齒機的運動合成機構,4. 滾齒機的運動合成機構,作用：將范成運動中工件的旋轉運動和工件的附加運動合成后傳到工作臺，使工件獲得合成運動。 用途：加工斜齒圓柱齒輪、              切向進給法加工蝸輪時。 合成機構：圓柱齒輪或錐齒輪行星機構。,滾切斜齒圓柱齒輪時，工件的旋轉運動是兩個運動的合成：范成運動中的旋轉運動B12和螺旋軌跡運動的附加運動B2 。 合成機構作用：將兩個運動合成，使其不發(fā)生矛盾 滾齒機使用的運動合成機構圖4-5為Y3150E所用合成機構。由模數m=3，齒數z=30、螺旋角=0的四個弧齒錐齒輪組成。,需要附加運動，則在軸X上先裝上套筒G，再將離合器M2空套在套筒G上，離合器M2的端面與空套齒輪zy的端面齒以及轉臂H右部套筒上的端面齒嚙合，連接在一起，因此來自刀架的運動可通過齒輪傳遞到轉臂,(三)加工蝸輪時的運動和傳動原理       用蝸輪滾刀滾切蝸輪時，齒廓的形成方法及成形運動與加工圓柱齒輪是相同的，但齒線是當滾刀切至全齒深時，在范成齒廓的同時形成的。因此需有范成運動、主運動及切入工件的切入進給運動。根據切入進給的方法不同，可有下面兩種方式： 1．徑向進給法            見圖4－4a.b 所需傳動鏈為：主運動傳動鏈、范成運動傳動鏈、徑向進給傳動鏈。 2．切向進給法            見圖4－4c.d 所需傳動鏈為：主運動傳動鏈、范成運動傳動鏈、切向進給傳動鏈、附加運動傳動鏈。,,1) 徑向進給法,這種加工方法在一般滾齒機上都可進行。 運動：     滾刀旋轉運動+工件旋轉運動    范成齒形     切入進給運動，使?jié)L刀從蝸輪齒頂逐漸切入至全齒深。 機床的傳動原理,,2) 切向進給法,2) 切向進給法,這種加工方法只有在滾刀刀架上具備有切向進給溜板的滾齒機上進行。同時需要采用帶切削椎的蝸輪滾刀。加工前，預先按照蝸輪蝸桿副的嚙合狀態(tài)，調整好滾刀與工件軸線之間的距離，加工時，滾刀沿著工件切線方向緩慢移動，完成切向進給運動。加工過程中，由于滾刀沿工件切線方向移動，破壞了它和工件的正常的嚙合關系。,所以工件必須相應的作附加旋轉運動與之嚴格配合，它們的運動關系應與蝸桿軸向移動時帶動蝸輪轉動一樣。即滾刀切向移動一個齒距的同時，工件必須附加轉動一個齒。,2) 切向進給法,機床的主運動及范成運動傳動鏈與加工直齒圓柱齒輪相同，聯系工作臺與滾刀切向溜板的傳動鏈為切向進給傳動鏈。外聯系傳動鏈。聯系切向進給溜板和工作臺的傳動鏈為附加運動傳動鏈。內聯系傳動鏈。,附加運動傳動鏈:刀架（滾刀移動A21）—1—2—3-uy—4—5—[合成] —6—ux—7,7—uf—2—1,,,Y        3       1     50    E                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           重大改進序號                             主參數（最大工件直徑500mm）                         系代號 （1）                                     組：滾齒機                         齒輪加工機床,,,,,,,,,,,,,,,,Y3150E型滾齒機,4.2   滾齒機,二、滾齒機傳動系統(tǒng)及其調整計算,由床身1、立柱2、刀架溜板3、滾刀架5、工作臺8,4.2   滾齒機,二、滾齒機傳動系統(tǒng)及其調整計算,滾齒機外形,4.2   滾齒機,滾齒機工藝范圍,Y3150E型滾齒機傳動系統(tǒng),傳動系統(tǒng)圖,,（一）主傳動鏈,（二）范成傳動鏈,（三）進給傳動鏈,（四）滾刀架快速運動傳動鏈,（一）主傳動鏈：,主電動機                 滾刀主軸,,主電動機——膠帶傳動115/165——Ⅰ——21/42——Ⅱ——三聯滑移齒輪組ugv（31/39、35/35、27/43）——Ⅲ——切削速度掛輪A/B——Ⅳ——28/28——Ⅴ——28/28——Ⅵ——28/28——Ⅶ——20/80——滾刀主軸Ⅷ,（一）主傳動鏈（外聯系）,1、傳動路線表達式：,2、運動平衡式：,主電動機                 滾刀主軸,,1430（r/min）,nc（r/min）,3、換置公式：,,主電動機——皮帶傳動115/165——Ⅰ——21/42——Ⅱ——三聯滑移齒輪組ugv（31/39、35/35、27/43）——Ⅲ——切削速度掛輪A/B——Ⅳ——28/28——Ⅴ——28/28——Ⅵ——28/28——Ⅶ——20/80——滾刀主軸Ⅷ,u2-3——軸II-III間的可變傳動比；共三種：                u=27/43；31/39；35/35； A/B--變速掛輪；    三種 A/B=22/44；33/33；44/22 根據滾刀的轉速，計算uv，并決定u2-3的嚙合位置和A/B,v=15-40m/min 滾刀主軸轉速9級：40, 50,  63, 80, 100, 25,160, 200, 250 轉速級數較少,最高轉速較低—— 滾刀材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵和鋼，且滾刀刃磨麻煩，選用切削速度較低； 滾刀尺寸已標準化，直徑變化范圍小。,掛輪變速特點 可簡化變速箱結構 傳動精度比滑移齒輪變速機構高 調整時間長 傳動比1/4--2 盡可能對稱，用較少的齒輪獲得較多的傳動比。,（二）范成傳動鏈：,滾刀主軸                 工件主軸,,1/k（r/min）,1/z（r/min）,滾刀主軸Ⅷ,,,,Ⅶ,,,Ⅵ,,,Ⅴ,,,Ⅳ,,,合成機構,,Ⅸ,,,Ⅹ,,,,Ⅻ,,,ⅩⅢ,Ⅸ,,1、傳動路線表達式：,2、運動平衡式：,滾刀主軸                     工件主軸,,1/k（r/min）,1/z（r/min）,3、換置公式：,,（二）范成傳動鏈（內聯系）,滾刀主軸Ⅷ,,,Ⅶ,,,Ⅵ,,,Ⅴ,,,Ⅳ,,,合成機構,,Ⅸ,,,Ⅹ,,,,Ⅻ,,,ⅩⅢ,Ⅸ,,范成運動傳動鏈換置公式：,結構性掛輪 目的：用于工件齒數Z在較大范圍內變化時ux的調整，保證分子、分母相差倍數不致過大，使掛輪結構緊湊。 5≤z/k≤20時，  取e=48，f=24； 21≤z/k≤142時， 取e=36，f=36； z/k≥143時，    取e=24，f=48。,掛輪e和f可在4個掛輪（齒數分別為24、36、36、48）中選2個：,有關說明 “24”為范成常數，由傳動比決定，要求能方便配算掛輪； 內聯系傳動鏈，保證齒形的范成和分度嚴格的運動關系。 傳動鏈誤差影響齒形精度,（三）進給傳動鏈：,工件主軸                     滾刀架,,,工件主軸ⅩⅢ,,,Ⅻ,,,ⅩⅣ,,,ⅩⅤ,,,ⅩⅥ,,,ⅩⅧ,,,,滾刀架垂直運動絲杠ⅩⅩⅢ,,ⅩⅦ,,1、傳動路線表達式：,2、運動平衡式：,工件主軸                     滾刀架,,1（r/min）,f（mm）,3、換置公式：,,（三）進給傳動鏈（外聯系）,工作臺,,,ⅩⅢ,,,ⅩⅣ,,,ⅩⅤ,,,ⅩⅥ,,,ⅩⅧ,,,,滾刀架垂直運動絲杠ⅩⅩI,,ⅩⅦ,,軸向進給運動傳動鏈換置公式,f——軸向進給量，單位為mm/r； 根據工件材料、加工精度及表面粗糙度等選定； a1/b1——軸向進給掛輪； u17-18——軸17-18間的可變傳動比，共三種： u17-18 =49/35；30/54；39/45,進給量值  mm/r,（二） 加工斜齒圓柱齒輪的調整計算,1、主運動傳動鏈         和加工直齒圓柱齒輪時相同。 2、 范成運動傳動鏈     傳動路線及兩端件計算位移：和加工直齒圓柱齒輪時相同     運動合成機構用離合器M2聯接，其傳動比為 u合1=-1,負號說明范成運動傳動鏈中軸X與IX的轉向相反 在實際加工時，要求兩軸的轉向相同 在范成運動掛輪UX時，配加一個惰輪，以消除“-”號的影響。,3、 軸向進給運動傳動鏈 和加工直齒圓柱齒輪相同 進給量不同,4、附加傳動鏈：,滾刀架                     工件主軸,,,滾刀架垂直運動絲杠ⅩⅩⅢ,,,M3,,ⅩⅧ,,,ⅩⅨ,,,,,,,工件主軸ⅩⅢ,ⅩⅫ,,合成機構,Ⅸ,,Ⅹ,,Ⅺ,,,Ⅻ,,,1）、傳動路線表達式：,2）、運動平衡式：刀架沿工件軸向移動一個螺旋線導程L，工件應附件轉1轉,滾刀架                     工件主軸,,L（mm）,附加回轉1（r）,,4、附加傳動鏈（內聯系）,,,滾刀架垂直運動絲杠ⅩⅩⅢ,,,M3,,ⅩⅧ,,,ⅩⅨ,,,,,,,工件主軸ⅩⅢ,ⅩⅫ,,合成機構,Ⅸ,,Ⅹ,,Ⅺ,,,Ⅻ,,,3π--軸向進給絲杠的導程，mm u合2--運動合成機構在附加運動傳動鏈中的傳動比，u合2=2 a/b×c/d--范成運動鏈掛輪傳動比   L——被加工齒輪螺旋線的導程，mm mn ——法向模數，單位mm β ——被加工齒輪螺旋角，單位為度,說明：①附加運動傳動鏈是形成螺旋線齒線的內聯系傳動鏈，掛輪傳動比應配算準確。但換置公式中包含有無理數sin? ，故只能近似配算，但誤差不能太大。對開8級精度的余齒輪，要精確到小數點后第四位數字，對開7級精度的余齒輪，要精確到小數點后第五位數字，才能保證不超過精度標準中的齒向允差。,3）、換置公式：,,L,±,②運動平衡式中，不僅包含uy而且包含ux,這可以經過代換傳動鏈換置公式中不包含工件齒數z這個參數。好處在于：加工一對相互嚙合的斜齒輪，可以用相同的掛輪，因而只需計算和調整掛輪一次；更重要的是，由于附加運動掛輪近似配算所產生的螺旋角誤差，對兩個齒輪是相同的，因此可獲得良好的嚙合。 ③刀架的傳動絲桿采用模數螺紋，可使得到的換置公式中不含因子?。,,附加運動掛輪,范成運動掛輪,進給運動掛輪,（五）滾刀架快速運動傳動鏈,,,快速電動機（P=1.1kw，n=1410r/min）,,鏈傳動副13/26,,ⅩⅧ,,,,滾刀架垂直運動絲杠ⅩⅩI,(4)刀架快速移動的傳動路線,目的：刀架作快速升降運動           調整刀架位置           進給前后實現快進和快退           加工斜齒輪時，檢查附加運動的方向 傳動路線：   快速電機--13/26--M3--2/25--絲杠 方向：電機方向變換 手柄P3置于“快速移動”位置,加工斜齒輪時，第一刀初切完畢，使用快速移動向上退回刀架，附加運動傳動鏈未斷開，滾刀仍按原來螺旋線軌跡退回，不會出現“亂牙” 使用快速電機，主電機可轉可不轉，它們屬于兩個不同的獨立運動,刀架快速退回 如：主電動機仍轉，這時刀架帶著以B11旋轉 的滾刀退刀，而工件以B12 +B22的合成運動旋轉 如：主電動機停止，刀架快退時，刀架上 的滾刀不轉，但是工作臺上的工件還是會轉動，這是由附加運動傳動鏈帶來的B22。,快速傳動鏈接通時,其他傳動鏈的工作狀態(tài):      ①.快速傳動鏈接通時，進給傳動鏈必須脫開；      ②.快速傳動鏈接通時，差動傳動鏈不能斷開,否則會產生“亂扣”"；      ③.快速傳動鏈接通時，范成傳動鏈、主傳動鏈，可斷可不斷。,(三)滾切齒數大于100的質數直齒圓柱齒輪的調整計算,1．加工原理:     由范成換置公式a/b · c/d = f / e ·24k/z可知， 要加工齒數大于100質數齒輪時，b、d兩掛輪中必須有一個的齒數應為被加工齒輪的質數齒數，而滾齒機通常沒有大于100的質數掛輪，因此可用兩條傳動鏈并通過運動合成機構來實現所需的范成運動。,4.2   滾齒機,（三）滾切齒數大于100的質數直齒圓柱齒輪的調整計算,首先選擇一接近于所需加工的齒數z的數值z0來調整范成運動傳動鏈（ z0應是能夠利用機床現有掛輪的數值）。顯然，這時范成運動傳動鏈兩端件運動關系改變?yōu)椋簼L刀主軸轉1轉，工件轉k/ z0 轉。因而，在范成運動中，滾刀轉1轉時，工件產生運動誤差（k/z-k/ z0 ）轉。為了補償這一誤差，可利用附加運動傳動鏈，在工件轉k／ z轉過程中，使工件得到附加的（k/z-k/ z0 ）轉，從而加工出齒輪齒數為z的直齒圓柱齒輪。此處的附加運動鏈，其兩端件是工作臺（工件轉動）—工作臺（工件附加轉動），運動聯系路線為:9-10-u f-11-13-uy-14-15-〔合成〕-6-7-ux-8-9。,1．加工原理,4.2   滾齒機,(1) 主運動和軸向進給運動傳動鏈與滾切直齒圓柱齒輪時相同。,2．傳動鏈的調整計算,(2) 范成運動傳動鏈,(3)附加運動傳動鏈       附加運動傳動鏈的兩端件是工作臺—工作臺，計算位移是：工作臺轉k/z轉，工作臺附加轉（k/z-k/z0)轉，其運動平衡式為：,滾刀刀架的作用是支承滾刀主軸，并帶動安裝在主軸上的滾刀作沿工件軸向的進給運動。由于在不同加工情況下，滾刀旋轉軸線需對工件旋轉軸線保持不同的相對位置，或者說滾刀需有不同的安裝角度，所以，通用滾齒機的滾刀刀架都由刀架體和刀架溜板兩部分組成。裝有滾刀主軸的刀架體可相對刀架溜板轉一定角度，以便使主軸旋轉軸線處于所需位置，刀架溜板則可沿立柱導軌作直線運動。,4.2   滾齒機,三、滾刀刀架結構和滾刀的安裝調整  自學,（一）滾刀刀架的結構,圖4-8為Y3150E型滾齒機滾刀刀架的結構。刀架體1用裝在環(huán)形T型槽內的六個螺釘4固定在刀架溜板（圖中未示出）上。調整滾刀安裝角時，應先將螺釘4松開，然后用扳手轉動刀架溜板上的方頭PS（見圖4-7)，經蝸桿蝸輪副1/3。及齒輪Z16，帶動固定在刀架體上的齒輪x148，使刀架體回轉至所需的位置。,三、滾刀刀架結構和滾刀的安裝調整,自學 （一）滾刀刀架的結構,主軸14前（左）端用內錐外圓的滑動軸承13支承，以承受徑向力，并用兩個推力球軸承11承受軸向力。主軸后（右）端通過銅套8及套筒9支承在兩個圓錐滾子軸承6上。軸承13及11安裝在軸承座15內，15用六個螺釘2通過兩塊壓板壓緊在刀架上。主軸以其后端的花鍵與套筒9內的花鍵孔聯接，由齒輪5帶動旋轉。,三、滾刀刀架結構和滾刀的安裝調整,（一）滾刀刀架的結構,當主軸前端的滑動軸承13磨損，引起主軸徑向跳動超過允許值時，可以拆下墊片10及12，磨去相同的厚度，調配至符合要求時為止。如需調整主軸的軸向竄動，則可將墊片10適當磨薄。,三、滾刀刀架結構和滾刀的安裝調整,（一）滾刀刀架的結構,4.2   滾齒機,安裝滾刀的刀桿17（見圖4-8b)用錐柄安裝在主軸前端的錐孔內，并用方頭螺桿7將其拉緊。刀桿左端裝在支架16上的內錐套支承孔中，支架16可在刀架體上沿主軸軸線方向調整位置，并用壓板固定在所需位置上。,三、滾刀刀架結構和滾刀的安裝調整,（一）滾刀刀架的結構,4.2   滾齒機,,4.2   滾齒機,安裝滾刀時，為使?jié)L刀的刀齒（或齒槽）對稱于工件的軸線，以保證加工出的齒廓兩側齒面對稱；另外，為了使?jié)L刀的磨損不致集中在局部長度上，而是沿全長均勻地磨損，以提高滾刀使用壽命，都需調整滾刀軸向位置，這就是所謂串刀。,4.2   滾齒機,調整時，先放松壓板螺釘2，然后用手柄轉動方頭軸3，通過方頭軸3上的齒輪，經軸承座15上的齒條，帶動軸承座連同滾刀主軸一起軸向移動。調整妥當后，應扳緊壓板螺釘。Y3150E型滾齒機滾刀最大串刀范圍為55mm。,4.2   滾齒機,（二）滾刀安裝角的調整,4.2   滾齒機,（二）滾刀安裝角的調整,4) 工作臺,被加工齒坯通過工件心軸或夾具裝在工作臺上，由工作臺帶動作回轉運動。,4.3   其它類型齒輪加工機床,一、插齒機,（一）機構,4.3   其它類型齒輪加工機床,一、插齒機,（一）插齒原理,內外齒輪插齒,（一）插齒機,應用：加工內齒輪、多聯齒輪、扇形齒輪、齒條等。,插齒原理    插齒機的加工原理類似一對圓柱齒輪相嚙合，其中一個是工件，另一個是“特別的”齒輪（刀具），它的模數和壓力角與被加工齒輪相同。,4.3   其它類型齒輪加工機床,模擬一對圓柱齒輪的嚙合，其中一個是工件，另一個是插齒刀，它的模數和壓力角與被加工齒輪相同。插齒時，插齒刀和工件的相對轉動是一個復合的成形運動，用以形成漸開線齒廓。,1. 插齒原理,插齒刀實質上是一個齒輪—端面磨有前角，齒頂及齒側均磨有后角,用插齒刀加工圓柱齒輪的工作原理在刀具與工件輪坯作“無間隙嚙合運動”過程中，在輪坯上漸漸切出齒廓。加工過程中，刀具每往復一次，僅切出工件齒槽的一小部份，齒廓曲線是在插齒刀刀刃多次相繼切削中，由刀刃各瞬時位置的包絡線所形成的。,插齒機的運動： 1）主運動——插齒刀沿工件軸向作直線往復運動。 插齒刀沿其軸線也是工件軸線所做的直線往復運動，一般插齒機上，刀具垂直向下為工件行程，向上為空行程。 若切削速度為v，行程長度為L。插齒刀每分鐘往復行程數為          n刀=1000v/2L,2) 范成運動,加工過程中，插齒刀和工件輪坯應保持一對圓柱齒輪的嚙合運動關系  插齒刀 ——  工件     轉1個齒 ——轉1個齒     1/Z刀 轉 ——1/Z工轉 這兩個運動組成一個復合運動——范成運動,3) 圓周進給運動,插齒刀轉動的快慢決定了工件輪坯轉動的決慢，同時也決定了插齒刀每一次切削的切削負荷。 插齒刀的轉動為圓周進給運動。 大小：用插齒每次往復行程中，刀具在分度圓圓周上所轉過的弧長表示，即圓周進給量的單位為mm/往復行程。 降低圓周進給量將會增加形成齒廓的刀刃切削次數，從而提高齒廓曲線精度。,4) 讓刀運動,作用：避免空行程時擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件之間應該讓開，使之產生一定間隙。 在插齒刀向下開始工作行程之前，應迅速恢復到原位，以便下一次切削，這種讓開和恢復原位的運動稱為讓刀運動。 實現方式：安裝工件的工作臺移動來實現，也可由刀具主軸擺動得到。 大尺寸及新型號的中、小尺寸插齒機,普遍采用刀具主軸擺動來實現讓刀運動。,5) 徑向切入運動,由于插齒刀立即徑向切人工件至全齒深，會因切削負荷過大而損壞刀具和工件。，工件應逐漸地向插齒刀(或插齒刀向工件)作徑向切人運動。 根據工件的材料、模數、精度等條件，可采用一次、兩次和三次徑向切入至全齒深的徑向切入方法。 徑向進給量的大小，用插齒刀每次往復行程中工件或刀具徑向切人的距離表示，其單位為mm/往復行程。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）插齒機的運動,1．主運動,是插齒刀沿其工件的軸線所作的軸線往復運動。,電動機M-1-2-uv-3-4-5-曲柄偏心盤A-插齒刀主軸，主運動傳動鏈,uv為調整插齒刀每分鐘往復行程數的換置機構。,插齒機的運動,1) 主運動 主運動——插齒刀沿其軸線(工件的軸線)）所作的直線往復運動。 立式插齒機上，刀具垂直向下時為工作行程，向上為空行程。           切削速度v(m/min)及行程長度L(mm)已確定，則插齒刀每分鐘往復行程數：                    n刀= 1000v/2L,4.3   其它類型齒輪加工機床,2．范成運動,插齒刀轉過一轉，工件也轉一轉，這兩個運動組成一個復合運動，即范成運動。,插齒刀主軸-蝸桿渦輪副B-9-8-10-ux-11-12-蝸桿渦輪副C-工作臺 工件轉動,ux—調整插齒刀與工件輪坯之間傳動比的換置機構，以適應插齒刀和工件齒數的變化。,4.3   其它類型齒輪加工機床,3．圓周進給運動,插齒刀轉動的快慢決定了工件輪坯轉動的快慢，同時，決定了插齒刀每一次切削的切削負荷，所以稱插齒刀的轉動為圓周進給運動。,曲柄偏心盤A-5-4-6-uf-7-8-9-蝸桿渦輪副B-插齒刀主軸 插齒刀轉動,uf—調整插齒刀圓周進給量大小的換置機構,插齒機的布局,插齒機按其徑向切入運動和徑向調位運動的分配方案不同，基本有兩種布局形式：工作臺移動式和刀架移動式，圖4-12屬于工作臺移動式。插齒刀2裝在刀具主軸1上作上下往復運動并旋轉。工件4裝在回轉工作臺5上作旋轉運動，并隨同床鞍6一起，沿床身7上的導軌，在水平方向做直線移動，實現徑向切入運動，以及調整工件和刀具之間的距離。,4.3   其它類型齒輪加工機床,二、圓柱齒輪磨齒機,磨齒機是用磨削方法對齒輪輪齒面進行精加工的精密機床，主要用于淬硬齒輪的精加工，齒輪精度可達到6級或更高。,按齒廓的形成方法，磨齒也有成型法和范成法兩種。大多數以范成法來磨齒。,一般先由滾齒機或插齒機切出輪齒后再磨齒，有的磨齒機也可以直接在齒輪毛坯件上磨出輪齒，只限于模數較小的齒輪,4.3   其它類型齒輪加工機床,（一）蝸桿砂輪型磨齒機,二、圓柱齒輪磨齒機,蝸桿砂輪磨齒機用直徑很大的修整成蝸桿形的砂輪磨削齒輪，其工作原理和滾齒機相同，但形成齒線的軸向進給運動一般由工件完成。,特點：   加工過程連續(xù)，生產率最高； 缺點—— 1、砂輪修整困難，不易達到高的精度； 2、磨削不同模數的齒輪時需更換砂輪； 3、聯系砂輪與工件的內聯傳動鏈中的各個傳動環(huán)節(jié)轉速很高，易產生噪聲，磨損快。 適用于中小模數齒輪的成批和大量生產。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,錐形砂輪型磨齒機是利用齒條和齒輪嚙合原理來磨削齒輪的，它所用的砂輪截面形狀是按照齒條的齒廓修整的。,錐形砂輪型磨齒機,原理：利用齒條和齒輪嚙合 砂輪截面形狀按照齒條的齒廓修整 砂輪按切削速度旋轉 + 沿工件齒線方向作直線往復運動   砂輪兩側錐面的母線就形成了假想齒條的一個齒廓。,齒輪在此假想齒條上作無間隙的嚙合滾轉運動 被磨削齒輪轉動一個齒(1/z轉)的同時，其軸心線移動一個齒距(πm)的距離，便可磨出工件上一個輪齒一側的齒面,磨削過程,磨齒時，一個齒槽的兩側齒面分別進行磨削 工件向左滾動時，磨削左側的齒面 向右滾動時，磨削右側的齒面 工件往復滾動一次，磨完一個齒槽的兩側齒面后，工件滾離砂輪，并進行分度，即工件在不作直線移動的情況下繞其軸線轉過一個齒 再重復上述過程，磨削下一個齒槽,特  點,優(yōu)點：萬能性高，砂輪形狀簡單； 缺點：內聯系傳動鏈長，砂輪形狀不易修整得準確，精度難以提高，生產率較低。 應用：小批和單件生產。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,砂輪型磨齒機的成形運動有：砂輪旋轉B1和直線移動A2，這是形成齒線所需的兩個簡單運動；工件轉動B31和直線移動A32，是形成漸開線齒廓所需的一個復合運動—展成運動。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,此外，為磨出全部輪齒，還需一個周期的分度運動。錐形砂輪型磨齒機的傳動原理如圖4-14所示。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,1.主運動 主運動是砂輪旋轉運動B1，由外聯系傳動鏈“M1—1—2—uv—3—4—砂輪主軸（砂輪轉動）”實現，uv為調整砂輪轉速的換置機構,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,2.軸向進給運動   軸向進給運動是砂輪的往復直線運動A2，由外聯系傳動鏈“M2—8—7—uf1—6—5—曲柄偏心盤機構P—砂輪架溜板（砂輪移動）”實現。uf1為調整砂輪軸向進給速度的換置機構。,4.3   其它類型齒輪加工機床,3.展成運動   展成運動是工件轉動B31和直線移動A32形成的一個復合運動，由內聯系傳動鏈： 回轉工作臺（工件旋轉）—22—21—[合成]—19—18—ux—11—10—9—縱向工作臺（工件直線移動） 外聯系傳動鏈：M3—14—13—uf 2—12—10來實現。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,前者保證展成運動的運動軌跡，即工件轉動與移動之間的嚴格運動關系，后者使工件獲得一定速度和方向的展成運動。換置機構uf 2中除變速機構外，還有自動換向機構，使工件在加工過程中能來回滾轉，依次完成各個齒的磨齒工作循環(huán)。ux是用來調節(jié)工件齒數和模數變化的換置機構。,4.3   其它類型齒輪加工機床,4.分度運動  工件的分度由分度運動傳動鏈“分度機構—15—16—u i—17—20—[合成]—21—22—回轉工作臺”實現，機床的自動控制系統(tǒng)與分度機構離合器接合，使分度機構在旋轉一定角度后即脫開，并由分度盤準確定位。在分度機構接合一次的過程中，工件在展成運動的基礎上，附加轉過一個齒，這是由調整換置機構ui來保證的。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）錐形砂輪型磨齒機,此種機床的優(yōu)點是通用性高，砂輪形狀簡單（直線）；       缺點是內聯系傳動鏈長，砂輪形狀不易修整得準確，精度難以提高，生產率也較低。主要用于小批和單件生產。,4.3   其它類型齒輪加工機床,自學 （三）雙碟形砂輪型磨齒機,雙碟形砂輪磨齒機用的兩個碟形砂輪的端平面（實際是寬度約為0.5mm的工作棱邊所構成的環(huán)形平面）來形成假想齒條的不同輪齒兩側面，同時磨削齒槽的左右齒面。      磨削過程中的成形運動和分度運動與錐形砂輪磨齒機基本相同，但軸向進給運動通常是由工件來完成。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（三）雙碟形砂輪型磨齒機,砂輪的工作棱邊很窄，且為垂直于砂輪軸線的平面，易獲得高的修整精度。       磨削接觸面積小，磨削力和磨削熱很小。機床具有砂輪自動修整與補償裝置，使砂輪能始終保持銳利和良好的工作精度，因而磨齒精度較高，最高可達4級，是各類磨齒機中磨齒精度最高的一種。其缺點是砂輪剛性較差，磨削用量受到限制，生產率較低。,特 點,由于砂輪的工作棱邊很窄，且為垂直于砂輪軸線的平面，易于獲得高的修整精度； 磨削接觸面積小，磨削力和磨削熱很?。? 自動修整與補償裝置，使砂輪能始終保持銳利和良好的工作精度，因而磨齒精度較高，是各類磨齒機中磨齒精度最高的一種。 缺點：砂輪剛性較差，磨削用量受到限制，生產率較低。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（三）雙碟形砂輪型磨齒機,4.3   其它類型齒輪加工機床,（三）雙碟形砂輪型磨齒機,雙蝶形磨齒機一般采用鋼帶滾圓盤機構實現范成運動,可以提高磨齒精度。這種機構的工作原理     縱向滑板8上固定有支架7，橫向滑板11上裝有工件心軸3，其前端安裝工件2，后端通過分度機構4與滾圓盤6連接。鋼帶5及9的一端固定在滾圓盤6上，另一端固定在支架7上，并沿水平方向張緊。當橫向滑板11由曲柄盤10驅動作橫向直線往復運動時，滾圓盤6因受鋼帶5及9約束而轉動，從而工件心軸一邊隨橫向滑板移動，一邊轉動，帶動工件2沿假想齒條由砂輪工作面形成）的節(jié)線作純滾動,實現了范成運動?？v向滑板8沿床身導軌作往復直線運動，可磨出整個齒的寬度。工件在完成一個或二個齒面的磨削后繼續(xù)滾動至脫離砂輪，由分度機構帶動分齒再進行下一個齒槽的磨削。利用滾圓盤實現范成運動可以大大縮短傳動鏈，且沒有傳動間隙，從而傳動誤差小，加工精度高。,4.3   其它類型齒輪加工機床,自學三、錐齒輪加工機床,（一）錐齒輪的范成原理,錐齒輪加工機床的工作原理，可分為成形法和范成法。        范成法應用最廣泛。,用范成法形成各種錐齒輪漸開線齒廓的基本原理都是相同的，即都是由一對錐齒輪的嚙合傳動原理演變過來的。將一對錐齒輪嚙合傳動的一個錐齒輪轉化為刀具，另一個轉化為工件，并強制它們按一對錐齒輪嚙合運動關系作為相對運動，便能范成切出漸開線齒廓。,4.3   其它類型齒輪加工機床,（二）弧齒錐齒輪銑齒機的傳動原理,銑切弧齒錐齒輪的形成運動為：切齒刀盤的旋轉運動形成齒線，它是一個簡單運動……主運動；搖臺與工件的對滾運動形成漸開線齒廓，是一個復合運動……范成運動。分度運動為工件周期地轉過一定角度。此外，還有其它一些輔助運動。,,,