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重点：滚齿机展成法加工齿轮（直齿+斜齿）1.滚齿机的运动分析+传动链分析+安装角2.滚齿机传动系统之传动路线及其调整方法分析（了解各级传动齿轮搭配及其传动比关系）一般掌握：1.成形法的加工特点（加工锥齿+修配等）2.插齿机的运动分析及传动链分析（展成法）了解：各传动链运动平衡式计算方法，磨齿+锥齿及弧齿加工（单齿分度展成法）第四章齿轮加工机床齿轮加工机床的作用与分类：用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床。按照被加工齿轮的种类，齿轮加工机床可以分为圆柱齿轮加工机床，圆锥齿轮加工机床两类。圆柱齿轮加工机床主要由滚齿机、插齿机等;圆锥齿轮加工机床有加工直齿锥齿齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿齿轮的铣齿机;用来精加工齿轮齿面的机床有珩齿机、剃齿机和磨齿机等。§4-1齿轮的加工方法1.成形法(精度低＋效率不高)-----应用较少运动分析：母线（渐开线）－－成形法导线（直线/螺旋线/弧线）－－相切法掌握①盘状齿轮铣刀:为铲齿成形铣刀,其加工精度,生产率都较低,但结构简单,成本低.刀具是旋转运动;铣刀沿齿轮坯的轴向移动。铣削螺旋齿轮示意图②指状齿轮铣刀：加工模数较大齿轮.(m=10～100mm)，如:直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿，人字齿。成形法加工齿轮轮齿精度一般为9级，齿面粗糙度Ra6.3～3.2μm。齿数（模数）的不同，存在齿形近似的问题•基圆上的压力角为0。•基圆上渐开线的发生圆，基圆内是没有渐开线的。•压力角是渐开线运动方向与受力方向的夹角，渐开线上每个点的压力角是不同的，离基圆越远，压力角越大。•基圆上的压力角为0，分度圆上的压力角为20度。基圆：齿数＋压力角齿轮铣刀分号（基圆：齿数＋压力角）铣刀号数12345678加工齿数范围12~1314~1617~2021~2526~3435~5455~134135以上铣齿轮+拉齿--主要应用（修配行业+锥齿加工等）•2.范成法（展成法或包络法）---应用广泛•啮合（展成）滚动加工•－－利用齿轮的啮合原理进行切削,把其中一个齿轮做成刀具加工另一个与之啮合的齿轮•－－每一个啮合的瞬时位置得到一条加工包络线，连续啮合产生多条包络线→渐开线（齿形）•－－同一刀具加工相同模数的任意齿数•-----采用范成法的加工齿轮的机床有滚齿机,插齿机,磨齿机,剃齿机和珩齿机等。重点掌握总结：齿轮加工机床的类型1.圆柱齿轮加工机床滚齿机插齿机--（粗加工—展成法）2.（直齿或曲线齿）圆锥齿轮加工机床--（粗加工-成形法+单齿分度展成法）成形法---铣齿机拉齿机单齿分度展成法---刨齿、加工弧锥齿轮的铣齿机3.用于精加工机床--（展成法+（单齿）展成法）磨齿机剃齿机珩齿机研齿此外还有倒角机、淬火机等。§4-2滚齿机的运动分析一.滚齿机的加工表面及其成形运动1.滚齿原理:相当于一对相互啮合轴线交叉的斜齿轮，其中一个齿轮为刀具(滚刀)，另一个齿轮为工件。交错轴斜齿轮副啮合→少齿数＋螺旋倾角大→蜗杆副→齿面铲背→齿轮滚刀－工件副←斜齿轮副滚刀具有以下一些特点:1)螺旋角很大，沿纵向开槽；2)齿数很少，做成蜗杆形；3)齿很长，并在齿面上铲背形成切削刃。重点掌握滚齿原理滚齿原理滚齿相当于两轴交错的一对无啮合间隙的斜齿轮的啮合传动（可近似看作是无啮合间隙的齿轮齿条的啮合运动）。滚刀二.滚切直齿圆柱齿轮1、母线、导线成形及其运动（工件形状成形角度分析））1)母线的形状--用范成法形成渐开线母线；导线的形状－用相切法形成齿轮（槽）表面的直线导线；2)成形运动—母线→滚刀转动n1（切削）和工件转动n2构成复合成形运动（展成运动）,有啮合约束关系：滚刀转1转——工件转K/Z工转（1齿）导线→滚刀轴向（竖直）进给运动A2掌握，展示视频软件！3)传动链分析（滚齿机）①展成（运动）传动链（内联系）：指渐开线形状与齿轮齿数有关（滚刀不变）。根据选择的滚刀头数K和被加工齿轮齿数Z工来调整换置机构的传动经UX，以调整渐开线形状（轨迹）；即：滚刀转动n1——UX——工件转动n2（范成运动传动链）②主（运动）传动链（展成运动的外联系，提供动力，基准）：指滚刀转动的快慢，与滚刀材料及其直径、工件材料、硬度、模数、精度和表面粗糙度有关，设置换置机构以调整；即：电动机——UV——滚刀转动n1（主运动传动链）滚切直齿轮的原理图：③竖直进给传动链（外联系－齿宽表面的导线）：a)轨迹：是一条与工件轴向平行的直线，在机床上是由刀架的导轨来保证；b)速度:指进给量大小，与工件表面粗糙度有关，设置换置机构Uf以调整；即：工件n2——Uf——刀架移动f（外联系传动链）轴向进给运动传动链：滚刀（刀架）沿工件轴线方向的竖直进给运动。“外联系”传动链。主运动传动链：“外联系”传动链，从电动机通过传动件把运动和动力传至滚刀及其范成运动传动链。范成运动传动链：“内联系”传动链，滚刀转1转，工件应该相应地转过一个齿（K=1）。（1）主运动B11←←电机—1—2—uv—3—4—滚刀（外联系）（2）工件圆周进给运动B12B11+B12→复合→展成运动→→（母线：渐开线）滚刀旋转运动B111/K转(1齿)←←主传动链（外联系）齿坯旋转运动B121/z转(1齿)←←滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯←←展成传动链（内联系）（3）进给运动A21→→(导线：直线)←←齿坯B12—7—8—uf—9—10—A21（←←竖直进给传动链（外联系）总结：滚齿机加工直齿提供的成形运动（从机床传动链角度分析）加工直齿时滚刀安装角a）用右旋滚刀时；b)用左旋滚刀时；•螺旋升角＝安装角•螺旋升角＝安装角（核心－－对顺（正）啮合）滚刀的安装角度•方向：指n1、n2的转向•n1：滚刀方向（不变）•n2：工件转向，与滚刀的旋向有关。在范成运动链中，设置换向机构（介轮、惰轮）来调整。•运动起点——人为控制•行程大小二.滚切斜齿圆柱齿轮（对比滚切直齿）增加差动传动链→斜齿螺旋线（同螺纹加工）1母线：渐开线导线形状：螺旋线（多头＋螺旋角）2螺旋线成形运动（复杂）：分解→滚刀沿工件轴线移动A+工件的附加转动n附；即：刀架向下（齿轮轴向）移动一个导程(Tmm)---工件附加转动一圈(1r)Tmm（刀架移动）←→1r（工件附加转动）掌握，展示视频软件！加工斜齿轮的原理图（工件与滚刀螺旋方向：相同→小，相反→大）相当于增加（反馈）迭加环节（+/-）掌握，展示视频软件！实际上必须用合成机构把展成运动要求工件转动B12和差动链要求工件附加转动B22迭加起来，然后再传给工作台。主运动传动链：轴向进给运动传动链：范成运动传动链：附加（差动）运动传动链：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。这条传动链属于内联系传动链。滚切直齿轮的原理图（对比学习）掌握，展示视频软件！3运动要素分析：----（对比：展成运动与直齿加工一致）1)轨迹：指螺旋线形状的产生，与螺旋角β、齿数、模数等有关；即：刀架移动f（导程T）——Uy——f4（1r）(附加转动→差动传动链)-----（同螺纹加工）2)速度：指刀架移动速度（轴向进给）；3)方向：指f4的转向，与滚刀、工件的螺旋线方向向（左旋或右旋）有关。B12称为基本（正常）回转，B22称为附加回转。（对比直齿）若工件与滚刀的螺旋方向相同，则B12与B22同向旋转：工件B’12=B12＋B22；若工件与滚刀的螺旋方向相反，则B12与B22反向旋转：工件B’12=B12－B22；定性了解！右旋滚刀、右旋齿轮右旋滚刀、左旋齿轮4滚刀安装角δ（对顺啮合，对比直齿加工）指滚刀轴线与被切齿轮的端面之间的角度加工时，为了使滚刀刀齿与被切齿轮的齿槽方向一致，滚刀轴线与被切齿轮的端面之间应倾斜一个角度δ。δ=β±ω其中β为斜齿轮的螺旋角，ω为滚刀的螺旋升角。◆若加工直齿圆柱齿轮，则β=0。◆当滚刀与被加工齿轮的螺旋方向不同时取“+”号（多补偿，才能对顺啮合对滚），相同时取“－”号，如图所示：滚刀的安装角度加工斜齿轮时滚刀的安装角（对顺啮合）工件螺旋角滚刀螺旋升角安装角фф观看滚齿视频安装角δ取决于滚刀螺旋升角、旋向及齿轮螺旋角β、旋向。二者同向时δ=β－λ0；二者反向时δ=β＋λ0右旋滚刀、右旋齿轮右旋滚刀、左旋齿轮ффффффф观看蜗杆蜗轮旋向判断视频蜗杆蜗轮旋向判断（顺滚）---相反(逆滚)顺铣特点：*--切削力的方向和和进给方向相反，所以对于进给丝杆有反向拉力，震动较大，丝杆寿命受到影响*--刀齿从未加工表面切向已加工表面，所以已加工表面由切削过程自然成形，粗糙度较好•逆铣特点：*--切削力方向和进给相同，所以进给的时候，切削阻力和进给阻力同向，丝杆受力情况好，振动小*--刀齿从已加工表面滑入，切向为加工表面，所以已加工表面被刀齿初期滑行挤压，表面质量较差---对于模数小，进给量小，滚刀槽数多，机床设备刚性好的情况下，常采用顺铣；反之用逆铣---在高速滚切时，应综合考虑。如果考虑排屑，应采用逆铣§4-3YC3180滚齿机（重点：对应传动链分析各传动路线及调整方法）一.概述1用途:主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮,也可以加工蜗轮和花键轴。2总体布局图YC3180型滚齿机工作台床身立柱刀架溜板刀杆刀架体支架心轴后立柱3滚齿机运动分析（1）滚齿机加工直齿圆柱齿轮时的成形运动包括：形成渐开线齿廓（母线）的运动－－（展成运动(B11+B12)）---展成法形成齿长（导线）的运动－－（轴向进给运动A21）---相切法（2）对于加工斜齿轮时，其导线为螺旋线—(轴向进给运动（A21）+附加运动（B22）)---相切法二传动系统（传动链）分析YC3180型淬硬滚齿机的传动系统图，如图所示，该传动系统图有5条传动链。1.主运动传动链2.展(范)成运动传动链3.轴向进给传动链-----加工直齿4.差动传动链（加工斜齿圆柱齿轮时需要）5.滚刀架快速移动传动链掌握，展示视频软件！Y3150型滚齿机的传动系统图YC3180型淬硬滚齿机的传动系统图1.主传动链1)传动路线：(动力源－－刀架的传动路线+传动表达式)掌握分析思路，展示视频软件！主运动传动链：轴向进给运动传动链：范成运动传动链：附加运动传动链：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。这条传动链属于内联系传动链。2)换置计算（变速计算、调整）①两末端件的计算位移：主电机(n=1500r/min)——滚刀n刀（r/min）②传动平衡式：nrUo1UvUo2=n刀换置器官（机构）－－变速机构（箱）Uv可在滑移齿轮组的三个传动比中选择(操纵)③换置(变速)公式：Uv＝n刀/180.82.范(展)成传动链（内，执行件间的运动关系）1)传动路线掌握分析思路+调整方法，展示视频软件！主运动传动链：轴向进给运动传动链：范成运动传动链：附加运动传动链：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。这条传动链属于内联系传动链。2)换置计算①两末端件的计算位移：滚刀1转——工件K/Z转②传动平衡式：1rUo1UΣUXUo2=K/Z③换置公式：挂轮e、f可以根据工件齿数在3个挂轮(56、28、42)中选2个，一般情况下k=1或k=2：◆Ux=f/e24K/Z,即计算挂轮时只与Z有关：8=z=20取e＝56，f＝28，Ux=12K/Z21=z=161取e＝f＝42，Ux=24K/Z8=z=20取e＝28，f＝56，Ux=48K/Z当加工直齿圆柱齿轮时，UΣ=1；加工斜齿圆柱齿轮时，UΣ=-13.轴向进给传动链（外，动力源-执行件）1)传动路线:掌握分析思路，展示视频软件！2)换置计算①．两末端件的计算位移：工件（1r）——滚刀架f（mm）②．传动平衡式：1rUo1UfUo2L(3π)=f③换置公式：Uf=f/0.45π式中：f取决于滚齿机加工的切削用量；Uf可在3个滑移齿轮组的传动比值中选取4.差动传动链（斜齿加工螺旋线）1)传动路线：刀架---工件掌握分析思路+调整方法，展示视频软件！主运动传动链：轴向进给运动传动链：范成运动传动链：附加运动