第4章 齿轮加工机床-

金属切削机床第四章齿轮加工机床金属切削机床第一节齿轮加工机床工作原理及分类第二节滚齿机的运动分析第三节YC3180型滚齿机第四节传动链换置器官的布置第五节其它类型齿轮加工方法主要内容目的：熟练掌握滚齿机的各种运动、滚齿原理知识点:齿轮的加工方法、齿轮机床、滚齿原理、传动链金属切削机床齿轮加工机床发展简史古代的齿轮是用手工修锉成形的；1540年意大利的托里亚诺在制造钟表时，制成一台使用旋转锉刀的切齿装置；1783年法国的勒内制成了使用铣刀的齿轮加工机床，并有切削齿条和内齿轮的附件；1820年英国的怀特制造出第一台既能加工圆柱齿轮又能加工圆锥齿轮的机床；1835年英国的惠特沃思获得蜗轮滚齿机的专利；1858年席勒取得圆柱齿轮滚齿机的专利；1897年德国的普福特制成带差动机构的滚齿机，才圆满解决了加工斜齿轮的问题；1897年美国的费洛斯制成了插齿机。金属切削机床1884年美国的比尔格拉姆发明了采用单刨刀按展成法加工的直齿锥齿轮刨齿机；1900年美国的比尔设计了双刀盘铣削直齿锥齿轮的机床；1905年由于汽车工业的需要，美国制造出带有两把刨刀的直齿锥齿轮刨齿机；1913年制成弧齿锥齿轮铣齿机；1923年出现了准渐开线齿锥齿轮铣齿机；30年代研制成能把直齿锥齿轮一次拉削成形的拉齿机，主要用于汽车差动齿轮的制造；40年代为适应航空工业的需要，发展了弧齿锥齿轮磨齿机；1944年瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机；50年代又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘，加工延长外摆线齿锥齿轮的铣齿机。金属切削机床20世纪初由于汽车工业的需要，各种磨齿机相继问世；1930年在美国制成剃齿机；1956年制成珩齿机；60年代现代技术在一些先进的圆柱齿轮加工机床上获得应用，大型机床上采用数字显示指示移动量和切齿深度；滚齿机、插齿机和磨齿机上采用电子伺服系统和数控系统代替机械传动链和交换齿轮；用设有故障诊断功能的可编程序控制器，控制工作循环和变换切削参数；发展了数字控制非圆齿轮插齿机和适应控制滚齿机；在滚齿机上用电子传感器检测传动链运动误差，并自动反馈补偿误差等。金属切削机床第一节工作原理及分类1.成形法发生线简单成形运动分度运动一、齿轮的加工方法金属切削机床对于同一模数和同样压力角的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具；加工出来的齿形是近似的(Zmin)，加工精度较低；每加工完一个齿槽后，工件需要周期地分度一次，生产率较低。用于修配行业中加工精度要求不高的齿轮；用于重型机器制造业中，以解决缺乏大型齿轮加工机床的问题。金属切削机床2.展成法根据啮合原理，把啮合副（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展成切出齿廓金属切削机床•展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；加工时能连续分度，加工精度和生产率一般比较高，应用广泛。•必须在专门的齿轮机床上加工，机床调整、刀具制造和刃磨都比较复杂，一般用于成批大量生产。金属切削机床二、齿轮加工机床的类型按照被加工齿轮种类可分为两大类：•圆柱齿轮加工机床：•锥齿轮加工机床：滚齿机、插齿机等加工直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机加工曲线锥齿轮：铣齿机、拉齿机精加工齿轮齿面：研齿机、剃齿机和磨齿机金属切削机床第二节滚齿机的运动分析滚齿机是应用最广泛的齿轮加工机床，多为立式；加工对象：直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮、蜗轮等（卧式滚齿机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、花键轴等）金属切削机床一、滚齿原理•由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来。将这对啮合传动副中的一个齿轮的齿数减少到一个或几个，螺旋角β增大到很大，它就成了蜗杆；再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀。形成渐开线齿廓（母线）的运动：滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动金属切削机床二、滚切直齿圆柱齿轮1211BB形成直线形齿线（导线）的运动：相切法，211,AB金属切削机床展成运动传动链：滚刀—4—5——6—7—工件xi（滚刀转1/K转，工件转1/z转）主运动传动链：电机—1—2——3—4—滚刀vi进给运动传动链：工件—7—8——9—10—刀架fi安装角螺旋升角金属切削机床三、滚切斜齿圆柱齿轮进给运动为复合运动，可分解为滚刀架的直线运动A21和工作台的旋转运动B22。由于工作台要同时完成B12和B22两种旋转运动，所以B22常称为附加转动。差动链：刀架—10—11——12—7—工件yi金属切削机床滚切斜齿圆柱齿轮传动原理图金属切削机床滚刀的安装滚刀与齿轮螺旋线方向相同时滚刀与齿轮螺旋线方向相反时——齿轮的螺旋角；——滚刀的螺旋升角；金属切削机床工件附加转到的方向右旋滚刀切斜齿轮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。金属切削机床第三节YC3180型滚齿机800maxD10maxm8minzkw15P金属切削机床15KW1500r/min901764428324036243648a233b23524efabcd27363624140343440203020403025393522353040403023232402080196t=1024482424c2d22323232321214545合成2403030t=3piM25金属切削机床0.YC3180运动合成机构切削直齿圆柱齿轮时短齿离合器M1合上，与系杆H轴10为一体，这时合成机构就相当于一联轴器，i合成＝-1。金属切削机床切削斜齿圆柱齿轮时长齿离合器M2合上，把系杆H、空套齿轮Zy固连在一起，差动输入接通；同时，展成运动输入Zx也接通。切削直齿圆柱齿轮时长齿离合器M2开，短齿离合器M1合上，系杆H轴、M1和Ⅸ合为一体，这时合成机构就相当于一联轴器，i合成＝-1。切削斜齿圆柱齿轮时短齿离合器M1开，长齿离合器M2合上，把系杆H、空套齿轮72固连在一起，差动输入接通；同时，展成运动输入56也接通。合成机构传动比计算如下Ⅸ:n9；Ⅹ:n10；H:nH。Z1:na；Z3:nb。给整个机构加一个（－nH），则Z1:（na－nH）;Z3:（nb－nH）。2123(1)bHaaHannzznnzz0;12bHabaHnninnn0in合成合成＝；金属切削机床传动系统分析：工件的加工需要几个运动？哪几个是简单运动，哪几个是复合运动？需要几条传动链？传动链分析步骤：①确定末端件，即这条传动链的两端是什么机件；②列出计算位移，即列出两末端件的运动关系；③对照传动原理图，列出运动平衡式；④计算换置式。一.基本运动分析金属切削机床1.主运动传动链④换置式n80202323232323233533244836364824403244284824176901500180208023232323232333359017615001nniv①末端件电动机——主轴②计算位移1500(r/min)n(r/min)③运动平衡式9速变速箱，iv金属切削机床2.展成运动传动链（分齿链）①末端件主轴（滚刀）——工作台（工件）②计算位移1转(滚刀)K/z转(工件)③运动平衡式zKdcbafei961454523232323232320801合成④换置式zKdcbafeix24zKefdcba24金属切削机床zKefdcba24当z=21~161时，取e=f=42，则zKdcba24当z=8~20时，取e=56，f=28，则zKdcba21当z161时，取e=28，f=56，则zKdcba84（通常K=1或2）原则上，不要升速太大，增加噪音；再者也不要降速太大，结构太大。金属切削机床3.进给传动链（进给链）①末端件工作台（工件）——滚刀（丝杠）②计算位移1转(工作台)f（滚刀）③运动平衡式④换置式fπ34023030352525354040352522393030402030302040403434402413636362719616速进给箱+滑移齿轮=if换向机构πffπif45.031240303012436362736961金属切削机床二.滚切斜齿轮的运动链1.差动链①末端件滚刀架——工件②计算位移T(滚刀架)±1(工件)③运动平衡式1961402242421213030240312222dcbafeidcbaπT合成iyix④换置式962124024242121303040232222cdabefTπdcbaiy962421240242421213030402sin3KzmzπβπiymKβdcbaiysin62222金属切削机床βzmπTtg端βmmcos端βmzπββmzπTsincostgKzicdabefx241另：模数螺纹之导程，m=3金属切削机床展成链与滚切直齿圆柱齿轮相同，但合成机构打开。展成运动从恒星轮传入，从另一恒星轮传出。两恒星轮转速相同，转向相反，传动比为-1。因此，展成链的换置式不变，但滚刀和工件的相对旋转方向与滚切直齿齿轮时相反。为了要相同，在展成链的挂轮架内增加一个惰轮。2.展成链3.主运动链和进给链与滚切直齿齿轮时相同金属切削机床金属切削机床金属切削机床金属切削机床金属切削机床三.径向进给法滚切涡轮主运动链和展成链与滚切直齿齿轮相同；床身溜板连同工作台和后立柱在床身的导轨上作水平的径向进给；径向进给行程较短，但对行程终点要求较高（因影响齿厚），常用手动进给；床身右端的液压缸用于加工完毕后使工件退离滚刀以便装卸；装卸工件完毕后使工件复位。金属切削机床第四节传动链换置器官的布置一、外联系传动链换置器官如果外联系传动链与内联系传动链有公用段，则外联系传动链的换置器官不得布置于公用段内。金属切削机床二、内联系传动链换置器官zKcixaxamzciyayasinsinmKcixbxbmzciybybsinzKcixcxcmKciycycsin金属切削机床第五节其它类型齿轮加工方法一.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，装上附件，还能加工齿条，但插齿机不能加工蜗轮。圆周进给运动让刀运动径向切入运动金属切削机床金属切削机床二.磨齿机磨齿机是用磨削方法对齿轮齿面进行精加工的精密机床，主要用于淬硬齿轮的精加工，齿轮精度可达到6级或更高。按齿廓的形成方法，磨齿也有成形法和范成法两种，但大多数类型的磨齿机是以范成法加工齿轮。金属切削机床金属切削机床金属切削机床引言一般以齿轮链传动的滚齿机，只配备加工质数齿数小于100的交换齿轮挂轮。以Y38滚齿机为例，用于分度的全套分齿交换齿轮就有43件。对于大于100的质数齿轮加工，一般都不配备合适的分齿交换齿轮，此时就必须利用差动系统和垂直送进系统的挂轮来修正分齿挂轮系统。……摘要传统的由齿轮链传动的滚齿机难于加工大于100的大质数质数齿轮，而滚切斜齿大质数齿数、大模数齿轮就更困难，且生产率十分低。本文提出的双重差动齿轮机构能有效地实施大质数齿数齿轮的分齿运动，大大提高生产率，并且只需配备相当于传统滚齿机1/2的交换齿轮就能满足250以下所有齿数齿轮的分度，显然这是一种很有价值的分齿机构。双重差动机构在滚齿机分齿上的分析与研究上海冶金高等专科学校钟晓勤;朱贤达机械设计与研究,1999年04期金属切削机床金属切削机床思考与练习题1.分析比较应用范成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点？2.滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，工件的范成运动（）和附加运动（）的方向如何确定？以Y3180E滚齿机为例，说明在操作使用中如何检查这两种运动方向