7第七章齿轮齿形加工ccx

第九章齿轮齿形加工本章主要内容：1、齿轮齿形加工概述2、常用齿轮刀具3、滚齿加工原理4、齿轮加工机床（滚齿机）5、齿面精加工第九章齿形加工概述模数：小到0.1mm，大至100mm；直径范围：从几毫米到10m以上；齿数：可在5～1000之间；齿形：渐开线齿形、摆线齿形和钟表齿形等。一、齿轮齿形加工方法压力加工（无屑加工）热轧冷轧压铸切削加工粉末冶金无屑加工生产率高、材料消耗小、成本低，但加工精度还不够高。切削加工制造齿轮更为普遍，加工精度较高的齿轮主要通过切削和磨削加工获得。特点：齿形加工方法刀具机床精度等级应用范围成形法一般加工成形法铣齿指形铣刀铣床8大模数齿轮（m20）及人字齿轮盘形铣刀铣床10单件生产中，直齿及斜齿外齿轮拉齿齿轮拉刀拉床8大量生产中，加工直齿内齿轮精加工成形法磨齿成形砂轮磨齿机5～6成批生产，精加工淬火后的齿轮展成法一般滚齿滚刀滚齿机7～8成批生产中的直齿及斜齿外齿轮插齿插齿刀插齿机7～8成批生产适于加工内齿、多联齿轮扇形齿轮等精加工剃齿剃齿刀剃齿机6滚插预加工后，淬火前的精加工珩齿珩磨轮珩齿机6～7加工剃齿和高频淬火后的齿形磨齿盘形砂轮磨齿机3～6精加工淬火后的齿形,生产率高蜗杆砂轮磨齿机3～6精加工淬火后的齿形,生产率高无屑加工冷挤齿轮挤轮挤齿机6～7生产率比剃齿高，成本低，用于淬硬前的精加工表9-1常见的齿形加工方法常用加工方法1、铣齿加工2、滚齿加3、插齿加工4、剃齿加工5、珩齿加工6、磨齿加工（一）成形法二、齿轮齿形形成原理使用切削刃形状与被切齿轮的齿槽法面截形完全相符的成形刀具切出齿形的方法。1、成形法加工所需的运动1）形成母线——渐开线成形法，不需成形运动2）形成导线——直线或螺旋线相切法，需2个成形运动（刀具的旋转及轨迹运动）2、成形法加工的刀具a）盘铣刀b）指状铣刀适用于加工模数小于8的齿轮适用于加工模数较大的齿轮铣刀号数12345678加工齿数范围12~1314~1617~2021~2526~3435~5455~135135以上表9-2盘形铣刀刀号及加工齿数范围铣刀的齿形曲线按所加工齿数范围中最小齿数设计，故加工该范围内其它齿数的齿轮时齿形时有误差，且随着模数增大误差增大。成形法加工精度较低，生产率不高。但是不需要专用机床，设备费用低，且不会出现根切现象。4、成形法加工的用途3、成形法加工的特点适用于单件小批生产加工精度为9~12级，表面粗糙度Ra6.3~3.2的齿轮齿形的加工。（二）范成法利用齿轮啮合的原理形成齿形。即把齿轮啮合副（齿条一齿轮、齿轮一齿轮）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，刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形。F9-2滚齿运动qm052滚齿、插齿、剃齿、磨齿、珩齿等都属于范成法切齿。1、范成法加工所需的运动1）形成母线——渐开线范成法，1个范成运动2）形成导线——直线或螺旋线相切法，2个成形运动（刀具的旋转及轨迹运动）2、范成法加工的刀具1）齿轮滚刀渐开线蜗杆阿基米德蜗杆滚刀的结构整体式—中小模数（m＝１～10mm）镶片式可转位式滚刀的精度AAA（6级以上）、AA（6-7）、A（7-8）、B（8-9）、C（10）级高低2）插齿刀原理：插齿刀与被切齿轮的关系相当于一对相互啮合的圆柱齿轮的关系，插齿刀由齿轮转化而成。精度等级：AA、A、B，分别用于加工6、7、8级精度的齿轮。标准直齿插齿刀的类型：用途：主要用于加工外直齿轮及大直径内齿轮。加工模数为1～12mm。（1）盘形插齿刀（2）碗形直齿插齿刀用途：主要用于加工多联齿轮和带有凸肩的齿轮。加工模数为1～8mm。（3）锥柄插齿刀用途：主要用于加工内齿轮。加工模数为1～3.75mm。3、剃齿刀剃齿刀实质上是一个高精度的斜齿轮，为了形成切削刃，在每个齿的齿侧沿渐开线方向开了许多小容屑槽。1——剃齿刀3、珩磨轮珩磨轮是珩齿的刀具，它是由金刚砂磨料加环氧树脂等材料浇铸或热压而成的塑料齿轮。1——珩磨轮刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，与被切齿轮的齿数无关，因此可以用一把刀具加工出同一模数和齿形角、任意齿数的齿轮。范成法加工刀具的特点3、范成法加工的特点精度较高、生产率较高；需专门齿轮机床，且机床的调整、刀具的制造和刃磨较复杂。一般用于成批大量生产。第二节滚齿加工属于范成法，其原理相当于一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动。滚齿过程中，滚刀与齿坯作强迫啮合运动时，即切去齿坯上的多余材料，在齿坯表面加工出共扼的齿面，若滚刀再沿齿轮轴向进给，就可加工出全齿长，形成一个新的齿轮。第二节滚齿加工滚齿加工的适应性好、生产率高，应用广泛；但滚齿加工出来的齿廓表面粗糙度较大。滚齿加工主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮和蜗轮，而不能加工内齿轮和多联齿轮。一、滚齿加工传动原理运动——形成渐开线齿廓的范成运动和形成齿面的直线导线的运动。（一）加工直齿圆柱齿轮的传动原理主运动——滚刀旋转范成运动——滚刀旋转+工件旋转进给运动——滚刀架直线移动图9-3滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图1、范成运动传动链——内联系滚刀—4—5—ix—6—7—工作台，由它保证工件和刀具之间严格的运动关系。2、主运动传动链——外联系电动机—1—2—iv—3—4—滚刀。这条传动链产生切削运动。3、垂直进给运动传动链——外联系工作台—7—8—if—9—10—刀架一、滚齿加工传动原理运动——形成渐开线齿廓的范成运动和形成齿面的螺旋线导线的运动。（二）加工斜齿圆柱齿轮的传动原理主运动——滚刀旋转进给运动——工件旋转+滚刀架直线移动范成运动——滚刀旋转+工件旋转“同旋向多转，异旋向少转”图9-4滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图1、范成运动传动链——内联系滚刀—4—5—合成机构—6—7—ix—8—9—工作台2、主运动传动链——外联系电动机—1—2—iv—3—4—滚刀3、垂直进给运动传动链——外联系工作台—9—10—if—11—12—刀架4、差动传动链——内联系刀架—12—13—iy—14—15—合成机构—6—7—ix—8—9—工作台（工件），以保证形成螺旋齿向线。滚齿加工传动原理图二、滚刀的安装滚刀螺旋方向必须与被切齿轮齿形线方向一致。滚刀的安装角δ：滚刀轴线与被切齿轮端面的角度加工直齿圆柱齿轮：加工斜齿圆柱齿轮：“同向相减，异向相加”图9-6滚切直齿圆柱齿轮时滚刀的安装角右旋滚刀左旋滚刀图9-7滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角a）右旋滚刀加工右旋斜齿轮b）右旋滚刀加工左旋斜齿轮a）b）三、Y3150E滚齿机工件最大直径：500mm；最大模数8mm主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮径向切入法加工蜗轮切向切入法加工蜗轮（配备切向进给刀架）qm052图9-8Y3150E型滚齿机外形1-床身2-立柱3-刀架溜板4-刀杆5-刀架体6-支架7-心轴8-后立柱9-工作台10-床鞍主运动范成进给差动传动链分析思路：①确定末端件②列出计算位移③列出运动平衡式④计算换置式（一）主运动传动链1、两末端件：电动机－主轴VIII3、运动平衡式：传动路线：电机－I－II－III－IV－V－VI－VII－VIII（主轴）2、计算位移：电动机转速n电－主轴转速n（r/min）nBAi802028282828282842211651151430III-II4、换置式：iv58.124III-IInBAiivA/B＝22/44；33/33；44/22iII-III＝27/43；31/39；35/35iv可实现九级变速（40~250r/min）nivA，B变速挂轮（二）范成运动传动链1、两末端件：滚刀－工件3、运动平衡式：主轴VIII－VII－VI－V－IV－IX－合成机构－挂轮机构－XIII2、计算位移：滚刀转1转－工件转K/Z转（工件）合成（滚刀）转转ZKdcbaFEi721564228282828282820801加工直齿圆柱齿轮时，i合成＝1加工斜齿圆柱齿轮时，i合成＝24、换置式：ixZ,Kixa,b,c,dZKEFdcbaix24E、F的选择：当5≤Z/K≤20时，取E＝48，F＝24当21≤Z/K≤142时，取E＝36，F＝36当Z/K≥143时，取E＝24，F＝48挂轮E、F的作用：工件齿数变化范围很大时调整ix的数值，使挂轮a、b、c、d齿数不致相差太大，使其结构紧凑，并便于选取挂轮。分齿（范成）挂轮滚切斜齿圆柱齿轮时，安装分齿挂轮a、b、c、d时应按照机床说明书的要求使用惰轮，以使范成运动方向正确。注意：（三）垂直进给运动传动链1、两末端件：工作台－滚刀架3、运动平衡式：工作台－XIII－XIV－XV－XVI－XVII－XVIII－XXI－刀架2、计算位移：工作台转1转－滚刀架移动fiXVII-XVIII＝49/35；30/54；39/451XVII-XVIII17223923213125396925aifb（工件）转刀架丝杠导程1XVII-XVIII10.4608fafiib4、换置式：iffifa1,b1,iXVII-XVIII进给挂轮4种传动比共可获得12种进给量（四）差动运动传动链1、两末端件：滚刀架－工作台3、运动平衡式：2、计算位移：滚刀架轴向移动S—工件转±1转工件螺旋线导程丝杠XXI－XVIII－XIX－2222dcba－XX－合成机构－IX－dcbaFE－XIII－工作台（工件）合成刀架转17217236252225312222)(dcbaFEidcbaSmm4、换置式：iyβ,mn,Kiya2,b2,c2,d2滚切斜齿轮时，i合成＝2工件齿轮导程：ZKEFdcbaix24Kmdcbainysin92222范成运动换置式：差动挂轮sinZmSn1、换置式中不含工件齿数Z，因此差动挂轮a2、b2、c2、d2的选择与工件齿数无关。2、在装配差动挂轮时也应根据工件齿的旋向，参照机床说明书的要求使用惰轮，以使附加转动方向正确无误。说明：Kmdcbainysin92222空行程传动链：－快速移动的方向由电机旋转方向来改变。用手柄经蜗轮副及齿轮传动与活塞杆相连的丝杠上的螺母实现。快速电机－13/26－2/25－XXI－刀架工作台快速移动：床身右端的液压缸实现工作台及工件的径向切入运动：本节结束第三节插齿加工概述插齿——相当于一对圆柱齿轮相啮合。插齿的原理相当于一对圆柱齿轮相啮合，其中一个假想的齿轮是工件，另一个齿轮转化为磨有前角、后角而形成切削刃的刀具-----插齿刀。插齿刀——齿轮磨出前后角以形成切削刃，啮合运动包络线形成齿形。插齿刀的形状如同圆柱齿轮，但其具有前角、后角和切削刃。插齿时，它的切削刃随插齿机床的住复运动在空间形成一个渐开线齿轮，称为产形齿轮。展成运动一方面包络形成齿轮渐开线齿廓，另一方面又是切削时的圆周进给运动和连续的分齿运动。在开始切削时，还有径向进给运动，切到全齿深时径向进给运动自动停止。为了避免后刀面与工件的摩擦，插齿刀每次空行程退刀时，应有让刀运动。插齿刀是—种展成法齿轮刀具，它可以用来加工同模数、同压力角的任意齿数的齿轮；既可以加工标准齿轮，也可以加工变位齿轮。工艺特点：应用广——加工直齿轮、多联齿轮、内齿轮，扇形齿轮、齿条精度7～8级，Ra1.6往复运动，有空行程，刚度差，生产率较低多用于中小模数齿轮的加工。质量：运动多，传动链复杂，切向误差大——传递运动准确性比滚齿低。插齿刀制造刃磨方便，精确，齿形误差小——传递运动平稳性比滚齿高往复频繁，导轨磨损，刀具刚性差，齿向误差大——承受载荷均匀性比滚齿差。由于轮齿被切削的次数多，即包络线多——插齿齿面粗糙度Ra值较小。硬质合金插齿刀——加工淬硬齿轮，精度6～7级，Ra0.4～0.8，工艺简单，成本低按范成原理加工齿轮插齿过程，相当于一对轴线平行的圆柱齿轮的啮合过程。一、插齿原理插齿运动①主运动：插齿刀上下往复运动②分齿运动：强制插齿刀与齿轮坯之间保持一对齿轮的啮合关系③径向进给运动：切出齿深。④圆周进给运动