Y3150E型滚齿机补充解析

上次课程内容回顾2.4齿轮加工机床2.4.1齿轮加工机床的工作原理和分类2.4.2滚齿机的运动分析本次课程内容介绍2.4.3Y3150E型滚齿机2.4.3Y3150E型滚齿机（1）滚齿机的用途、布局和技术参数YT3150E型滚齿机主要用于滚切直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，也可滚切花键轴，可用手动径向进给法滚切蜗轮，加工齿轮的精度为7～9级。若第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组公差要求相同，可标注为7-H-K；若不同，则分别标注为7（运动准确性）-7（运动平稳性）-7（载荷分布均匀性）-H（齿厚上偏差）-K（齿厚下偏差）GB10095-1988。未加说明的，加工时的精度等级按第Ⅱ组公差要求进行。图2.65Y3150E型滚齿机Y3150E型滚齿机的主要技术参数为：最大加工工件直径为500mm；最大加工工件宽度为250mm；最大加工工件模数为8mm；最小加工工件齿数Zmin=5×k（k为滚刀头数）；刀具最大直径160mm；最大长度160mm；刀具心轴直径22、27、32mm；工件心轴直径30mm；主电机1430r/min；4kW外形尺寸2439×1272×1770mm（2）滚切直齿圆柱齿轮的传动链分析计算滚齿机是一种运动较复杂的机床，机床的传动系统也比较复杂。在进行传动链分析时，首先根据机床的传动原理图各条传动链的传动路线和相互关系，然后根据机床的传动系统图一条一条的进行分析，分析每条传动链实现其功能采用的机构，进行传动链的运动参数调整计算分析。分析步骤包括：找两端件；确定两末端件间的计算位移；列出运动平衡式；由运动平衡式导出换置公式。由机床运动分析已知，滚切直齿轮时需要三条传动链：主运动传动链，展成运动传动链和垂直进给传动链。①主运动传动链a)确定末端件：主电动机——滚刀主轴b)计算位移：（电动机）n电r/min——（滚刀）n刀r/minc)列运动平衡式：式中，A/B分别为：24/48、36/36、48/24；三联滑移齿轮的变速比分别为：27/43、31/39、35/35。刀变nBAu802028282828282842211651151430r/min滑移齿轮与交换齿轮组合实现变速，其特点是结构简单、操作不够方便，一般用于不经常变速的场合。问题：我们介绍了几种变速形式？分别适合什么场合？并结合具体机床说明。变uA／B24／4836／3648／2427／43408016031／395010020035／3563125250表2.12Y3150E型滚齿机的滚刀主轴的转速例1用高速钢单头滚刀（Ⅱ型）滚切7级精度、表面粗糙度为Ra2.5的钢质齿轮，已知滚刀的直径de=100mm，头数k=1，模数m=3mm，孔径D=32mm，齿轮的齿数z工件=63，模数m=3mm，试确定滚刀主轴的转速。解：根据齿轮加工工艺守则（JB/9168.9-1998），切削速度vc在15～40m/min范围内选择。根据查手册的“齿轮与花键加工切削用量”，粗加工进给量f=2.1～2.7mm/r；精加工进给量f=0.7～0.9mm/r；粗加工的切削速度vc=29m/min；精加工的切削速度vc=38m/min。精加工时的主轴转速=120r/min。由表5-13得，粗加工时的主轴转速取80r/min，精加工时取100r/min。为了刀具寿命，要取接近的较小一级转速。min/921002910001000rdvnec刀②展成运动传动链a)确定末端件：滚刀——工作台心轴b)计算位移：滚刀转1r——工件转K/Z工rc)列运动平衡方程式：d)导出换置公式式中，为合成机构的传动比，滚切直齿轮时。工合Zkdcbafeu721564228282828282820801合u1合u工Zkefdcbaux24e、f是一对“结构性挂轮”，根据被加工齿轮齿数选取，用值来调整的数值，它使的分子、分母相差倍数不致于过大。当5≤≤20时，取e=48，f=24；当21≤≤142时，取e=36，f=36；当143≤时，取e=24，f=48。工Zkefdcbaux24kZ工kZ工kZ工例2，已知滚刀的头数k=1，模数m=3mm，齿轮的齿数z工件=63，模数m=3mm，试确定展成挂轮a、b、c、d的齿数。解：随Y3150E型滚齿机带的挂轮齿数分别为：20、20、23、24、24、25、26、30、32、33、34、35、36、36、37、40、41、43、45、45、、46、47、48、48、50、52、52、55、57、58、59、60、60、61、62、65、67、70、71、73、74、75、77、79、80、82、83、85、86、89、90、92、94、95、97、98、100。3624352094756454632424工zkdcbaux若被加工齿轮的齿数在机床所带挂轮齿数中没有，需要从上列齿轮中选择合适的齿数，一般采用公约数分解的形式，通过试凑的方法选择合适的挂轮。若被加工齿轮的齿数在上列齿数之中，其调整计算就十分方便，如45齿的齿轮，则或（24/24-24/45）。有多种答案45242020452424工zkdcbaux③轴向进给传动链a)确定末端件：工作台心轴——滚刀架b)计算位移：1r（工作台）——fmm(刀架垂直进给)c)列运动平衡式：fuba325269233939252172111进mm/r进ua1／b126/5232/4646/3252/2630／540.40.561.161.639／450.630.871.802.5049／351.001.412.904.00进u表2.13Y3150E型滚齿机的进给量f（mm/r）例3用高速钢单头滚刀（Ⅱ型）滚切7级精度、表面粗糙度为Ra2.5的钢质齿轮，已知滚刀的直径de=100mm，头数k=1，模数m=3mm，孔径D=32mm，齿轮的齿数z工件=63，模数m=3mm，试确定滚刀架的进给量f。解：根据齿轮加工工艺守则（JB/9168.9-1998），进给量在0.5～5.0mm/r范围内选择。根据手册查齿轮与花键加工切削用量，粗加工f=2.1～2.7mm/r,精加工f=0.7～0.9mm/r.结合表2.13，粗加工进给量取f=2.50mm/r；精加工取f=0.87mm/r。（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动链分析计算从运动分析可知，滚切斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的差别在于增加一条差动传动链。这条传动链要完成齿槽的螺旋线形成，其它传动链与滚切直齿齿轮时的相同。主运动传动链和轴向进给传动链与滚切直齿轮时完全相同。由于滚切斜齿轮时需要运动合成，这时展成运动传动链的，其计算与滚切直齿轮相同。由于使用合成机构后，轴的旋转方向改变，所以在展成运动传动链调整时，要按机床使用说明的规定使用或不使用惰轮。4.滚齿机的运动合成机构•作用：将范成运动中工件的旋转运动和工件的附加运动合成后传到工作台，使工件获得合成运动。•用途：加工斜齿圆柱齿轮、大质数齿轮切向进给法加工蜗轮时。•合成机构：圆柱齿轮或锥齿轮行星机构。•滚切斜齿圆柱齿轮时，工件的旋转运动是两个运动的合成：范成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹运动的附加运动B2。•合成机构作用：将两个运动合成不发生矛盾加工直齿轮加工斜齿轮传动比计算•合成机构的传动比计算式：•3221HIXHX)1(nnnzzzznaa1HIXHXnnnn•在范成运动传动链中，来自滚刀的运动由齿轮zx经合成机构传至轴X；可设nH=0，则轴IX与X之间的传动比为：1IXXnn1合u•在附加运动传动链中，来自刀架的运动由齿轮zy传给转臂H，再经合成机构传至轴；可设nIX=0，则转臂H与轴X之间的传动比为：2HXnn2合u•加工斜齿圆柱齿轮、大质数齿轮以及用切向法加工蜗轮时，范成运动和附加运动同时通过合成机构传动，并分别按传动比u合1=-1及u合2=2经轴和齿轮e传往工作台。•加工直齿圆柱齿轮时，工件不需要附加运动差动传动链（换置器官为）的调整计算如下：a)决定末端件：滚刀架——工作台心轴b)计算位移：Tmm（刀架垂直移动）——lr（工件）c)列运动平衡式：1721723625222532222xufeudcbaT合tanIZmT端cos法端mmsinIZmT法2合ukmdcbauy法sin92222d)导出换置公式：图2.67螺旋线的展开图例3，已知被加工齿轮的齿数z工件=63，模数mn=3mm，螺旋角β=20°，试确定差动挂轮a2、b2、c2、d2的齿数。解：由02606043.11320sin9sin92222kmdcbauy法lg1.02606043=0.01112939，查对数挂轮表0.011-1729与0.011-1731相近，得41×7337×83，即a2=41、b2=37、c2=73、d2=83。实际传动比uy=41×73/37×83=0.974601107误差为0.051459322。①满足2个运动合成运动加工情况，通过合成（差动）机构实现合成运动的合成，通过长齿和短齿离合器实现两种直齿和斜齿轮的加工。②为了使轴向进给运动平衡方程式中消去π因子，轴向采用了模数制丝杠，使调整计算方便。这也为机器设计提供了一种典型思路。（4）刀架快速移动传动链刀架轴向快速移动主要用于调整机床，使刀具快速接近或退回工件切削起始点位置。在滚切斜齿轮时，当加工工件需采用几次吃刀（分粗、精加工），在每次加工后，要将滚刀快退回起始位置，滚刀应按螺旋线轨迹退回，以免出现“乱扣”，在初件试切时，调整螺旋方向，即a2、b2、c2、d2挂轮中是否需要加介轮。当刀架快速退回时，主电动机运动与否均可。因为它与快速电动机分属两个不同的独立运动。（5）径向进给法滚切蜗轮传动链用径向进给法滚切蜗轮时，主运动传动链和展成运动传动链与滚切直齿轮时的相同。其不同点在于所用的刀具为蜗轮滚刀，滚刀心轴水平安装，滚刀刀架不作垂直进给，而用刀具或工件的径向移动实现径向进给运动。在Y3150E型滚齿机上，径向进给为床身溜板连同工作台和后立柱在床身导轨上水平移动。径向进给行程较短，但对行程终点要求较高（影响齿厚），一般用摇动手柄来实现。床身右端的液压缸和活塞用于在加工完毕后使工件快速退离滚刀，以便装卸工件。（6）Y3150E型滚齿机窜刀机构1.用来加工的机床称为齿轮加工机床。2.圆柱齿轮轮齿的齿形有等型；齿长方向形状有等；齿轮的轮体有等。3.加工齿形方法有哪些？4.滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时，主传动链控制了运动的参数；范成运动链控制了运动的参数；轴向进给链控制了运动的参数；差动链控制了运动的参数。5.加工齿数为31、模数为3的齿轮，试调整机床。