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1、一、引入 1、簡述M1432A型萬能外圓磨床的傳動系統(tǒng)。 2、M1432A型萬能外圓磨床的主要部件有何結(jié)構(gòu)特點？ 二、講授新課 第八章 齒面與齒輪加工 齒輪是機械傳動中的重要零件，應(yīng)用廣泛，齒輪加工在機械制造業(yè)中占有重要的地位。 第一節(jié) 概述 齒輪加工的主要方法有無屑加工和切削加工兩大類。 1、無屑加工：熱軋、冷軋、壓鑄、注塑、粉末冶金等。 具有生產(chǎn)率高，材料消耗小，成本低，但加工精度不高。 2、切削加工：成形法（仿形法）、展成法（又稱范成法）。 通過切削和磨削加工而成，具有加工精度高，但生產(chǎn)周期長、成本高，高精度齒輪還需專用齒輪加工機床。 ⑴成形法：利用與

2、被加工齒輪齒槽法面截形相一致的刀具齒形，在齒坯上加工出齒面。 一般用普通銑床加工，工件安裝在分度頭上，斜齒圓柱齒輪用萬能銑床加工。 齒輪加工刀具有盤形齒輪銑刀（一般齒輪加工）和指形齒輪銑刀（大規(guī)模齒輪，特別是人字齒輪加工）。實際生產(chǎn)中將同一模數(shù)的齒輪銑刀按其所加工的齒數(shù)通常分為8組（精確的是15組）（表8-1）每一刀號的銑刀刀齒開頭按加工齒數(shù)范圍中最小齒數(shù)設(shè)計，因此，在加工范圍內(nèi)其它齒數(shù)齒輪時，會有齒形誤差產(chǎn)生，是近似加工法。 成形法銑齒一般用于單件小批量生產(chǎn)，加工精度為9～12級，表面粗糙度值為Ra6.3～3.2μm的直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪。 ⑵展成法：刀具與工件（齒坯）模擬

3、一對齒輪作嚙合運動來完成切削加工。 刀具制作精確，一把刀具能加工同一模數(shù)的齒數(shù)產(chǎn)同的齒輪。加工時能連續(xù)分度，生產(chǎn)率較高，但需在專用的齒輪加工機床上做，機床調(diào)整、刀具的制造和刀磨都比較復(fù)雜，一般用于成批和大量生產(chǎn)。加工精度為6級，表面粗糙度值勤為Ra3.2～1.6μm。 第二節(jié) 滾齒 一、滾齒原理 刀具與工件模擬一對交錯軸螺旋齒輪的嚙合傳動。齒輪滾刀本質(zhì)上是一個圓柱斜齒輪，其螺旋角很大（近似于90°）齒數(shù)很少（一個或幾個），可視為一蝸桿（滾刀的基本蝸桿）。 用刀具材料來制造這蝸桿，并使它形成必要的幾何角度和切削刃，就構(gòu)成一把齒輪滾刀。 滾齒過程，復(fù)合成形運動B11和B

4、12組成和簡單成形運動A2。B11與B12之間應(yīng)有嚴(yán)格的速比關(guān)系，滾刀的回轉(zhuǎn)（B11）為主運動，n0；工件的回轉(zhuǎn)（B12）為圓周進(jìn)給運動，nw；滾刀的直線運動（A1）為垂直進(jìn)給運動，f。 1、加工直齒圓柱齒輪的傳動原理 必須具備以下兩個運動：形成漸開線齒廓的展成運動和形成直線齒形（導(dǎo)線）的運動。 ⑴展成運動傳動鏈 刀具旋轉(zhuǎn)、工件旋轉(zhuǎn)。刀具-4-5-ux-6-7-工作臺。 ⑵主運動傳運鏈 電動機-1-2-uv-3-4-滾刀。 ⑶垂直進(jìn)給運動傳動鏈 刀架沿立柱導(dǎo)軌移動。工作臺-7-8-uf-9-10-立柱螺桿。 2、加工斜齒圓柱齒輪的傳動原理 基本同直齒圓柱齒輪一致。斜

5、齒不同于直齒的是齒形線是一條螺旋線。因此，當(dāng)滾刀在沿工件軸線移動時，要求工件在展成運動B12的基礎(chǔ)上再產(chǎn)生一個附加運動B22，以形成螺旋齒的形成。刀架-12-13-uy-14-15-合成機構(gòu)-6-7-ux-8-9-工作臺。 為使B12和B22兩個運動同時傳給工件又不發(fā)生干涉，需要在傳動系統(tǒng)中配置運動合成機構(gòu)，將這兩個運動合成之后，再傳給工件。 3、滾刀的安裝 應(yīng)使?jié)L刀的螺旋方向與被加工齒輪的齒形線方向一致。 直齒圓柱齒輪：滾刀安裝角δ=滾刀螺旋升角γ。 斜齒圓柱齒輪：滾刀與被加工齒輪的螺旋方向相同，滾刀安裝角δ=螺旋角β-滾刀螺旋升角γ；當(dāng)方向相反，滾刀安裝角δ=螺旋角β+滾刀螺旋升

6、角γ。 4、滾刀的結(jié)構(gòu)及基本尺寸 結(jié)構(gòu)分整體式、鑲片式和可轉(zhuǎn)位式等類型。 基本尺寸：外徑d、孔徑D、長度L及容屑槽數(shù)Z。 按精密程度分為AAA、AA、A、B、C級（表8-2）。 三、新課小結(jié) 本節(jié)主要是使學(xué)生了解齒輪的兩大類加工方法，特別是切削齒輪的加工方法；掌握滾齒原理和滾刀的安裝方法；掌握滾刀的結(jié)構(gòu)及基本尺寸的選擇。 四、布置作業(yè) 1、齒輪加工的主要方法，各自特點。 一、引入 1、齒輪加工的主要方法，各自特點。 二、講授新課 第二節(jié) 滾齒 二、Y3150E型滾齒機傳動系統(tǒng)及調(diào)整計算 中型通用滾齒機，主要用于直齒和斜齒圓柱齒輪加工，也可用徑向切

7、入法加工蝸輪。加工工件最大直徑為Φ500mm，最大模數(shù)8mm。如圖8-9所示。 外形：床身、立柱、刀架溜板（安裝于立柱導(dǎo)軌上，可上下移動）、刀架體、刀桿（安裝滾刀）、心軸（安裝齒坯）、支架、后立柱、工作臺、床鞍。 主要運動是主運動傳動鏈，垂直進(jìn)給運動和附加運動傳動鏈。另有空行程快速傳動鏈。如圖8-10所示。 1、主運動傳動鏈 兩端：電動機—滾刀主軸Ⅶ 位移：電動機n電(r/min) —滾刀主軸n刀(r/min) n刀=uⅡ—Ⅲ× uv= uⅡ—Ⅲ= 式中：uⅡ—Ⅲ有三種變速。主運動變速掛輪齒數(shù)比有三種。 滾刀轉(zhuǎn)速確定后，就可算出uv，由此定uⅡ—Ⅲ嚙合位置和掛輪的齒

8、數(shù)。 2、展成運動傳動鏈 兩端：滾刀主軸—工作臺 位移：滾刀主軸轉(zhuǎn)1周，工件轉(zhuǎn)K/Z周 掛輪E/F用于工作齒數(shù)Z在較大范圍內(nèi)變化時，對ux的數(shù)值起調(diào)節(jié)作用，使其數(shù)值適中，以便于選取掛輪。 根據(jù)Z/K值，E/F有三種選擇： 5≤Z/K≤20 → E=48，F(xiàn)=24 21≤Z/K≤142 → E=36，F(xiàn)=36 143≤Z/K → E=24，F(xiàn)=48 3、垂直進(jìn)給運動鏈 兩端：工作臺—刀架 位移：工作臺轉(zhuǎn)1周，刀架進(jìn)給f uⅩⅦ—ⅩⅧ×π=f ui=uⅩⅦ—ⅩⅧ= uⅩⅦ—ⅩⅧ:ⅩⅦ—ⅩⅧ之間三種轉(zhuǎn)速,。 三、蝸輪加工概述 1、蝸

9、輪滾刀的應(yīng)用和特點 與齒輪滾刀基本相同，區(qū)別在于蝸輪滾刀的基本蝸桿必須和與蝸輪相嚙合的蝸桿相同。 蝸輪滾刀是一種專用工具，每加工一種蝸輪，就要設(shè)計一種專用滾刀。 2、蝸輪滾刀的進(jìn)給方式 因在蝸輪的軸平面內(nèi)，輪齒的底部呈圓弧形，而滾刀的軸線就在圓弧中心，所以滾刀不能沿蝸輪軸向進(jìn)給，而只能作徑向或切向進(jìn)給，以逐漸切出蝸輪牙齒的形狀。 有徑向（圖8-11a）、切向進(jìn)給兩種（圖8-11b）。 四、滾齒加工的特點及應(yīng)用 1、適應(yīng)性好； 2、生產(chǎn)效率高； 3、加工齒輪的齒距偏差??； 4、一般用滾齒加工的齒廓表面粗糙度與插齒大； 5、用于加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪，不能加工內(nèi)齒輪

10、和多聯(lián)齒輪。 五、滾齒加工的發(fā)展前景 1、高速滾齒 一般Vs=25～50m/min。高速：德國200～1500r/min,日本400～1600;Y3150E 44～250r/min 2、硬齒面加工 用滾齒代替粗磨齒加工。 3、數(shù)控滾齒技術(shù) 80年代開始，應(yīng)用于實際生產(chǎn)。 三、新課小結(jié) 本節(jié)主要是使學(xué)生了解Y3150E型滾齒機的結(jié)構(gòu)；掌握Y3150E滾齒機的傳動系統(tǒng)的調(diào)整計算方法；了解蝸輪的加工方法；了解滾齒加工的特點及發(fā)展前景。 四、布置作業(yè) 1、簡述滾齒加工的特點及應(yīng)用。 一、引入 1、簡述滾齒加工的特點及應(yīng)用。 二、講授新課 第三節(jié)

11、插齒 插齒加工是一種應(yīng)用非常廣泛的展成法加工齒輪的方法，能一次完成齒槽的粗和半精加工，精度為8～7級，Ra1.6μm 一、插齒原理 加工過程是模擬一對直齒圓柱齒輪的嚙合過程。插齒刀所模擬的那個齒輪稱為產(chǎn)形齒輪。 產(chǎn)形齒輪用刀具材料制造，并具備必要的切削參數(shù)，成為刀具（插齒刀）。 刀具沿工件軸向作高速往復(fù)直線運動，形成切削加工主運動，同時還與工件作無間隙的嚙合運動，從而在工件上加工出全部輪齒齒廓。 插齒加工時，機床必須具備以下運動： ⑴主運動 插齒刀作上、下往復(fù)運動，向下為切削運動，向上為返回的退刀運動。 往復(fù)數(shù) ⑵展成運動 刀具和工件二者的運動組成一個復(fù)合運動，即刀具

12、轉(zhuǎn)過一個齒，工件應(yīng)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過一個齒，即 ⑶經(jīng)向進(jìn)給運動 刀具沿經(jīng)向逐漸切至工件的全齒深。 ⑷圓周進(jìn)給運動 插齒刀每往復(fù)行程一次，同時回轉(zhuǎn)一個角度。 ⑸讓刀運動 回程時，刀具與工件讓開一段距離，向下切削時，刀具恢復(fù)到原位。 二、插齒刀 1、插齒刀的類型 名稱 定位方式 規(guī)格 加工模數(shù) 用途 盤形 插齒刀 內(nèi)孔 支承端面 75，100，160，200 1～12 加工直齒外齒輪及大直徑內(nèi)齒輪 碗形直齒插齒刀 內(nèi)孔 50，75，100，125 1～8 加工多聯(lián)齒輪和帶凸肩的齒輪 錐柄 插齒刀 錐柄 25，38 1～3.75 加工內(nèi)齒輪

13、 一般制成AA 、A 、B三種精度，分別對應(yīng)加工6、7、8級齒輪。 2、插齒刀的結(jié)構(gòu) 每個刀齒上有一條呈圓弧形的頂切削刀，兩條呈漸開線的側(cè)切削刃，一個呈平面或呈圓錐面的前面及兩個呈左、右旋轉(zhuǎn)開螺旋面的側(cè)后面。 3、插齒刀的齒形誤差 易產(chǎn)生齒輪頂厚度增大和齒根厚度減小 三、插齒的工藝特點與應(yīng)用 與滾齒相比，插齒有以下工藝特點： ⑴齒形精度比滾齒高 ⑵齒面的表面粗糙度值小 ⑶運動精度低于滾齒 ⑷齒向偏差（軸向偏差）比滾齒大。 ⑸插齒的生產(chǎn)率比滾齒低 ⑹適合加工內(nèi)齒輪、雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪、齒條、扇形齒輪而滾齒則無法加工。 應(yīng)用高速插齒機（南京Ys5120，N0=1250；天津Y

14、zx5125，N0=1350）硬齒面加工（HRC45-64的齒輪加工）等新技術(shù)。 三、新課小結(jié) 本節(jié)主要是使學(xué)生掌握插齒原理；了解插齒刀的類型和結(jié)構(gòu)；了解插齒的工藝特點與應(yīng)用。 四、布置作業(yè) 1、簡述插齒的工藝特點與應(yīng)用。 一、引入 1、簡述插齒的工藝特點與應(yīng)用。 二、講授新課 第四節(jié) 齒面精加工 對于6級精度以上的齒輪或者淬火后的硬齒面加工，往往要在滾齒或插齒后進(jìn)行熱處理，再進(jìn)行齒面的精加工。常用有剃齒、珩齒、磨齒等。 一、剃齒 常用于未淬火圓柱齒輪的精加工。生產(chǎn)效率很高，是軟齒面精加工最常見的加工方法。 1、剃齒原理 剃齒是由剃齒刀帶動工

15、件自由轉(zhuǎn)動并模擬一對螺旋齒輪作雙面無側(cè)隙嚙合的過程。 剃齒刀與工件的軸線交錯成一定角度，軸交角∑=β1±β0，其中β1和β0分別為被剃齒輪和剃齒刀的螺旋角，二者螺旋方向相同，取“+”；相反取“-”。剃直齒圓柱齒輪β1=0 剃齒應(yīng)具備運動，如圖8-22a所示： 2 剃齒刀的正反旋轉(zhuǎn)運動； ⑵工件沿軸向的往復(fù)運動； ⑶工件每往復(fù)運動一次后的經(jīng)向進(jìn)給運動。 2、剃齒的工藝特點及應(yīng)用 ⑴剃齒加工效率高。 3 剃齒加工對齒輪的切向誤差的修正能力差。 4 剃齒加工可修正齒形誤差和基節(jié)誤差。 新技術(shù)：CBN鍍層剃齒刀，CNC機床，刀具高速。 二、珩齒 1、珩齒原理 珩齒是一種用于加

16、工淬硬齒面的齒輪精加工方法。工作方式與剃齒相同，如圖8-24所示，只是刀具由金剛砂磨料加入環(huán)氧樹脂等澆鑄成熱壓而成的塑料齒輪。 珩磨余量一般不超過0.025mm。 2、珩磨的特點 ⑴加工過程為低速磨削，研磨和拋光的綜合作用過程，表面質(zhì)量好。 ⑵修正誤差的能力較差。 ⑶容易獲得高精度的造形。 ⑷生產(chǎn)率高。 3、珩齒的應(yīng)用 用來減小齒輪熱處理后表面粗糙度值，可從Ra1.60μm減到Ra0.40μm以下。 4、新技術(shù) ⑴多軸聯(lián)動，高速CNC機床。 ⑵蝸桿狀珩輪采用CBN涂層。 三、磨齒 采用滾成法磨削齒面。加工精度最可達(dá)3-4級，效率較低。 1、磨齒原理 如圖8-25所

17、示，用碟形砂輪的工作棱邊形成假想齒條的兩齒側(cè)面。砂輪高速旋輪為主運動，工件按嚙合原理作展成運動。 目前，批量生產(chǎn)中采用蝸桿砂輪，工作原理同滾齒加工，砂輪相當(dāng)于滾刀。 2、磨齒加工特點及應(yīng)用 加工精度高，可達(dá)IT6～4級，Ra0.8-0.2μm；修正誤差能力強；可加工表面硬度很高的齒輪；加工效率低。 主要用于加工精度要求很高的齒輪。 三、新課小結(jié) 本節(jié)主要是使學(xué)生掌握剃磨、珩磨、磨齒等各種齒輪精加工方法的原理和特點。 四、布置作業(yè) 1、試述目前齒面精加工有幾種方法？各有什么特點及應(yīng)用場合？ 一、引入 1、試述目前齒面精加工有幾種方法？各有什么特點及應(yīng)用場

18、合？ 二、講授新課 第五節(jié) 齒輪加工精度分析 一、對齒輪傳動的要求 齒輪的加工質(zhì)量和安裝精度直接影響該傳動裝置的工作性能。對齒輪傳動有以下要求： ⑴傳動的準(zhǔn)確性。 ⑵工作的平穩(wěn)性。 ⑶載荷分布的均勻性。 ⑷齒側(cè)間隙。 二、齒輪加工誤差分析 1、影響齒輪傳動準(zhǔn)確性的因素 主要是輪齒位置不準(zhǔn)確，即輪齒分布不均勻。 主要原因： 一是幾何偏心：機床、夾具和齒坯制造誤差以及相互間的安裝誤差，造成幾何偏心，如圖8-29所示； 二是累積誤差：機床工作臺的不等速旋轉(zhuǎn)，使被加工齒輪的輪齒沿切向方向發(fā)生變化，造成齒距累積誤差，如圖8-33所示。 2、影響齒輪傳動平穩(wěn)性的因素 一

19、是齒形誤差； 二是基節(jié)誤差。 3、齒輪接觸精度分析 接觸精度不僅取決于單個齒輪的制造精度，而且還與齒輪副的裝配精度有關(guān)。 影響因素： 一是齒形誤差； 二是齒向誤差，如圖8-35所示； 三是工件的安裝誤差，如圖8-36所示。 三、新課小結(jié) 本節(jié)主要是使學(xué)生了解對齒輪傳動的要求；掌握齒輪加工誤差分析的方法。 四、布置作業(yè) 無 一、引入 1、試述目前齒面精加工有幾種方法？各有什么特點及應(yīng)用場合？ 二、講授新課 第六節(jié) 圓柱齒輪加工工藝 一、圓柱齒輪加工工藝過程的內(nèi)容及要求 加工工藝過程一般包括以下內(nèi)容：齒輪毛坯加工、齒面加工、 熱處

20、理工藝、齒面精加工。 在編制工藝過程中，常因齒輪結(jié)構(gòu)、精度等級、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)環(huán)境的不同，而采取各種不同的工藝方案。 如圖8-37所示齒輪加工： 齒輪加工工藝過程大致可分為：齒輪毛坯的形成→粗加工→半精加工→熱處理→精加工。 二、齒輪加工工藝過程分析 1、基準(zhǔn)的選擇（加工基準(zhǔn)） 帶軸齒輪用中心孔；空心軸齒輪用內(nèi)孔面；帶孔齒輪用內(nèi)孔，端具或外圓，端面來對齒輪中工時進(jìn)行工件定位。 為了減少定位誤差，提高齒輪加工精度，在加工時應(yīng)滿足： ⑴應(yīng)選擇基準(zhǔn)重合，統(tǒng)一的定位方式； ⑵內(nèi)孔定位時，配合間隙應(yīng)盡可能減??； ⑶定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來，保證垂直度。 2、齒輪

21、毛坯的加工 毛坯加工在齒輪加工過程中占有很重要的地位，因為齒面加工和檢測所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出來，同時齒坯加工所占工時的比例較大，所以必須重視齒輪毛坯的加工。 由于檢測要求的不同，應(yīng)注意以下三個問題： ⑴當(dāng)以齒頂圓（外圓）作為測量基準(zhǔn)時，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓尺寸精度； ⑵保證定位端面和定位孔或外圓相互間的垂直度； ⑶提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。 3、齒面及齒端加工 齒面加工是齒輪加工的關(guān)鍵，表8-4 常用加工方法有： ⑴8級精度以下的齒輪：軟齒面的齒輪（調(diào)質(zhì)處理→滾齒或插齒）；淬硬齒輪（滾齒或插齒→齒端加工→淬火→校正孔）。 ⑵6～7級精度的齒輪：淬

22、硬齒輪（滾（插）齒→齒端加工→剃齒→表面淬火→校正基準(zhǔn)→珩齒）；適于批量生產(chǎn)。 ⑶5級以上精度的齒輪：淬硬齒輪（粗滾齒→精滾齒→齒端加工→淬火→校正基準(zhǔn)→粗磨齒→精磨齒）；適于少量生產(chǎn)。 齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方法，必須在淬火之前加工。一般安排在滾（插）齒后，剃齒之前。 4、齒輪加工過程中的熱處理要求 在齒輪加工工藝過程中，熱處理工序的位置安排十分重要，直接影響齒輪的力學(xué)性能及切削加工性。 ⑴毛坯熱處理：正火或調(diào)質(zhì)；消除殘余應(yīng)力，改善加工性能。 ⑵齒面熱處理：齒面高頻淬火，滲碳淬火，碳氮共滲和滲氮； 提高齒面硬度，增加齒輪的承載能力和耐磨性。 三、新課小結(jié) 本節(jié)主要是使學(xué)生掌握圓柱齒輪加工工藝過程的內(nèi)容及要求；了解齒輪加工加工工藝過程的分析方法；了解齒輪加工過程中的熱處理要求。 四、布置作業(yè) 1、簡述齒輪加工中基準(zhǔn)的選擇和定位的要求。