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1、1,4.5 其它類型齒輪加工機(jī)床,,,4.5.1 插齒機(jī),插齒機(jī)主要用于加工內(nèi)、外嚙合的 圓柱齒輪，尤其適用于加工在滾齒機(jī)上不能加工的多聯(lián)齒輪，內(nèi)齒輪和齒條，但插齒機(jī)不能加工蝸輪。,1、插齒原理,插齒機(jī)也是按展成法原理來加工圓柱齒輪的。 插齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)端面磨有前角，齒頂及齒側(cè)均磨有后角的齒輪，如圖所示，其模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同。,2,4.5.1 插齒機(jī),,,插齒時(shí)，插齒刀沿工件軸向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)以完成切削運(yùn)動(dòng)，在刀具與工件輪坯作“無間隙嚙合運(yùn)動(dòng)”的過程中，在輪坯上逐漸地切出全部齒廓。 在加工過程中，刀具每往復(fù)一次，僅切出工件齒槽的一小部分，齒廓曲線漸開線是在插齒刀刀刃多次相繼切削中，

2、由刀刃各瞬時(shí)位置的包絡(luò)線所形成的，如圖b所示。,3,4.5.1 插齒機(jī),,,2、插齒機(jī)的運(yùn)動(dòng),由圖可知，加工直齒圓柱齒輪時(shí)，插齒機(jī)應(yīng)具有以下運(yùn)動(dòng)。,1）主運(yùn)動(dòng),插齒機(jī)的主運(yùn)動(dòng)是插齒刀沿其軸線所作的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 在一般立式插齒機(jī)上，刀具垂直向下時(shí)為工作行程，向上為空行程。 若切削速度v(單位為m/min)及行程長(zhǎng)度L(單位為mm)已確,,定，則可按下式計(jì)算出插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)(雙行程min),4,4.5.1 插齒機(jī),,,2) 展成運(yùn)動(dòng),即在插齒刀轉(zhuǎn)過一個(gè)齒時(shí)，工件也轉(zhuǎn)過一個(gè)齒； 或者說，插齒刀轉(zhuǎn)過1Z刀轉(zhuǎn)(Z刀為插齒刀齒數(shù))時(shí)，工件轉(zhuǎn)過1Z工轉(zhuǎn)(Z工為工件的齒數(shù))。,加工過程中，插齒刀和工

3、件輪坯應(yīng)保持一對(duì)圓柱齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系。,插齒刀和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組成了一個(gè)形成漸開線齒廓的復(fù)合運(yùn)動(dòng)展成運(yùn)動(dòng)。,5,4.5.1 插齒機(jī),,,3) 圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),插齒刀轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢決定了工件輪坯轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，同時(shí)也決定了插齒刀每一次切削的切削負(fù)荷，加工精度和生產(chǎn)率，所以我們稱插齒刀的轉(zhuǎn)動(dòng)為圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,圓周進(jìn)給量的大小用插齒刀每次往復(fù)行程中刀具在分度圓周上所轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)表示，其單位為mm往復(fù)行程。,6,插齒刀向上運(yùn)動(dòng)(空行程)時(shí)，為了避免擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件之間應(yīng)該讓開，使其產(chǎn)生一定的間隙，而在插齒刀向下開始工舴行程之前，應(yīng)迅速恢復(fù)到原位，以便刀具進(jìn)行下一次切削，這種讓開和恢復(fù)原位的

4、運(yùn)動(dòng)稱為讓刀運(yùn)動(dòng)。,4.5.1 插齒機(jī),,,4）讓刀運(yùn)動(dòng),,插齒機(jī)的讓刀運(yùn)動(dòng)可由安裝工件的工作臺(tái)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，也可由刀具主軸擺動(dòng)得到。 由于刀具主軸的慣量較小所以新型插齒機(jī)，普遍采用刀具主軸擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)讓刀運(yùn)動(dòng)。,7,開始插齒時(shí)，如插齒刀立即徑向切入工件至全齒深，將會(huì)因切削負(fù)荷過大而損壞刀具和工件。為了避免這種情況，工件應(yīng)逐漸地向插齒刀(或插齒刀向工件）作徑向切入運(yùn)動(dòng)，如圖所示。,4.5.1 插齒機(jī),,,5）徑向切入運(yùn)動(dòng),開始加工時(shí)，工件外圓上的a點(diǎn)與插齒刀外圓相切，在插齒刀和工件作展成運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，工件相對(duì)于刀具作徑向切入運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜ寥X深后(至b點(diǎn))，徑向切入運(yùn)動(dòng)停止，然后工件再轉(zhuǎn)過一

5、整轉(zhuǎn)，便能加工出全部完整的齒廓。,徑向進(jìn)給量的大小，用插齒刀每往復(fù)行程中工件或刀具徑向切入的距離表示，其單位為mm往復(fù)行程。根據(jù)工件的材料、模數(shù)、精度等條件，也可采用兩次和三次徑向切入方法，即刀具切入到工件全齒深可分兩次或三次進(jìn)行。每次徑向切入運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，工件都需要轉(zhuǎn)過一整轉(zhuǎn)。,8,4.5.1 插齒機(jī),,,3、插齒機(jī)的傳動(dòng)原理,插齒機(jī)的傳動(dòng)原理如圖所示。圖中表示了三個(gè)成形運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈,主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈: “電動(dòng)機(jī)M一 12一iv一345一曲柄偏心盤A一插齒刀主軸” iv為調(diào)整插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)的換置機(jī)構(gòu)。,圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈: “曲柄偏心盤A一546一if一 789一蝸桿蝸輪副B一插齒刀主軸”

6、 if為調(diào)整插齒刀圓周進(jìn)給量大小的換置機(jī)構(gòu)。,9,4.5.1 插齒機(jī),,,展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈: “插齒刀主軸(插齒刀轉(zhuǎn)動(dòng))一蝸桿蝸輪副B一9810一ix一1112一蝸桿蝸輪副C一工作臺(tái)” 其中ix為調(diào)整插齒刀與工件輪坯之間傳動(dòng)比的換置機(jī)構(gòu)，用以適應(yīng)插齒刀和工件齒數(shù)的變化。 讓刀運(yùn)動(dòng)及徑向切入運(yùn)動(dòng)不直接參與工件表面的形成過程，因此沒有在圖中表示。,10,4.5.1 插齒機(jī),,,在插齒機(jī)上加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，必須采用斜齒插齒刀(見圖413)，其螺旋角與工件螺旋角相等而螺旋方向相反。 為了使插齒刀刀刃在運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)形成斜齒的螺旋運(yùn)動(dòng)，將刀具主軸安裝在螺旋導(dǎo)軌中，當(dāng)?shù)毒咧鬏S往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀具主軸上的螺旋導(dǎo)軌與

7、固定的螺旋導(dǎo)軌面相對(duì)滑動(dòng)，使刀具主軸產(chǎn)生相應(yīng)的附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,刀具主軸上的螺旋導(dǎo)軌,固定的螺旋導(dǎo)軌,11,4.5.1 插齒機(jī),,,螺旋導(dǎo)軌的導(dǎo)程應(yīng)等于插齒刀及工件的導(dǎo)程。 加工螺旋角不同的工件時(shí)，需更換插齒刀及螺旋導(dǎo)軌。 由于螺旋導(dǎo)軌的制造難度較大，一般需要向制造廠特殊訂貨，因此這種方法僅適用于大批大量生產(chǎn)中。,12,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,1、按成形法工作的磨齒機(jī),磨齒機(jī)是用磨削方法對(duì)淬硬齒輪的齒面進(jìn)行精加工的精密機(jī)床。通過磨齒可以糾正磨削前預(yù)加工中的各項(xiàng)誤差。齒輪精度可達(dá)6級(jí)或更高。 按齒廓的形成方法，磨齒有成形法和展成法兩種，大多數(shù)的磨齒機(jī)均以展成法來磨削齒輪。 下面介紹幾種常用

8、的磨齒機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)；,這類磨齒機(jī)又稱成形砂輪型磨齒機(jī)。 它所用砂輪的截面形狀被修整成工件輪齒間的齒廓形狀。圖414a所示是磨削內(nèi)嚙合齒輪用的砂輪截面形狀；圖413b所示是磨削外嚙合齒輪用的砂輪截面形狀,13,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,成形砂輪型磨齒機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是加工時(shí)砂輪和工件接觸面積大，生產(chǎn)率較高。 缺點(diǎn)是砂輪修整時(shí)容易產(chǎn)生誤差，并且在磨削過程中，由于砂輪各部分的磨損不均勻，直接影響加工精度和表面質(zhì)量。 這種類型的磨齒機(jī)一般用于大量生產(chǎn)中磨削精度要求不太高的齒輪。 此外，展成法由于結(jié)構(gòu)上的限制，難以用來磨削內(nèi)齒輪，因此，內(nèi)齒輪的磨齒一般均采用成形法進(jìn)行加工。,成形法磨齒時(shí)，砂輪高速

9、旋轉(zhuǎn)并沿工件軸線方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。一個(gè)齒磨完后，工件需分度一次，再磨第二個(gè)齒。砂輪對(duì)工件的切入進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由安裝工件的工作臺(tái)作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)得到。這種磨齒方法使機(jī)床的運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單。,14,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,1）蝸桿砂輪型磨齒機(jī),2、按展成法工作的磨齒機(jī),蝸桿形砂輪相當(dāng)于滾刀，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11(即主運(yùn)動(dòng))與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B12組成一個(gè)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)，形成漸開線齒廓(即展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈)。 加工直齒圓柱齒輪時(shí)，軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A2由工件(即工作臺(tái))完成。 加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，工件齒槽與砂輪螺旋線方向應(yīng)一致，同時(shí)還應(yīng)具有相應(yīng)的附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B22 (圖415a中未標(biāo)注)。,蝸桿砂輪型磨齒機(jī)是用直徑很大

10、的修整成蝸桿形的砂輪磨削齒輪，其工作原理與滾齒機(jī)相同，如圖415a所示。,15,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,這類機(jī)床在加工過程中是連續(xù)磨削不需分度，且蝸桿砂輪具有很高的轉(zhuǎn)速，故其生產(chǎn)率在各類磨齒機(jī)中是最高的； 對(duì)于模數(shù)較小的齒輪，也可直接從輪坯上磨出輪齒。 其缺點(diǎn)是砂輪修整困難，不易達(dá)到高的精度。磨削不同模數(shù)的齒輪時(shí)需要更換砂輪；由于砂輪轉(zhuǎn)速很高，使聯(lián)系砂輪與工件的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈中的各個(gè)傳動(dòng)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速也很高，如采用機(jī)械方式傳動(dòng)，易產(chǎn)生噪聲，磨損較快，為此，目前常采用兩個(gè)同步電動(dòng)機(jī)分別傳動(dòng)砂輪和工件，靠電氣系統(tǒng)保證它們之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比關(guān)系，不但簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈，也提高了傳動(dòng)精度。 這種機(jī)床適用于中小

11、模數(shù)齒輪的成批和大量生產(chǎn)。,16,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,2）錐形砂輪型磨齒機(jī),是利用齒條和齒輪嚙合原理來磨削齒輪的，它所使用的砂輪截面形狀是按照齒條的齒廓修整的。 當(dāng)砂輪按切削速度高速旋轉(zhuǎn)(B1)，并沿工件齒線方向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) (A2)時(shí)，砂輪兩側(cè)面的母線就形成了假想齒條的一個(gè)齒廓，如圖4-15b所示。,在這類機(jī)床上磨削齒輪時(shí)，是按單齒分度法磨削的，每一個(gè)齒槽的兩側(cè)面均需分別進(jìn)行磨削。 工件向左滾動(dòng)時(shí)，磨削左側(cè)的齒面，向右滾動(dòng)時(shí)，磨削右側(cè)的齒面。工件往復(fù)滾動(dòng)一次，磨完一個(gè)齒槽的兩側(cè)齒面后，工件退離砂輪，并進(jìn)行分度。分度時(shí)，工件在不作直線移動(dòng)的情況下繞其軸線轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。 可見，工件上

12、全部輪齒齒面需經(jīng)多次分度和磨削后才能完成。,17,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,如果強(qiáng)制被磨削齒輪在此假想齒條上作無間隙的純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即被磨削齒輪在轉(zhuǎn)過1/z轉(zhuǎn)(B31)也就是轉(zhuǎn)一個(gè)齒的同時(shí)，其軸心線移過一個(gè)齒距(m)的距離(A32)，便可磨出工件上一個(gè)輪齒一側(cè)的齒面。因此，漸開線齒廓是由工件轉(zhuǎn)動(dòng)B31和移動(dòng)A32所組成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成，而直線形齒線則由砂輪旋轉(zhuǎn)Bl和直線移動(dòng)A2用相切法形成。,由上述可知，錐形砂輪型磨齒機(jī)的成形運(yùn)動(dòng)有： 砂輪旋轉(zhuǎn)B1和直線移動(dòng)A2，這是形成齒線所需的兩個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)； 工件轉(zhuǎn)動(dòng)B31和直線移動(dòng)A32，是形成漸開線齒廓所需的一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)展成運(yùn)動(dòng)。 此外，為磨出全部輪

13、齒，加工過程中還需一個(gè)周期的分度運(yùn)動(dòng)，這類磨齒機(jī)典型的傳動(dòng)原理如圖416所示；,18,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,19,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,1)主運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)是砂輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1，由外聯(lián)系傳動(dòng)鏈“M112一iv一34一砂輪主軸(砂輪轉(zhuǎn)動(dòng))”實(shí)現(xiàn)， iv為調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)速的換置機(jī)構(gòu)。 2)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是砂輪的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)A2，由外聯(lián)系傳動(dòng)鏈“M28 7一ifl一65一曲柄偏心盤機(jī)構(gòu)P一砂輪架溜板(砂輪移動(dòng))”實(shí)現(xiàn)。ifl為調(diào)整砂輪軸向進(jìn)給速度的換置機(jī)構(gòu)。,20,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,3)展成運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng)是工件轉(zhuǎn)動(dòng)B31和直線移動(dòng)A32形成的一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，由內(nèi)聯(lián)

14、系傳動(dòng)鏈“回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(工件旋轉(zhuǎn)B31)一2221一合成一1918一Ux一11109一縱向工作臺(tái)(工件直線移動(dòng)A32)”和外聯(lián)系傳動(dòng)鏈“M31413一Uf21210”來實(shí)現(xiàn)。,前者保證展成運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，即工件轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)之間的嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系，后者使工件獲得一定速度和方向的展成運(yùn)動(dòng)。 換置機(jī)構(gòu)Uf2中除變速機(jī)構(gòu)外，還有自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)，使工件在加工過程中能來回滾轉(zhuǎn)，依次完成各個(gè)齒的磨齒工作循環(huán)。Ux是用來調(diào)節(jié)工件齒數(shù)和模數(shù)變化的換置機(jī)構(gòu)。,21,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,這種機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是通用性高，砂輪形狀(直線)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，砂輪形狀不易修整得準(zhǔn)確，精度難以提高，生產(chǎn)率也較低。主要用

15、于小批和單件生產(chǎn)。,4)分度運(yùn)動(dòng) 工件的分度由分度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈“分度機(jī)構(gòu)一15一16一Ui一1720一合成一2122一回轉(zhuǎn)工作臺(tái)”實(shí)現(xiàn)，機(jī)床的自動(dòng)控制系統(tǒng)將分度機(jī)構(gòu)離合器接合，使分度機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)一定角度后即脫開，并由分度盤準(zhǔn)確定位。在分度機(jī)構(gòu)接合一次的過程中，工件在展成運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，附加轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，這是由調(diào)整換置機(jī)構(gòu)Ui來保證的。,22,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,雙碟形砂輪型磨齒機(jī)也是按單齒分度法磨削的。,3）雙碟形砂輪型磨齒機(jī),該磨齒機(jī)用兩個(gè)碟形砂輪的端平面(實(shí)際是寬度約為0.5mm的工作棱邊所構(gòu)成的環(huán)形平面)來形成假想齒條的一個(gè)輪齒兩側(cè)齒面，同時(shí)磨削齒槽的左右齒面。如圖c所示。,23,4

16、.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,磨削過程中的成形運(yùn)動(dòng)和分度運(yùn)動(dòng)，與錐形砂輪型磨齒機(jī)基本相同，但軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常是由工件來完成。由于砂輪的工作棱邊很窄，且為垂直于砂輪軸線的平面，易于獲得高的修整精度；磨削接觸面積小，磨削力和磨削熱很??；機(jī)床具有砂輪自動(dòng)修整與補(bǔ)償裝置，使砂輪能始終保持銳利和良好的工作精度，因而磨齒精度較高，最高可達(dá)4級(jí)，是各類磨齒機(jī)中磨齒精度最高的一種。其缺點(diǎn)是砂輪剛性較差，磨削用量受到限制，所以生產(chǎn)率較低。 為了提高磨齒精度，這類磨齒機(jī)一般采用鋼帶滾圓盤機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng)。,這種機(jī)構(gòu)的工作原理如圖417所示。,24,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),縱向溜板8上固定有支架7，橫向溜板11

17、上裝有工件主軸3，其前端安裝工件2，后端通過分度機(jī)構(gòu)4與滾圓盤6連接。鋼帶5及9的一端固定在滾圓盤6上，另一端固定在支架7上，并沿水平方向張緊。當(dāng)橫向溜板11由曲柄盤l0驅(qū)動(dòng)作橫向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾圓盤因受鋼帶5及9的約束而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而工件主軸一邊隨橫向溜板移動(dòng)，一邊轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)工件2沿假想齒條的節(jié)線作純滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了展成運(yùn)動(dòng)，如圖417b所示。,25,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,根據(jù)材料力學(xué)分析，鋼帶繞在圓盤外圓上時(shí)，它的外層是伸長(zhǎng)的，內(nèi)層是縮短的，中間層長(zhǎng)度則基本上不變，所以通常把水平張緊的鋼帶厚度的中間層作為純滾動(dòng)的節(jié)線W-Wo，而把與這條線相切的圓(就是以滾圓盤回轉(zhuǎn)中心為中心，由該中心到

18、鋼帶厚度中間層的距離為半徑的圓)叫做“磨削節(jié)圓”。滾圓盤直徑d盤和滾圓直徑d滾以及鋼帶厚度方的關(guān)系為,d盤 =d滾+,26,4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī),,,工件來回滾動(dòng)一次，完成兩個(gè)齒面的磨削后，繼續(xù)滾動(dòng)至脫離砂輪，隨即由分度傳動(dòng)鏈傳動(dòng)，通過分度機(jī)構(gòu)4使工件進(jìn)行一次分度，然后開始下一個(gè)齒槽的磨削循環(huán)。利用滾圓盤實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng)可以大大縮短傳動(dòng)路線，且沒有傳動(dòng)間隙，從而傳動(dòng)誤差小，加工精度高。,27,錐齒輪大端的齒廓，理論上應(yīng)是球面漸開線，為了便于制造，實(shí)際上采用近似的背錐上的漸開線。 錐齒輪的齒長(zhǎng)形狀常用的有直線和圓弧，也有長(zhǎng)幅外擺線和延伸漸開線。 制造錐齒輪的主要方法有兩種：成形法和展成法。 用

19、成形法加工時(shí)，由于錐齒輪沿齒線方向不同位置的基圓直徑是變化的，也就是說沿齒線方向不同位置的法向漸開線齒廓形狀是變化的，而成形刀具的齒廓形狀是不變的，因此難于達(dá)到要求的精度。成形法僅用于粗加工或精度要求不高的場(chǎng)合。 在錐齒輪加工機(jī)床中普遍采用展成法。,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,,,28,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,,,1、錐齒輪的展成原理,將一對(duì)錐齒輪嚙合傳動(dòng)中的一個(gè)錐齒輪轉(zhuǎn)化為刀具，另一個(gè)轉(zhuǎn)化為工件，并強(qiáng)制它們按一對(duì)錐齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便能切出漸開線齒廓。,用展成法形成各種錐齒輪漸開線齒廓的基本原理都是相同的，即都是由一對(duì)錐齒輪的嚙合傳動(dòng)原理演變而來。,29,4.5.3 錐齒輪加

20、工機(jī)床,,,圖420是直齒錐齒輪刨齒機(jī)的工作原理。,刨齒刀3的構(gòu)造和兩把刀刃切齒的情況如圖420a所示。,圖420b中，搖臺(tái)1由錐齒輪副20/25傳入，通過蝸桿副1/120傳至蝸輪，從而使搖臺(tái)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)假想冠輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；,齒坯4旋轉(zhuǎn)B12與假想冠輪的轉(zhuǎn)動(dòng)組成展成運(yùn)動(dòng)；同時(shí)齒坯4還有分度運(yùn)動(dòng)；刨齒刀3的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)A，由曲柄連桿擺盤機(jī)構(gòu)經(jīng)曲柄盤6、連桿5和搖盤2實(shí)現(xiàn)。,30,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,,,圖42lb所示刀盤上交錯(cuò)地裝有內(nèi)、外切齒刀6和5，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡就構(gòu)成假想冠輪2的一個(gè)輪齒兩側(cè)齒面。,弧齒錐齒輪的加工原理和上述原理基本相同，不過這時(shí)冠輪齒線形狀為圓弧，需采用作旋轉(zhuǎn)

21、運(yùn)動(dòng)的切齒刀盤來進(jìn)行加工，如圖42la所示。,圖4-21 弧齒錐齒輪的加工原理,31,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,,,刀具搖臺(tái) 1繞其自身軸線的緩慢回轉(zhuǎn)，相當(dāng)于假想冠輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B21。如果把工件看作為與假想冠輪嚙合的齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B22，且B22和B21保持冠輪與錐齒輪嚙合傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，則在兩者作對(duì)滾運(yùn)動(dòng)過程中，就加工出弧齒錐齒輪一個(gè)齒槽的兩側(cè)漸開線齒廓。,32,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,,,由于假想冠輪上只有一個(gè)輪齒，因而刀具搖臺(tái)與工件需上下來回?cái)[動(dòng)，以便切完一個(gè)齒槽后，刀具搖臺(tái)往回?cái)[輪，使假想冠輪上的齒切齒刀盤返回至起始位置，待工件完成分度運(yùn)動(dòng)后，再繼續(xù)下一個(gè)切齒循環(huán)，加工另一個(gè)齒槽

22、。 按上述方法加工弧齒錐齒輪的機(jī)床，稱為弧齒錐齒輪銑齒機(jī)。,33,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,,,圖422所示是弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的傳動(dòng)原理圖，圖中包括成形運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)及其傳動(dòng)聯(lián)系。,2、弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的傳動(dòng)原理,弧齒錐齒輪銑齒機(jī)用軌跡法形成輪齒的齒線(圓弧線)，需要一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)，即銑齒刀盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1。這個(gè)運(yùn)動(dòng)是切削主運(yùn)動(dòng)。它的兩端件為電動(dòng)機(jī)M和搖臺(tái)刀具主軸。銑刀盤所需的轉(zhuǎn)速可通過主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈中的換置機(jī)構(gòu)iv來調(diào)整。,34,展成運(yùn)動(dòng)還需要一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，以便把動(dòng)源引入展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈中，控制展成運(yùn)動(dòng)的速度和行程的大小，這就是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，它的兩端件是電動(dòng)機(jī)和搖臺(tái)。這條傳動(dòng)鏈可分為兩部分

23、：即由電動(dòng)機(jī)M至進(jìn)給鼓輪和由進(jìn)給鼓輪經(jīng)齒扇至搖臺(tái)來分析。,搖臺(tái)和工件的對(duì)滾運(yùn)動(dòng)形成漸開線齒廓，由展成運(yùn)動(dòng)B11和B22實(shí)現(xiàn)。展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈聯(lián)系搖臺(tái)(假想近似冠輪的轉(zhuǎn)動(dòng)B21)和工件主軸(工件的旋轉(zhuǎn)B22)，其傳動(dòng)路線為“搖臺(tái) (B21)一89一ix一1011一合成一1213ij一1415一工件 (B22)”保證兩端件具有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即搖臺(tái)轉(zhuǎn)過1Z冠轉(zhuǎn)時(shí)，工件轉(zhuǎn)過1Z工轉(zhuǎn)。ix是展成運(yùn)動(dòng)鏈的換置機(jī)構(gòu)。,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,35,前一部分的傳動(dòng)路線為：“電動(dòng)機(jī)Ml一2一iv一34一7一if一1617一進(jìn)給鼓輪”。當(dāng)進(jìn)給鼓輪轉(zhuǎn)一周時(shí)，通過鼓輪上的曲線槽和滾子使齒扇擺動(dòng)一次，通過后續(xù)的傳動(dòng)

24、件使搖臺(tái)也往復(fù)擺動(dòng)一次，正好加工完一個(gè)齒槽，因此進(jìn)給鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，也就決定了展成運(yùn)動(dòng)速度的快慢。,通常進(jìn)給速度以每一個(gè)齒槽的加工時(shí)間t來計(jì)算，從而可求得它的兩端件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過 轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)給鼓輪轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。 此時(shí)加工完一個(gè)齒槽。根據(jù)加工一個(gè)齒槽所需的時(shí)間t來調(diào)整進(jìn)給鏈換置機(jī)構(gòu)if的傳動(dòng)比，從而控制展成運(yùn)動(dòng)的速度。,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,36,,,后一部分由進(jìn)給鼓輪經(jīng)齒扇至搖臺(tái)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)路線為：“齒扇一18一19U一 2098一搖臺(tái)。,”當(dāng)齒扇往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過一系列的傳動(dòng)件，使搖臺(tái)擺動(dòng)，搖臺(tái)擺角是指搖臺(tái)擺動(dòng)到上下極限位置時(shí)的夾角 (在此夾角內(nèi)，加工完1個(gè)齒)。這部分進(jìn)給傳動(dòng)鏈也稱為搖

25、臺(tái)擺角傳動(dòng)鏈，它控制展成運(yùn)動(dòng)的行程，此行程通過傳動(dòng)鏈中換置機(jī)構(gòu)U的傳動(dòng)比來調(diào)整。,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,37,,,分度運(yùn)動(dòng)是在滾切一個(gè)齒結(jié)束后，在擺臺(tái)換向過程中進(jìn)行的。進(jìn)給鼓輪有端面槽，它操縱分度機(jī)構(gòu)中的離合器的接合狀態(tài)。,搖臺(tái)換向時(shí)，進(jìn)給鼓輪的端面槽使分度機(jī)構(gòu)離合器接合，通過分度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈“進(jìn)給鼓輪一1721一分度機(jī)構(gòu)一2223一 合成一1213ii一14一15一工件(B3)”使工件得到附加的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)給鼓輪端面的控制下，分度機(jī)構(gòu)接合一次，工件轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，這可通過調(diào)整傳動(dòng)鏈分度掛輪ii的傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)。,4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床,38,傳統(tǒng)的齒輪齒形加工是在齒輪未淬硬前，

26、用滾齒或插齒的方法切出，經(jīng)剃齒后淬硬，精度要求高的齒輪，在熱處理后還要進(jìn)行精加工，如磨、珩、研和剃齒。一般說來，珩齒、研齒和硬剃齒的發(fā)展是現(xiàn)今齒輪制造技術(shù)的一個(gè)趨勢(shì)。滾齒和插齒的高精度和高速切削也是值得注意的動(dòng)向。,4.6 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,,,1新型滾齒機(jī)和插齒機(jī),重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的YC3180型淬硬滾齒機(jī)，吸收了國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)良，動(dòng)靜剛性好，工作精度高，特別適合于滾切淬硬(5060HRC)的直齒和斜齒圓柱齒輪，也可用來滾切蝸輪，同時(shí)也能進(jìn)行小錐度、鼓形齒等齒輪的仿形加工。該機(jī)床也同樣適合于非淬硬齒輪的滾切。工件最大直徑800mm，最大模數(shù)10mm，最小工件齒數(shù)為8。,39,

27、4.6 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,,,這種滾齒機(jī)除具備一般滾齒機(jī)的全部功能外，還能采用硬質(zhì)合金滾刀對(duì)高硬度齒面齒輪用滾切工藝進(jìn)行半精加工或精加工，以滾代磨，所以它是提高齒輪加工精度、降低齒輪成本的理想加工設(shè)備。,當(dāng)前，國外新開發(fā)的高速滾齒機(jī)，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)3000rmin。其中Liebherr公司生產(chǎn)的 LC82和LCll2滾齒機(jī)，最大加工直徑分別為80和120mm，當(dāng)采用金屬陶瓷滾刀時(shí)，切削速度可達(dá)600mmin。該機(jī)床甚至可以采用金屬陶瓷滾刀和硬質(zhì)合金滾刀時(shí)不使用冷卻液(干滾)。雖然采用金屬陶瓷滾刀，價(jià)格比較昂貴，但是效率的提高，重磨刀具費(fèi)用的下降等影響，當(dāng)加工一批零件后，每個(gè)零件的實(shí)際滾切費(fèi)

28、用與高速鋼滾刀滾切相比，反而下降了40，每件加工時(shí)間縮短了30。,40,4.6 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,,,2新型珩齒、剃齒和磨齒機(jī),利用珩齒加工技術(shù)能使齒面上形成微小的、肉眼看不到的對(duì)角線痕跡可以很好地保存潤滑油、減小噪聲、延長(zhǎng)齒輪壽命、抵抗齒面產(chǎn)生點(diǎn)蝕，并減小輪齒中的應(yīng)力和增加齒輪的傳動(dòng)扭矩。德國Hurth公司生產(chǎn)的ZH250數(shù)控珩齒機(jī)，最大可加工直徑為250mm、齒寬100mm的齒輪。,在插齒機(jī)方面，新型的插齒機(jī)效率也極其之高，SigmaPool公司生產(chǎn)的Rapidl5插齒機(jī)，插齒刀行程可達(dá)每分鐘3000次，還可進(jìn)行輪齒的倒圓角，這在一般的加工中是一個(gè)分開的工序。,41,4.6 齒輪制造

29、技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,,,在該機(jī)床上，外齒輪工件與內(nèi)齒輪珩輪交叉一個(gè)角度嚙合，并一起旋轉(zhuǎn)，但兩個(gè)工件主軸的配合能使嚙合點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)很復(fù)雜的球面擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，利用多軸控制的數(shù)控系統(tǒng)使工件與刀具的每一個(gè)接觸點(diǎn)產(chǎn)生最佳的接觸性能。即使采用較粗的珩輪，仍能獲得較小的表面粗糙度。這臺(tái)機(jī)床的另一優(yōu)點(diǎn)是可以采用大面積的內(nèi)珩輪，既可增大使用范圍，又可提高在珩輪兩次修整之間的產(chǎn)量。 Hurth公司已研制出一種新的能進(jìn)行硬剃齒機(jī)床，使用該公司的ZS240數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)5軸控制，進(jìn)行新的球面剃齒方法。該方法的基本原理是采用一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的剃齒刀對(duì)安裝在頂尖中旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行剃齒，這樣可實(shí)現(xiàn)切入式剃齒，提高了效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)給工

30、件和剃齒刀齒面幾何形狀的設(shè)計(jì)提供靈活性。,42,4.6 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,,,Oerlikon公司新開發(fā)的Opal420型和Opal800型數(shù)控磨齒機(jī)，磨削最大外徑分別為 500mm和1000mm；齒寬分別為330mm和630mm的齒輪。這兩臺(tái)機(jī)床可磨出4級(jí)以上精度的齒輪，其獨(dú)特的軟件可在斜齒輪上磨出無變形的鼓形齒，而且各種砂輪都可在這兩種機(jī)床上使用。在這兩臺(tái)機(jī)床上裝有砂輪修整器，還可在機(jī)床上進(jìn)行齒距、導(dǎo)程和齒形的測(cè)量。,43,第4章齒輪加工機(jī)床小結(jié),4.1 概 述 4.2 滾齒機(jī) 4.3 YC3180型滾齒機(jī) 4.4 傳動(dòng)鏈換置器官的布置 4.5 其它類型齒輪加工機(jī)床,44,第4章齒輪

31、加工機(jī)床小結(jié)(4.1),4.1 概 述 4.1.1 齒輪加工機(jī)床的加工原理 1成形法 2展成法 4.1.2 齒輪加工機(jī)床的類型 圓柱齒輪和圓錐齒輪加工機(jī)床兩大類。 圓柱齒輪加工機(jī)床 滾齒機(jī)、插齒機(jī)等。 圓錐齒輪加工機(jī)床 直齒錐齒輪和弧齒錐齒輪加工機(jī)床。 直齒錐齒輪加工機(jī)床 刨齒機(jī)、銑齒機(jī)和拉齒機(jī)等； 弧齒錐齒輪加工機(jī)床 弧齒錐齒輪的銑齒機(jī)和拉齒機(jī)等。 精加工齒輪齒面的機(jī)床有剃齒機(jī)、珩齒機(jī)和磨齒機(jī)等。,45,第4章齒輪加工機(jī)床小結(jié)（4.2）,4.2 滾齒機(jī) 4.2.1 滾齒原理 4.2.2 加工直齒圓柱齒輪 1、滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)鏈 (1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 (2)展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 (3)軸向進(jìn)

32、給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 2滾刀的安裝 4.2.3 加工斜齒圓柱齒輪 1、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理圖 2、滾刀的安裝 3、工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)的方向,46,第4章齒輪加工機(jī)床小結(jié)（4.3）,4.3 YC3180型滾齒機(jī) 4.3.1 機(jī)床的用途及外形 4.3.2 YC3180型滾齒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 2、展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 3、軸向進(jìn)給傳動(dòng)鏈 4、附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 4.3.3 滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)鏈及其換置 1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈2展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈3進(jìn)給傳動(dòng)鏈 4.3.4 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)鏈及其換置 1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 2展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 3進(jìn)給傳動(dòng)鏈 4差動(dòng)傳動(dòng)鏈4.3.5 用徑向進(jìn)給法滾切蝸輪,47,第4章齒

33、輪加工機(jī)床小結(jié)（4.4-4.5）,4.4 傳動(dòng)鏈換置器官的布置 4.4.1 外聯(lián)系傳動(dòng)鏈換置器官 4.4.2 內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈換置器官 4.5 其它類型齒輪加工機(jī)床 4.5.1 插齒機(jī) 1、插齒原理 2、插齒機(jī)的運(yùn)動(dòng) 3、插齒機(jī)的傳動(dòng)原理 4.5.2 圓柱齒輪磨齒機(jī) 1、按成形法工作的磨齒機(jī) 2、按展成法工作的磨齒機(jī) 4.5.3 錐齒輪加工機(jī)床 1、錐齒輪的展成原理 2、弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的傳動(dòng)原理,48,第4章齒輪加工機(jī)床小結(jié)（4.6）,4.6 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向 1新型滾齒機(jī)和插齒機(jī) 2新型珩齒、剃齒和磨齒機(jī),49,第4章齒輪加工機(jī)床討論,4-2 在滾齒機(jī)上加工直齒和斜齒圓柱齒輪分別需要調(diào)

34、整哪幾條傳動(dòng)鏈?畫出傳動(dòng)原理圖，并說明各傳動(dòng)鏈的兩端件及計(jì)算位移是什么? 4-3 滾齒機(jī)上加工直齒和斜齒圓柱齒輪時(shí)，如何確定滾刀刀架板轉(zhuǎn)角度與方向?如板轉(zhuǎn)角度有誤差或方向有誤，將會(huì)產(chǎn)生什么后果? 4-4 滾齒機(jī)上加工斜齒圓柱齒輪時(shí)；工件的展成運(yùn)動(dòng)(B12)和附加運(yùn)動(dòng)(B22)的方向如何確定? 以YC3180型滾齒機(jī)為例，說明在使用中如何檢查這兩種運(yùn)動(dòng)方向是否正確?,50,第4章齒輪加工機(jī)床討論,4-5 在滾齒機(jī)上加工一對(duì)斜齒輪時(shí)，當(dāng)一個(gè)齒輪加工完成后，再加工另一個(gè)齒輪前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行哪些掛輪計(jì)算和機(jī)床調(diào)整工作? 4-6 在其他條件不變，而只改變下列某一條件的情況下，滾齒機(jī)上哪些傳動(dòng)鏈的換向機(jī)構(gòu)應(yīng)變向

35、：(1)由滾切右旋齒改變?yōu)闈L切左旋齒；(2)由逆銑滾齒改為順銑滾齒(改變軸向進(jìn)給方向)；(3)由使用右旋滾刀改變?yōu)樽笮凉L刀；(4)由加工直齒齒輪改變?yōu)榧庸ば饼X齒輪,51,第4章齒輪加工機(jī)床討論,4-7 在YC3180滾齒機(jī)上加工直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪，在初次滾切完畢后，是否可以采用快速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)刀架返回，再滾切第二次?齒形會(huì)有何影響? 為什么?,52,第4章齒輪加工機(jī)床討論,53,4-8 在YC3180型滾齒機(jī)上，采用單頭右旋滾刀，滾刀螺旋升角 ，滾刀直徑為55mm，切削速度V22mmin，軸向進(jìn)給量取flmm，加工斜齒圓柱齒輪，螺旋方向右旋，螺旋角 ，模數(shù) mn2mm，8級(jí)精度。 要求： (1)畫圖表示滾刀安裝角、刀架扳動(dòng)方向，滾刀和工件的運(yùn)動(dòng)方向。 (2)列出加工時(shí)各傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)平衡式，確定其掛輪齒數(shù)。,第4章齒輪加工機(jī)床討論,,,54,第4章齒輪加工機(jī)床討論,4-9 根據(jù)YC3180型滾齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖(見圖4-9)，回答下列問題： (1)寫出該機(jī)床的傳動(dòng)路線表達(dá)式； (2)推導(dǎo)展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈及附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈換置機(jī)構(gòu)ix、iy的換置公式。,