第四章齿轮加工机床的方法原理结构

第四章齿轮加工机床（Gearcuttingmachine）概述：定义、齿轮形式…….（见样本）（用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床）。§4—1齿轮加工机床的工作原理及分类一、加工方法：1、成形法；2、展成法回顾一章二、齿轮加工机床的分类（一般分为）圆柱齿轮加工机床（Cylindricalgearcuttingmachine）锥齿轮加工机床（Bevelgearcuttingmachine）圆柱齿轮加工机床主要有：滚齿机、插齿机等；锥齿轮加工机床主要有：刨齿机、铣齿机等；齿轮机床加工的产品齿轮加工机床1齿轮加工机床2齿轮加工录相§4—2滚齿机运动分析一、滚齿原理：用展成法加工齿轮。滚刀安装角齿轮过程见图二、滚切直齿圆柱齿轮（一）机床运动分析（图4-3）1、展成运动传动链：滚刀--4--5--ux--6--7--工件2、主运动传动链：电机--1--2--uv--3-4--滚刀3、竖直进给传动链：工件—7—8—uf_—9—10—丝杠）（二）滚刀的安装（图）三、滚斜齿圆柱齿轮–（一）、分析工件附加转动（二）、机床运动分析（合成机构、差动传动链）（三）、滚刀的安装；见图4-22右旋滚刀加工斜齿轮滚斜齿圆柱齿轮•运动分析传动链§4—3YC3180型淬硬滚齿机一、结构组成（见Y3180图）：床身、立柱、刀架、主轴、后立柱、工件心轴、工作台等外形结构，电机、齿轮传动机构、合成机构、离合器等内部机构。二、传动系统分析（一）传动系统图运动分析—传动原理图—传动系统图—传动路线及换置器官---与传动结构式对应1、主运动传动链：24/4824/48电机—90/176—28/44—36/36—33/35—32/4048/2423/23—23/23—23/23—20/80—滚刀（B11）Y3180传动系统图•见投影•2、展成运动传动链：滚刀（B11）80/20—23/23—23/23—23/23—45/45—（合成机构）—e/f—a/b—c/d—1/96—工件（B12）•合成机构：由Z45传入，由分齿挂轮e/f传出，此时u合成=-1。•3、差动传动链：刀架(A21）—40/2—30/30—21/21—a2/b2—c2/d2—24/24—2/40—合成机构—e/f—a/b—c/d—1/96—工件（B22）•4、轴向进给传动链：工件—96/1—27/36—36/36—1/24—40/3434/4040/2039/2240/40—30/30—30/30—25/35—35/25—25/3520/40—30/30—2/40——刀架丝杠（T=3π）（二）滚切直齿圆柱齿轮换置公式四个步骤：1、找末端件2、计算位移3、列平衡方程式4、推导换置公式例：展成运动传动链：1）找末端件：滚刀——工件2）定计算位移：1/K转（刀）—1/Z（件）3）列平衡式1/K×80/20×23/23×23/23×23/23×45/45×u合×e/f×a/b×c/d×1/96=1/Z4）换置公式：ux=a/b×c/d=f/e×24K/Z（说明：u合=1，e、f挂轮的选取）1、展成运动传动链：传动路线、末端件运动关系与滚切直齿相同，但u合=-1，在安装展成运动传动链的分齿挂轮时，可能要选用惰轮。2、差动传动链：1）找末端件刀架————工件2）定计算位移：T（刀架轴向移动）1转（工件）、3）列平衡式：T/3π×40/2×30/30×21/21×a2/b2×c2/d2×24/24×2/40×u合×e/f×a/b×c/d×1/96=1其中：T=πm端z/tgβ，m端=m法/cosβ，所以T=πm法z/sinβ4）换置公式：uy=a2/b2×c2/d2=6sinβ/m法k（三）滚切斜齿圆柱齿轮传动链及换置公式三、滚切齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮由滚刀——————工件——————刀架z/k（r）—————1（r）————f（mm/r）变为z/z+ΔΔ/z+Δ因此ux=a/b×c/d=f/e×24K/Z+Δuy=0.3πΔ/kf（轴向进给）四、仿行装置加工齿轮•见投影§4—4、滚齿机传动链换置器官布局分析•（见图）三、滚刀刀架结构和滚刀的安装调整(一)滚刀刀架的结构滚刀刀架的作用是支承滚刀主轴，并带动安装在主轴上的滚刀作沿工件轴向的进给运动。(二)滚刀安装角的调整滚齿时，为了切出准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的“啮合”位置，即滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽方向一致。§4—4、其它齿轮加工机床•一、插齿机——原理及运动分析一、插齿机插齿机主要用于加工直齿圆柱齿轮，尤其适用于加工在滚齿机上不能加工的内齿轮和多联齿轮。(一)插齿原理插齿刀实质上是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮。图4—10插齿原理(二)插齿机的运动1．主运动2．范成运动3．圆周进给运动4．让刀运动5．径向切入运动(三)插齿机的传动原理图4—11插齿机的传动原理插齿机传动原理•(四)插齿机的布局插齿机按其径向切入运动和径向调位运动的分配方案不同，基本上有两种布局形式：工作台移动式和刀架移动式。二、圆柱齿轮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6级或更高。(一)蜗杆砂轮型磨齿机蜗杆砂轮型磨齿机(二)锥形砂轮型磨齿机(三)双碟形砂轮型磨齿机锥形砂轮型磨齿机双碟形砂轮型磨齿机(四)、磨齿机——原理及运动分析•三、锥齿轮加工机床(一)锥齿轮的范成原理锥齿轮的范成原理三、锥齿轮加工机床•锥齿轮展成法切齿原理及所需运动，用到平面齿轮、平顶齿轮的概念弧齿锥齿轮铣齿机•：包括主运动链、展成运动传动链、进给传动链、分度运动传动链铣齿机摇台与工件对滚弧齿锥齿轮铣齿机•见样本(二)弧齿锥齿轮铣齿机的传动原理圆弧齿锥齿轮铣齿机的传动原理(格里逊)直齿锥齿轮刨齿机•合成机构(补充)本章基本要求一、了解齿轮加工的基本方法：成形法、展成法，以及相应的机床与刀具（成形铣刀、滚刀、插齿刀、磨齿砂轮的特点）；二、重点掌握滚齿机，插齿机，磨齿机的工作原理、传动系统三、了解锥齿轮加工原理，建立平面齿轮、平顶齿轮概念；四、结合传动系统图，会推导圆柱齿轮加工的换置公式，选配挂轮。总结齿轮加工机床及刀具第七节齿轮加工机床及刀具一．齿轮的技术要求1.运动精度：指传递运动的准确性。即要求在齿轮每转一转的范围内的最大转角误差不应超过一定的限度。产生转角误差的主要原因：齿轮的几何偏心、运动偏心以及轮齿分布不均等。2.工作平稳性：指运转平稳，冲击小，振动和噪声低。必须限制齿轮瞬时传动比的变化量。影响工作平稳性的主要因素：齿形误差、基节偏差等。一．齿轮的技术要求3.接触精度：指啮合齿面沿齿高和齿宽的实际接触程度。要求接触齿面上载荷分布的均匀性好，以避免因应力集中造成齿面局部过早磨损。影响接触精度的主要因素：齿向误差、接触线误差、齿形误差等。4.齿侧间隙：指齿轮副啮合轮齿非工作面之间沿法线方向的间隙。其作用在于补偿齿轮的加工误差和安装误差，补偿热变形和防止齿轮卡死。GB10095—88中规定了12个精度等级，其中：1~2级为远景级精度，3~5级为高级精度，6~8级为中级精度，9~12级为低级精度。GB10095—88中规定了三个公差组，分别控制运动精度、平稳性精度及载荷分布均匀性。齿侧间隙是根据工作条件通过选择齿厚极限偏差获得。与齿轮精度没有直接关系。国标中规定了14个齿厚极限偏差，代号为：C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S，其值依次降低。举例：“677HKGB10095—88”表示运动精度为6级，平稳性和接触精度均为7级，齿厚上偏差为H，下偏差为K。“7FLGB10095—88”表示三种精度均为7级，齿厚上偏差为F，下偏差为L。二、铣齿及齿轮铣刀铣齿为成形法加工齿轮的方法齿轮铣刀：盘状齿轮铣刀：m≤8指状齿轮铣刀：m8铣齿的特点：1.成本低；2.生产率低；3.精度低；用于9级以下齿轮的加工。铣齿时，应根据被切齿轮的齿数选出相应刀号的铣刀。三、滚齿机滚齿1.滚齿原理：“根据范成法的原理，模拟一对斜齿园柱齿轮啮合过程”。2、滚刀的结构：3、滚齿的运动：①主运动：滚刀的旋转，以n0表示。传动链：电机-1-2-iv-3-4-滚刀。②分齿运动：维持滚刀与被切齿轮之间的啮合关系。(B11、B12)w0wzknn内传动链：滚刀-4-5-ix-6-7-工件。③轴向进给运动：保证滚刀在齿轮全齿宽上切除齿形。(A2)传动链：工件-7-8-if-9-10-刀架升降丝杠。工件每转一转，滚刀移动的距离。(mm/r)滚切斜齿园柱齿轮：附加运动：产生螺旋线的运动。用来保证工件准确地转一转时，滚刀刚好移动一个工件的螺旋线导程。(B22)4、滚刀的安装：滚刀的等级：滚刀有AAA、AA、A、B、C五个精度等级，AAA级最高，A、B、C为普通级。A级滚刀可加工出8级精度的齿轮，AA级可直接滚切出7级精度的齿轮。5、滚齿机结构：四、插齿机插齿1.插齿原理：“根据范成法的原理，模拟一对园柱齿轮啮合过程”。2、插齿刀结构插齿刀是一个具有不等变位系数并制出前、后角而形成切削刃的高精度齿轮，其渐开线齿形精确。3、插齿机及其运动主运动：插刀的直线往复运动。（str/min）传动链：电机-1-2-iv-3-4-偏心轮-刀具主轴分齿运动：维持插齿刀与被切齿轮之间的啮合关系。内传动链：B11-8-9-ix-10-11-B12工刀刀工zznn径向进给运动：在分齿运动的同时，插齿刀沿工件半径方向的进给运动。当进给到要求深度时，径向进给停止。圆周进给运动：插齿刀的转动。传动链：偏心轮-4-5-6-if-7-8-刀具主轴让刀运动：插齿刀在回程时径向退离工件，切削时复原。五、滚齿与插齿的比较加工精度和齿面粗糙度基本相同，精度为8~7级，Ra值为1.6μm左右。插齿的分齿精度略低于滚齿，而齿形精度高于滚齿。插齿后的齿面粗糙度略优于滚齿。滚齿的生产率高于插齿。加工范围不同。插齿通常用于内齿轮、小间距的多联齿轮等的加工；园柱齿轮、螺旋齿轮、蜗轮、齿轮轴等多由滚齿加工。刨齿：六、齿轮的精加工：1.剃齿：非强制啮合的展成加工。用于未经淬火的齿轮的精加工。精度：7~6级，Ra0.8~0.4主运动：剃齿刀正、反转。轴向进给：工件沿轴向往复进给。径向进给：工件每往复一次，剃齿刀沿工件径向进给一次。六、齿轮的精加工：2.珩齿：用于淬硬后齿轮的精加工，精度7~6级，Ra0.4。原理与剃齿完全相同，所不同的是刀具。典型工艺：滚齿——剃齿——淬火——珩齿六、齿轮的精加工：3.磨齿：成形法：精度6~5级展成法双斜边砂轮磨齿两个碟形砂轮磨齿精度：5~4级六、齿轮的精加工：4.研齿：齿轮光整加工，只降低齿面粗糙度,不能提高齿形精度。Ra1.6~0.2六、先进磨削方法1.高速磨削：2.缓进给，深磨削（强力磨削）：3.砂带磨削：4.宽砂轮、多砂轮磨削：5.低粗糙度磨削：磨削深度达3~30mm，约为普通磨削的100~1000倍。生产率高，磨削质量好。现已成功用于丝杠、齿轮、转子槽等沟槽的以磨代铣加工。砂轮的线速度大于50m/s。目前：国内普遍采用V=50~80m/s国外发达国家已达230m/s经济效益明显，生产率提高30~100%，砂轮耐用度提高0.7~1倍。与普通磨削相比：磨削前，工件表面Ra0.4μm。砂轮需精细修整。进给量0.005~0.025mm/s，V=15~30m/s。