第四章齿轮加工机床.pptx

金属切削机床金属切削机床1第一节第一节 工作原理和分类工作原理和分类 一、齿轮的加工方法一、齿轮的加工方法:加工加工精度不高精度不高的齿轮：的齿轮：铸造、锻造、热轧、铸造、锻造、热轧、冲压冲压。加工加工精密精密齿轮：齿轮：切削加工切削加工。金属切削机床金属切削机床2二、切削齿轮的方法二、切削齿轮的方法 按按形成轮齿的原理形成轮齿的原理，切削齿轮的方法分为两，切削齿轮的方法分为两大类：大类：成形法成形法 展成法展成法 金属切削机床金属切削机床1、成形法、成形法 用与被加工齿轮用与被加工齿轮齿槽形状齿槽形状 相同的相同的成形刀具成形刀具切削轮齿。切削轮齿。例例:如图用盘形齿轮铣如图用盘形齿轮铣 刀加工直齿齿轮。刀加工直齿齿轮。母线：母线：渐开线渐开线，由成形法形成，因而不需表面成由成形法形成，因而不需表面成由成形法形成，因而不需表面成由成形法形成，因而不需表面成形运动。形运动。形运动。形运动。导线：导线：直线直线，由相切法形成，需要两个独立的简由相切法形成，需要两个独立的简单成形运动，即盘形齿轮铣刀的旋转单成形运动，即盘形齿轮铣刀的旋转B1B1和铣刀沿和铣刀沿齿坯的轴向移动齿坯的轴向移动A2A2。辅助运动：辅助运动：齿坯作分度运动。齿坯作分度运动。金属切削机床金属切削机床加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣刀。加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣刀。用成形刨刀在刨床上刨齿。用成形刨刀在刨床上刨齿。在插床上插齿。在插床上插齿。金属切削机床金属切削机床（1）成形齿轮铣刀）成形齿轮铣刀 齿轮的齿廓形状，决定于基圆直径齿轮的齿廓形状，决定于基圆直径d基基=mZCOS.即即使使齿轮的模数和压力角相同，不同的齿数，齿形不齿轮的模数和压力角相同，不同的齿数，齿形不一样。一样。采用采用8把一套或把一套或15把一套的齿轮铣刀。每把可切几个把一套的齿轮铣刀。每把可切几个齿数的齿轮。刀具齿形按这个刀号能切的最小齿数齿数的齿轮。刀具齿形按这个刀号能切的最小齿数制造。用来切其他齿数，就有误差，加工出来的齿制造。用来切其他齿数，就有误差，加工出来的齿形是近似的。形是近似的。金属切削机床金属切削机床（2）成形法加工齿轮的特点）成形法加工齿轮的特点 精度不高精度不高 生产率也较低（每加工完一齿均需分度）生产率也较低（每加工完一齿均需分度）可以用通用机床可以用通用机床(如普通铣床如普通铣床)加工。加工。多用于对精度要求不高的修配行业，及重型机器多用于对精度要求不高的修配行业，及重型机器制造业中，以解决大型齿轮加工机床的问题。制造业中，以解决大型齿轮加工机床的问题。金属切削机床金属切削机床 2、展成法、展成法 展成法加工齿轮应用展成法加工齿轮应用齿轮啮合的原理进行齿轮啮合的原理进行加工。切齿过程中，加工。切齿过程中，模拟模拟某种某种齿轮副的啮齿轮副的啮合过程合过程，把其中的一，把其中的一个做成刀具来加工另个做成刀具来加工另外一个。外一个。金属切削机床金属切削机床（1）用展成法加工齿轮的优点：）用展成法加工齿轮的优点：只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的齿轮任意齿数的齿轮。生产率和加工精度也都比较高。生产率和加工精度也都比较高。在齿轮加工中，展成法应用最为广泛。在齿轮加工中，展成法应用最为广泛。金属切削机床金属切削机床 二、齿轮加工机床的类型二、齿轮加工机床的类型 分分圆柱齿轮加工机床圆柱齿轮加工机床、锥齿轮加工机床锥齿轮加工机床两大类两大类。圆柱齿轮加工机床圆柱齿轮加工机床：滚齿机滚齿机、插齿机等插齿机等精加工齿轮齿面的机床精加工齿轮齿面的机床有有研齿机研齿机、剃齿机剃齿机和和磨齿机磨齿机等。等。锥齿轮锥齿轮加工机床加工机床直齿锥齿轮加工机床：直齿锥齿轮加工机床：刨齿机刨齿机、铣齿机铣齿机、拉齿机拉齿机等等曲线齿轮加工机床：曲线齿轮加工机床：加工各种不同曲线齿锥加工各种不同曲线齿锥 齿轮的齿轮的铣齿机铣齿机和和拉齿机拉齿机等等金属切削机床金属切削机床第二节第二节 滚齿机的运动分析滚齿机的运动分析 滚齿机主要用于滚齿机主要用于滚切滚切直齿、斜齿圆柱直齿、斜齿圆柱齿轮齿轮和和蜗轮蜗轮。金属切削机床金属切削机床一、滚齿原理一、滚齿原理滚齿加工是根据滚齿加工是根据展成法原理展成法原理来加工齿轮轮齿的。来加工齿轮轮齿的。当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断地切出系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断地切出齿来。齿来。金属切削机床金属切削机床金属切削机床金属切削机床二、滚切直齿圆柱齿轮二、滚切直齿圆柱齿轮 1、用滚刀加工直齿圆柱、用滚刀加工直齿圆柱齿轮必须具有以下齿轮必须具有以下两两个运动：个运动：形成形成渐开线渐开线(母线母线):展成运动展成运动(B11，B12)形成形成导线导线:滚刀沿工件轴线的移滚刀沿工件轴线的移动动(A2)金属切削机床金属切削机床2、传动原理图、传动原理图展成运动链展成运动链：滚刀：滚刀45ix67工件工件 主运动链主运动链：电动机：电动机12iv34滚刀滚刀 进给传动链进给传动链：工件：工件78if910刀架升刀架升降丝杠降丝杠 金属切削机床金属切削机床金属切削机床金属切削机床综上所述，综上所述，滚切直齿齿轮时，用展成法滚切直齿齿轮时，用展成法和相切法加工轮齿的齿面和相切法加工轮齿的齿面。用用展成法形成渐开线展成法形成渐开线(母线母线)，需要一个复合，需要一个复合的成形运动，这个运动需要一条内联系传动的成形运动，这个运动需要一条内联系传动链链(展成运动链展成运动链)和一条外联系传动链和一条外联系传动链(主运动主运动链链)。用用相切法形成直线相切法形成直线，需要两个简单的成形运，需要两个简单的成形运动。一个是滚刀的旋转，与展成法成形运动动。一个是滚刀的旋转，与展成法成形运动的一部分的一部分B11重合；另一个是直线运动。重合；另一个是直线运动。需要一条外联系传动链需要一条外联系传动链(进给传动链进给传动链)。金属切削机床金属切削机床三、滚切斜齿圆柱齿轮三、滚切斜齿圆柱齿轮l斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮，端面齿廓是渐开线端面齿廓是渐开线；但；但齿长齿长方向方向不是直线，而不是直线，而是螺旋线是螺旋线。金属切削机床金属切削机床1、滚切斜齿圆柱齿轮时滚切斜齿圆柱齿轮时机床的运动机床的运动 加工斜齿圆柱齿轮也需要两个运动：一个是加工斜齿圆柱齿轮也需要两个运动：一个是产生渐开线产生渐开线(母线母线)的展成运动的展成运动；另一个是；另一个是产产生螺旋线生螺旋线(导线导线)的运动的运动。前者与加工直齿齿轮时相同；后者则有所不前者与加工直齿齿轮时相同；后者则有所不同。同。金属切削机床金属切削机床滚切斜齿圆柱齿轮滚切斜齿圆柱齿轮加工加工直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮时，时，进给运动进给运动是是直线运动直线运动，是一个简单运动。加工是一个简单运动。加工斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮时，时，进给运动进给运动是是螺旋运动螺旋运动，是一个复合运动。，是一个复合运动。这个这个螺旋运动螺旋运动可分解为两部分，滚刀架的直可分解为两部分，滚刀架的直线运动线运动A21和工作台的旋转运动和工作台的旋转运动B22。（差动。（差动传动链）传动链）金属切削机床金属切削机床附加转动附加转动 u滚切斜齿圆柱齿滚切斜齿圆柱齿轮时，工作台要轮时，工作台要同时完成同时完成B12和和B22两种旋转运动，两种旋转运动，故故B22常称为常称为附加附加转动转动。金属切削机床金属切削机床附加转动方向附加转动方向金属切削机床金属切削机床附加转动方向附加转动方向用用右旋右旋滚刀，刀架向滚刀，刀架向下下移动时：切削移动时：切削右旋齿右旋齿轮轮，工件应比切直齿时，工件应比切直齿时多转多转一些；切一些；切左旋左旋齿齿轮，则应轮，则应少转少转一些一些。用右旋滚刀时，刀架向下移动螺旋线导程用右旋滚刀时，刀架向下移动螺旋线导程T，工件应多转，工件应多转(右旋齿轮右旋齿轮)或少转或少转(左旋齿轮左旋齿轮)1转。转。金属切削机床金属切削机床差动链差动链（附加传动链）（附加传动链）刀架沿工件轴向的移动和工件的附加转动之刀架沿工件轴向的移动和工件的附加转动之间应保证严格、准确的传动比。间应保证严格、准确的传动比。因此，因此，应在刀架与工件之间建立内联系传动应在刀架与工件之间建立内联系传动链链。它连接刀架移动。它连接刀架移动A21和工件的附加转动和工件的附加转动B22，以保证当刀架直线移动距离为螺旋线的，以保证当刀架直线移动距离为螺旋线的一个导程一个导程T时，工件的附加转动为一转。这一时，工件的附加转动为一转。这一传动联系称为传动联系称为差动链差动链。金属切削机床金属切削机床2、传动原理图、传动原理图主运动链主运动链：电动机：电动机12iv34滚刀滚刀 进给传动链进给传动链：工件：工件78if910刀刀架升降丝杠架升降丝杠 差动链差动链：丝杠：丝杠1011iy127工件工件 展成运动链展成运动链：滚刀滚刀45 ix67工件工件金属切削机床金属切削机床运动合成运动合成合成机构把来合成机构把来自滚刀的运动自滚刀的运动(点点5)和来自刀和来自刀架的运动架的运动(点点15)合并起来，在合并起来，在点点6输出，传给输出，传给工件。工件。金属切削机床金属切削机床滚齿机方案滚齿机方案滚齿机是根据滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理滚齿机是根据滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图设计的图设计的。因为：因为：滚齿机既可用来加工直滚齿机既可用来加工直齿，又可用来加工斜齿圆柱齿轮。齿，又可用来加工斜齿圆柱齿轮。当滚切直齿圆柱齿轮时，就将差动传动链断当滚切直齿圆柱齿轮时，就将差动传动链断开开(换置器官不挂挂轮换置器官不挂挂轮)，并把合成机构通过，并把合成机构通过结构固定成为一个如同联轴器的整体。结构固定成为一个如同联轴器的整体。金属切削机床金属切削机床滚齿机传动原理图滚齿机传动原理图主运动链主运动链：电动机电动机12iv34滚刀滚刀 进给传动链进给传动链：工件工件910if1112刀架升降刀架升降 丝杠丝杠 差动链差动链：丝杠丝杠1213iy1415i合成合成67 ix89工件工件展成运动链展成运动链：滚刀滚刀45 i合成合成67ix89工件工件l i i合成合成 =1=1，滚直齿滚直齿+1,+1,滚斜齿滚斜齿-1-1li i合成合成 =2=2金属切削机床金属切削机床四、滚刀的安装四、滚刀的安装u滚刀的安装角：滚刀的安装角：加工圆柱齿轮时，为了使加工圆柱齿轮时，为了使滚刀刀齿方向与被切齿轮的齿槽方向一致，滚刀刀齿方向与被切齿轮的齿槽方向一致，滚刀轴线与被切齿轮端面之间滚刀轴线与被切齿轮端面之间应倾斜一个应倾斜一个角度角度。1.加工直齿圆柱齿轮：加工直齿圆柱齿轮：安装角安装角=金属切削机床金属切削机床2、加工斜齿圆柱齿轮：、加工斜齿圆柱齿轮：当被加工的斜齿轮与滚当被加工的斜齿轮与滚刀的刀的螺旋线方向相同螺旋线方向相同时，时，安装角安装角=-（：被加工齿轮的螺旋角；：被加工齿轮的螺旋角；：滚刀的螺：滚刀的螺旋升角）旋升角）金属切削机床金属切削机床当被加工的斜齿轮与滚刀的当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反螺旋线方向相反时，时，安装角安装角=+（被加工齿轮的螺旋被加工齿轮的螺旋角；角；滚刀的螺旋升角）滚刀的螺旋升角）金属切削机床金属切削机床滚刀的安装滚刀的安装 小结小结滚齿加工相当于一对交错轴的螺旋传滚齿加工相当于一对交错轴的螺旋传动，两齿轮相啮合时轮齿的齿向必须动，两齿轮相啮合时轮齿的齿向必须保持一致；则安装角保持一致；则安装角=l螺旋线方向相同时取螺旋线方向相同时取“”；l螺旋线方向相反时取螺旋线方向相反时取“+”；l加工直齿时，加工直齿时，=0，则，则=金属切削机床金属切削机床第五节第五节 插齿机的运动分析插齿机的运动分析常用的圆柱齿轮加工机床常用的圆柱齿轮加工机床:滚齿机滚齿机 插齿机插齿机插齿机主要用于插齿机主要用于:加工加工直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮 特别是特别是内齿轮内齿轮和和多联齿轮多联齿轮金属切削机床金属切削机床金属切削机床金属切削机床插齿原理插齿原理插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具插齿刀插齿刀。它。它的模数和压力角与被加工齿轮相的模数和压力角与被加工齿轮相同同。每个齿的渐开线齿部和齿顶上都作成刀。每个齿的渐开线齿部和齿顶上都作成刀具一个顶刃和两个侧刃，那就是齿轮形插齿具一个顶刃和两个侧刃，那就是齿轮形插齿刀。刀。插齿机同样是按插齿机同样是按展成法展成法加工圆柱齿轮的。加工圆柱齿轮的。金属切削机床金属切削机床插齿所需的运动插齿所需的运动 1、展成运动、展成运动展成运动展成运动插齿刀和工件的相对转动是一插齿刀和工件的相对转动是一个复合运动，用以形成渐开线齿廓。个复合运动，用以形成渐开线齿廓。展成运动可以被分解成两部分：插齿刀的旋展成运动可以被分解成两部分：插齿刀的旋转转B11和工件的旋转和工件的旋转B12。金属切削机床金属切削机床2、主运动、主运动 插齿刀的上下往复运动插齿刀的上下往复运动A2是一个简单的成是一个简单的成形运动，用以形成轮齿齿面的导线形运动，用以形成轮齿齿面的导线直直线。线。金属切削机床金属切削机床3、径向切入运动、径向切入运动 由由于于插插齿齿刀刀立立即即径径向向切切人人工工件件至至全全齿齿深深，会会因因切切削削负负荷荷过过大大而而损损坏坏刀刀具具和和工工件件。工工件件应应逐逐渐渐地地向向插插齿齿刀刀（或插齿刀向工件）作径向切人运动。（或插齿刀向工件）作径向切人运动。根根据据工工件件的的材材料料、模模数数、精精度度等等条条件件，可可采采用用一一次次、两次和三次径向切入至全齿深的径向切入方法。两次和三次径向切入至全齿深的径向切入方法。径径向向进进给给量量的的大大小小，用用插插齿齿刀刀每每次次往往复复行行程程中中工工件件或或刀具刀具径向切入的距离径向切入的距离表示，其单位为表示，其单位为mmmm往复行程往复行程。金属切削机床金属切削机床4、让刀运动、让刀运动作作用用：避避免免空空行行程程时时擦擦伤伤工工件件齿齿面面和和减减少少刀刀具具磨磨损损，刀刀具具和和工工件件之之间间应应该该让让开开，使使之之产产生生一一定定间间隙。隙。实实现现方方式式：安安装装工工件件的的工工作作台台移移动动来来实实现现，也也可可由刀具主轴摆动得到。由刀具主轴摆动得到。大大尺尺寸寸及及新新型型号号的的中中、小小尺尺寸寸插插齿齿机机；普普遍遍采采用用刀具主轴摆动来实现让刀运动。刀具主轴摆动来实现让刀运动。金属切削机床金属切削机床2、插齿机的传动原理图、插齿机的传动原理图 主运动链：主运动链：外联系外联系传动链传动链l两末端件：两末端件：电动机电动机偏心轮偏心轮l计算位移：计算位移：n电电n轮轮l传动路线：传动路线：电动机电动机-1-2-iv-3-5-4-偏心轮偏心轮-插齿刀插齿刀 金属切削机床金属切削机床2、插齿机的传动原理图、插齿机的传动原理图 展成链：展成链：内联系传动内联系传动链链l两末端件：两末端件：插齿刀插齿刀工件工件l计算位移：计算位移：插齿刀转插齿刀转1/Z刀刀转转工件转工件转1/Z工工转转l传动路线：传动路线：插齿刀插齿刀-8-9-ix-10-11-工件工件金属切削机床金属切削机床2、插齿机的传动原理图、插齿机的传动原理图 圆周进给运动传动链：圆周进给运动传动链：外联传动链外联传动链l两末端件：两末端件：插刀架插刀架插齿刀插齿刀l计算位移：计算位移：插齿刀往复一次插齿刀往复一次插齿插齿刀在分度圆周上所转过刀在分度圆周上所转过的弧长。的弧长。1S周周/mz刀刀l传动路线：传动路线：插刀架插刀架-偏心轮偏心轮-4-5-6-if-7-8-插齿刀插齿刀 金属切削机床金属切削机床插齿和滚齿的不同点插齿和滚齿的不同点1、滚齿使用蜗杆形刀具。插齿使用齿轮形刀滚齿使用蜗杆形刀具。插齿使用齿轮形刀具，插齿刀端面有前角，齿宽有后角。具，插齿刀端面有前角，齿宽有后角。2、滚齿是利用切削刃的旋转实现运动，因此滚齿是利用切削刃的旋转实现运动，因此是属于铣削的范围。而插齿则是利用切削是属于铣削的范围。而插齿则是利用切削刃的往复直线运动实现主运动，因此，它刃的往复直线运动实现主运动，因此，它是属于刨削的范围。是属于刨削的范围。3、插齿有让刀机构，滚齿则没有。插齿有让刀机构，滚齿则没有。