齿轮加工机床及原理

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齿轮加工机床及原理
5.4 齿轮加工机床
5.4.1齿轮加工机床的工作原理和分类 (1)齿轮加工方法 5章录象\滚齿.rm
按轮齿成形原理分两大类: ①成形法
加工精度和生产率较低, 适于单件小批生产。 ②展成法 加工精度和生产率较高, 一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。
(2)齿轮加工机床的类型 (圆柱齿轮加工机床、圆锥齿轮加工机床) 滚齿机、插齿机等;直齿锥齿轮刨齿机、铣齿机、拉齿机 ;弧齿锥齿轮铣齿机。剃齿机、珩齿机、
k 1u4 5uxu6 7u合 u8 9Z 1
差动运动传动链的运动平衡式为:
T tu 1 2 1 3uyu1 4 1 5u合 u8 91
②方案2 展成运动传动链的运动平衡式为:
k 1 u 4 5 u x u 6 7 u 合 u 8 9 u y u 1 1 0 1Z 1
③方案3 差动运动传动链的运动平衡式:
转动B22(产生螺旋线的内传动链) uy按被切齿轮的螺旋角调整
实际上必须用合成机构 把展成运动要求工件转 动B12和差动链要求工件 附加转动B22迭加起来, 然后再传给工作台。
滚齿机是根据滚切斜齿轮 的传动原理设计的。当滚 切直齿轮时,将差动链断 开,并把合成机构固定成 一个整体。
④滚刀的安装 安装角δ取决于滚刀螺 旋升角λ0 、旋向及齿轮 螺旋角β、旋向。 二者同向时δ= β -λ0 ; 二者反向时δ= β+λ0 右旋滚刀如图左旋相反
14 1 13 6 1 4 2 0 5 5 u 2 1 变 B A 2 2 2 2 8 8 2 2 8 8 8 2 8 0 0 n 刀 r/min
d) 导出置换公式:
uv u变BA12n.刀 4583
②展成运动传动链(换置器官为) a) 确定末端件:滚刀——工件 b) 计算位移:滚刀转 1 r——工件转 c) 列运动平衡方程式:
⑤齿坯附加转动的方向 图a)为右旋滚刀切右旋齿 轮,附加转动B22与B12同 向,即比切直齿时多转些。 图b)为右旋滚刀切左旋齿 轮,附加转动B22与B12反向,即比切直齿时少转些。
(4)内联系传动链换置器官布置方案对比分析 图5-83 滚齿机内联系传动链换置器官的布局方案
①方案1 如图5-83a)所示,展成运动传动链的平衡式为:
挂轮a=20、b=35、c=24、d=36就是调整计算的结果,正确的结果还可能有多种。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
(3)根据“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。根据表2.13,在本机床选取粗加工进给量f=2.50 mm/r;精加工进给量
②展成运动 滚刀旋转运动B11 齿坯旋转运动B12
1/K转(1齿) 1/ z 转(1齿)
内传动链为:
滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯 ux为啮合运动传动比。
③垂直进给运动A2 齿坯—7—8—uf—9—10—刀架 升降,uf为进给运动传动比。
(4)滚刀的安装 滚刀螺旋升角为ω(λ0), 加工直齿时,滚刀轴线 与齿坯端面倾斜δ角, 称为安装角。 δ = ω 右旋滚刀如图,左旋相反
磨齿机。
成形法加工齿轮及滚齿
5.4.2 滚齿机的运动分析 (1)滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程
滚齿机运动分析 主运动—滚刀旋转运动; 展成(啮合)运动—齿坯与滚刀按一定速比转动; 进给运动—滚刀沿齿坯轴向运动。
(2)加工直齿圆柱齿轮时的运动分析
①主运动B11 电机—1—2—uv—3—4—滚刀 uv为主运动传动比。
(2) 因为Y3150E型滚齿机备有的挂轮齿数分别为:20、20、23、24、24、25、26、30、 31、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,所以在调整机床展成运动传动链时,选 用的挂轮必须是机床备有的。
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 或用手动径向进给法滚切蜗轮。
最大加工直径为500mm; 最大加工宽度为250mm; 最大加工模数为8mm; 最小齿数 Zmin=5×k(k为滚刀头数);
刀具最大直径160mm; 刀具最大长度160mm。
(2)滚切直齿圆柱齿轮的传动链分析计算 ① 主运动传动链(换置器官为μV) a) 确定末端件:电动机——滚刀 b) 计算位移: r/min(电动机)—— r/min(滚刀) c) 列运动平衡式:
f=0.87 mm/r。
ux
ac2k4242436 b d z 453645

5.4.4 其它齿轮加工机床 (1)插齿机 5章录象\插剃磨齿.rm
应用:加工内齿轮、多联齿轮、扇形齿轮、齿条等。 ① 插齿原理
主运动:插齿刀上下往复运动,插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动; 展成运动:插齿刀与齿坯按一定速比转动; 让刀运动; 径向进给运动;
((43)()滚2进)斜给展齿传成轮动运时链动的传差动动链链 刀工架件滚移转刀动1转rL→1→r刀→工架工件移件转动转±mK1m/rz r L1×1×17/2(8/301π/×2)×02×/22525/8×2/×23892×//322958/28
××a×2a/b12/2b8×1/2×c82/2×d32/4×629/35×66/×7iⅩ2iⅡ合×—成iⅩ×合Ⅲ成e/f ××e/×f2×/a2a/5b/×b××3cπ/cd=/df××11/7/722==K±/z1
差动传动链(换置器官为uy)的调整计算如下: a) 找末端件:刀架——--------------------------工件 b) 计算位移:T mm(刀架垂直移动)——l r(工件) c) 列运算平衡式:
3 T 2 2 5 2 2 5 a b 2 2 d c 2 2 3 7 6 2 u 合 e f u x 7 1 2 1
②插齿机传动原理图
1~4 主传动链
4~8 圆周进给传动链
8~11展成传动链
③Y 5132型插齿机的用途及外形
Y 5132型机床主 要用来粗、精 加工外啮合或 内啮合的直齿 圆柱齿轮、双 联和多联的齿 轮。
图5-91 Y 5132型插齿机
④Y 5132型插齿 机的传动系统图
(2)磨齿机 多用于淬硬齿轮的齿面精加工,6~3级精度。 磨齿机分两大类:成形法磨齿和展成法磨齿
T t u 1 1 2 3 u y u 1 1 4 5 u 合 u 6 7 u x u 8 9 1
方案
展成挂轮传动比ux
1
ux
C1x
k Z
2
ux
C2x
m法k sin
3
ux
C3x
k Z
差动挂轮传动比uy
uy
C1y
sin m法Z
uy
C2y
sin m法Z
uy
C3y
sin km法
从表中可以看出,在展成挂轮传动比ux的换置公式中,方案2的计算式中包含了无理数π、 工件的模数和螺旋角参数,与方案1和方案3相比,选配挂轮传动比较复杂,只能得到近似 值。
根据Y3150E型滚齿机展成运动传动链的调整计算换置公式,将滚刀的头数和被加工齿轮 的齿数代入式中,若被加工齿轮的齿数在机床备有挂轮齿数中没有,可采用公约数分解 的形式进行试凑,直到分解为机床备有的挂轮齿数形式为止,即
u xb a d c2 z工 k4 2 6 4 3 5 4 7 5 4 4 9 63 2 5 0 3 26 4
d) 导出换置公式:
uf
a1 b1
u进0.4f608
(3)滚切斜齿圆柱齿轮的传动链分析计算
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u合成=-1,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。
(3)加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析
①主运动B11 电机—1—2—uv—3—4—滚刀
②展成运动 滚刀旋转运动B11 齿坯旋转运动B12
1/K转(1齿) 1/ z 转(1齿)
内传动链为: 滚刀—4—5—ux—6—7—齿坯
③进给运动A21 齿坯B12—7—8—uf—9—10—A21
④ 附加转动B22 A21—11—uy—12—7—齿坯附加
T m端 ZI tan
在差动链中: d) 导出换置公式:
m端
m法
cos
T m法 ZI sin
u合 2
uy
a2 b2
c2 d2
9sin
m法k
滚刀架的轴向进给丝杠采 用了模数螺纹 (3π),使 平衡式中的π得以消去。
图5-86 螺旋线的展开图 (4)刀架快速移动传动链
刀架快速移动主要用于调整机床、加工时刀具快速接近或退离工件。
粗加工时滚刀的理论转速 精加工时滚刀的理论转速
n刀10 D vc00 110 0 02009 92 r/min。
r/min。 n刀10Dv0c 01100 0 3008121
粗加工时滚刀的理论转速=92 r/min,由表2.12知道,它在机床滚刀主轴转速100和80 r/min之间,为了不降低刀具的耐用度,粗加工时滚刀主轴的转速取80 r/min;精加工时 滚刀的理论转速=121 r/min,在机床滚刀主轴转速125和100 r/min之间,取100 r/min。滚 刀的实际转速选取机床上接近理论转速的较低一级转速。
滚斜滚齿直轮齿时轮,时i合,成u=合成2 =1
(1)主运动传动链
电动机→主轴(滚刀)
1430×Φ115/Φ165×21/42
×iⅡ—Ⅲ × A / B ×28/28 ×28/28 ×28/28×20/80=n刀 iⅡ—Ⅲ —三种传动比; A / B —三种传动比。
(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
k r
Z工
1 8 2 0 0 2 2 8 8 2 2 8 8 2 2 8 8 5 4 u 6 2 合 e f b a d c 7 1 2 Z k 工
滚切直齿轮时 d) 导出换置公式:
u合 1
a c f 24k
ux
bd
e Z工
当5≤ 当21≤ 当143 ≤
பைடு நூலகம்
Z 工 ≤20时,取e=48,f=24; k
解:(1) 根据齿轮加工工艺守则(JB/9168.9-1998),模数在20mm以下,采用粗滚和精滚 各一次,粗切后齿厚留0.50~1.00mm的精滚余量;模数在20mm以上,滚切次数采用粗 滚、半精滚和精滚各一次,粗滚全齿深的70%~80%,半精滚后齿厚留1.00~1.50mm 的精滚余量。根据“齿轮与花键加工切削用量”,粗加工的切削速度vc=29 m/min;精 加工的切削速度vc=38m/min。
在差动挂轮传动比uy的换置公式中,方案1和方案2都与被加工齿轮齿数有关,而方案3无 关,因此,方案3选配差动挂轮传动最简单。
综上所述,方案3最为合理,所以,目前滚齿机传动链的布置形式采用方案3。此方法可 用于机床内联系传动链设计的方案对比分析。
5.4.3 Y3150E滚齿机 (1)滚齿机的用途、布局和技术参数
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。
(6)Y3150E型滚齿机的典型结构
①滚刀的串刀机构 ②主轴轴承间隙调整 ③工作台
Y
E
31 50
型 滚 齿 机 的 滚 刀 箱 及 刀 具 主 轴
例2.6 用高速钢单头滚刀(Ⅱ型)滚切7级精度、表面粗糙度为Ra 2.5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: (1)滚刀主轴的转速; (2)展成挂轮a、b、c、d的齿数; (3)滚刀架的进给量f。
≤142时,取e=36,f=36;
Z工
k 时,取e=24,f=48。
Z工 k
③轴向进给传动链 a) 确定末端件:工作台——刀架 b) 计算位移:1 r(工作台)——f mm (刀架垂直进给) c) 列运动平衡式:
1 7 1 2 2 2 5 3 3 9 9 a b 1 16 2 9 3 u 进 2 2 5 3f mm/ r
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