18J 2.4.3 Y3150E型滚齿机讲解
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由机床运动分析已知，滚切直齿轮时需要三 条传动链：主运动传动链，展成运动传动链和 垂直进给传动链。
①主运动传动链（换置器官为）
a) 确定末端件：住电动——滚刀主轴 b) 计算位移：
（电动机） n电 r/min—— （滚刀）n刀 r/min
c) 列运动平衡式：
1430
115 165
21 42
0.011-1729与0.011-1731相近，得41×73 37×83，
即a2=41、b2=37、c2=73、d2=83。 实际传动比uy=41×73/37×83=0.974601107 误差为0.051459322。
①满足2个运动合成运动加工情况，通过合 成（差动）机构实现合成运动的合成，通过长 齿和短齿离合器实现两种直齿和斜齿论的加工。
u变
A B
28 28
28 28
28 28
20 80
n刀
r/min
式中，A/B分别为：24/48、36/36、48/24；
三联滑移齿轮的变速比分别为：27/43、31/39、 35/35。
表2.12 A／B
Y3150E型滚齿机的滚刀主轴的转速
24／48
36／36
48／24
27／
40
43
的机床称为齿轮加工机床。
2.圆柱齿轮轮齿的齿形有
等型；
齿长方向形状有
等；齿轮的轮体有
等。
3.加工齿形方法有哪些？
4.滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时，主传动链控
制了
运动的
参数；范成运动链控制
了
运动的
参数； 轴向进给链控制
了
运动的
参数；差动链控
制了 运动的 参数。
5.加工齿数为31、模数为3的齿轮，试调整机床。
②为了使轴向进给运动平衡方程式中消去π 因子，轴向采用了模数制丝杠，使调整计算方 便。这也为机器设计提供了一种典型思路。
（4）刀架快速移动传动链
刀架轴向快速移动主要用于调整机床，使刀具 快速接近或退回工件切削起始点位置。在滚切 斜齿轮时，当加工工件需采用几次吃刀（分粗、 精加工），在每次加工后，要将滚刀快退回起 始位置，滚刀应按螺旋线轨迹退回，以免出现 “乱扣”，在初件试切时，调整螺旋方向，即 a2、b2、c2、d2挂轮中是否需要加介轮。
98、100。
a c 24k 24 4 5 4 6 20 24
ux b d
z工
63 5 7 4 9 35 36
若被加工齿轮的齿数在机床所带挂轮齿数中 没有，需要从上列齿轮中选择合适的齿数，一般 采用公约数分解的形式，通过试凑的方法选择合 适的挂轮。
若被Baidu Nhomakorabea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
20、20、23、24、24、25、26、30、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、82、85、86、89、90、92、94、95、97、
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，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。
差动传动链（换置器官为）的调整计算如下： a) 决定末端件：滚刀架——工作台心轴 b) 计算位移：T mm（刀架垂直移动）——l r（工件） c) 列运动平衡式：
精n加刀 工 1时00的d0e主vc 轴转10速1000=012209r/m9in2。r / min
由表5-13得，粗加工时的主轴转速取80 r/min，精加工 时取100 r/min。为了刀具寿命，要取接近的较小一级转速。
②展成运动传动链
a) 确定末端件： 滚刀——工作台心轴 b) 计算位移：滚刀转 1 r——工件转 K/Z工 r c) 列运动平衡方程式：
上次课程内容回顾 2.4齿轮加工机床
2.4.1齿轮加工机床的工作原理和分类 2.4.2 滚齿机的运动分析
本次课程内容介绍 2.4.3 Y3150E型滚齿机
2.4.3 Y3150E型滚齿机
（1）滚齿机的用途、布局和技术参数
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，可用手动 径向进给法滚切蜗轮，加工齿轮的精度为7～9 级。
u变
31／ 39
50
35／
63
35
80
160
100
200
125
250
滑移齿轮与交换齿轮组合实现变速，其特点是结构简单、操作 不够方便，一般用于不经常变速的场合。
问题：我们介绍了几种变速形式？分别适合什么场合？并结合 具体机床说明。
例1 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，试确定滚刀主轴的转速。
当5≤ Z工 ≤20时，取e=48，f=24；
k
当21≤
Z工 k
≤142时，取e=36，f=36；
当143≤Zk工 时，取e=24，f=48。
例2，已知滚刀的头数k=1，模数m=3mm，齿轮 的齿数z工件=63，模数m=3mm，试确定展成挂轮a、 b、c、d的齿数。
解：随Y3150E型滚齿机带的挂轮齿数分别为：
当刀架快速退回时，主电动机运动与否均可。 因为它与快速电动机分属两个不同的独立运动。
（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。
在Y3150E型滚齿机上，径向进给为床身溜板连同 工作台和后立柱在床身导轨上水平移动。径向进给行 程较短，但对行程终点要求较高（影响齿厚），一般 用摇动手柄来实现。床身右端的液压缸和活塞用于在 加工完毕后使工件快速退离滚刀，以便装卸工件。
（ 6 ） Y3150E 型滚齿机窜刀 机构
1.用来加工
例 3 ， 已 知 被 加 工 齿 轮 的 齿 数 z 工 件 =63 ， 模 数 mn=3mm，螺旋角β=20°，试确定差动挂轮a2、 b2、c2、d2的齿数。
解：由
uy
a2 b2
c2 d2
9 sin
m法 k
9 sin 20 31
1.02606043
lg1.02606043=0.01112939 ， 查 对 数 挂 轮 表
刀具心轴直径22、27、32mm； 工件心轴直径30mm； 主电机 1430r/min； 4kW 外形尺寸2439×1272×1770mm
（2）滚切直齿圆柱齿轮的传动链分析计算
滚齿机是一种运动较复杂的机床，机床的传 动系统也比较复杂。在进行传动链分析时，首 先根据机床的传动原理图各条传动链的传动路 线和相互关系，然后根据机床的传动系统图一 条一条的进行分析，分析每条传动链实现其功 能采用的机构，进行传动链的运动参数调整计 算分析。分析步骤包括：找两端件；确定两末 端件间的计算位移；列出运动平衡式；由运动 平衡式导出换置公式。
T
3
25 2
2 25
a2 b2
c2 d2
36 72
u合
e f
ux
1 72
1
m端
m法
cos
T m端 Z I T m法 Z I
tan
sin
u合 2
d) 导出换置公式：
uy
a2 b2
c2 d2
9 sin
m法 k
图2.67 螺旋线的展开图
若第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组公差要求相同，可标注为7H-K；若不同，则分别标注为7（运动准确性）7（运动平稳性）-7（载荷分布均匀性）-H（齿 厚上偏差）-K（齿厚下偏差） GB10095-1988。 未加说明的，加工时的精度等级按第Ⅱ组公差 要求进行。
图2.65 Y3150E型滚齿机
Y3150E型滚齿机的主要技术参数为： 最大加工工件直径为500mm； 最大加工工件宽度为250mm； 最大加工工件模数为8mm； 最小加工工件齿数 Zmin=5×k（k为滚刀头数）； 刀具最大直径160mm；最大长度160mm；
根据手册查齿轮与花键加工切削用量，进给 量f=2.1～2.7mm/r.
结合表2.13，粗加工进给量取f=2.50 mm/r； 精加工取f=0.87 mm/r。
（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动链分析计算
从运动分析可知，滚切斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱 齿轮的差别在于增加一条差动传动链。这条传动 链要完成齿槽的螺旋线形成，其它传动链与滚切 直齿齿轮时的相同。
4.00
例3 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，试确定滚刀架的进给量f 。
解 ： 根 据 齿 轮 加 工 工 艺 守 则 （ JB/9168.91998），进给量在0.5～5.0mm/r范围内选择。
80 28 28 28 42
eac 1 k
1 20 28 28 28 56
u合
f
bd
72
Z工
d) 导出换置公式
ux
a c bd
f e
24k Z工
式中，u合为合成机构的传动比，滚切直齿轮时。
u合 1
a c f 24k
ux
bd
e
Z工
e、f是一对“结构性挂轮”，根据被加工齿 轮齿数选取，用值来调整的数值，它使的分子、 分母相差倍数不致于过大。
a1 b1
23 69
u进
2 25
3
f
mm/ r
u进
表2.13
Y3150E型滚齿机的a1进／给b1量f （mm/ r） 26/52 32/46 46/32 52/26
30／54 0.4
0.56
1.16
1.6
39／45 0.63
0.87
1.80
2.50
49／35 1.00
1.41
2.90
ux
a b
c d
24 k z工
24 45
20 20
24 45
或（24/24-24/ 45）。有多种答案
③轴向进给传动链
a) 确定末端件：工作台心轴——滚刀架
b) 计算位移：1 r（工作台）——f mm (刀架垂直进给)
c) 列运动u进 平衡式：
1 72 2 39 1 25 39
解：根据齿轮加工工艺守则（JB/9168.9-1998），切削
速度vc在15～40m/min范围内选择。根据查手册的“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；粗加工的切削速度 vc=29m/min；精加工的切削速度vc=38m/min。
①主运动传动链（换置器官为）
a) 确定末端件：住电动——滚刀主轴 b) 计算位移：
（电动机） n电 r/min—— （滚刀）n刀 r/min
c) 列运动平衡式：
1430
115 165
21 42
0.011-1729与0.011-1731相近，得41×73 37×83，
即a2=41、b2=37、c2=73、d2=83。 实际传动比uy=41×73/37×83=0.974601107 误差为0.051459322。
①满足2个运动合成运动加工情况，通过合 成（差动）机构实现合成运动的合成，通过长 齿和短齿离合器实现两种直齿和斜齿论的加工。
u变
A B
28 28
28 28
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n刀
r/min
式中，A/B分别为：24/48、36/36、48/24；
三联滑移齿轮的变速比分别为：27/43、31/39、 35/35。
表2.12 A／B
Y3150E型滚齿机的滚刀主轴的转速
24／48
36／36
48／24
27／
40
43
的机床称为齿轮加工机床。
2.圆柱齿轮轮齿的齿形有
等型；
齿长方向形状有
等；齿轮的轮体有
等。
3.加工齿形方法有哪些？
4.滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时，主传动链控
制了
运动的
参数；范成运动链控制
了
运动的
参数； 轴向进给链控制
了
运动的
参数；差动链控
制了 运动的 参数。
5.加工齿数为31、模数为3的齿轮，试调整机床。
②为了使轴向进给运动平衡方程式中消去π 因子，轴向采用了模数制丝杠，使调整计算方 便。这也为机器设计提供了一种典型思路。
（4）刀架快速移动传动链
刀架轴向快速移动主要用于调整机床，使刀具 快速接近或退回工件切削起始点位置。在滚切 斜齿轮时，当加工工件需采用几次吃刀（分粗、 精加工），在每次加工后，要将滚刀快退回起 始位置，滚刀应按螺旋线轨迹退回，以免出现 “乱扣”，在初件试切时，调整螺旋方向，即 a2、b2、c2、d2挂轮中是否需要加介轮。
98、100。
a c 24k 24 4 5 4 6 20 24
ux b d
z工
63 5 7 4 9 35 36
若被加工齿轮的齿数在机床所带挂轮齿数中 没有，需要从上列齿轮中选择合适的齿数，一般 采用公约数分解的形式，通过试凑的方法选择合 适的挂轮。
若被Baidu Nhomakorabea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
20、20、23、24、24、25、26、30、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、82、85、86、89、90、92、94、95、97、
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，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。
差动传动链（换置器官为）的调整计算如下： a) 决定末端件：滚刀架——工作台心轴 b) 计算位移：T mm（刀架垂直移动）——l r（工件） c) 列运动平衡式：
精n加刀 工 1时00的d0e主vc 轴转10速1000=012209r/m9in2。r / min
由表5-13得，粗加工时的主轴转速取80 r/min，精加工 时取100 r/min。为了刀具寿命，要取接近的较小一级转速。
②展成运动传动链
a) 确定末端件： 滚刀——工作台心轴 b) 计算位移：滚刀转 1 r——工件转 K/Z工 r c) 列运动平衡方程式：
上次课程内容回顾 2.4齿轮加工机床
2.4.1齿轮加工机床的工作原理和分类 2.4.2 滚齿机的运动分析
本次课程内容介绍 2.4.3 Y3150E型滚齿机
2.4.3 Y3150E型滚齿机
（1）滚齿机的用途、布局和技术参数
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，可用手动 径向进给法滚切蜗轮，加工齿轮的精度为7～9 级。
u变
31／ 39
50
35／
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100
200
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滑移齿轮与交换齿轮组合实现变速，其特点是结构简单、操作 不够方便，一般用于不经常变速的场合。
问题：我们介绍了几种变速形式？分别适合什么场合？并结合 具体机床说明。
例1 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，试确定滚刀主轴的转速。
当5≤ Z工 ≤20时，取e=48，f=24；
k
当21≤
Z工 k
≤142时，取e=36，f=36；
当143≤Zk工 时，取e=24，f=48。
例2，已知滚刀的头数k=1，模数m=3mm，齿轮 的齿数z工件=63，模数m=3mm，试确定展成挂轮a、 b、c、d的齿数。
解：随Y3150E型滚齿机带的挂轮齿数分别为：
当刀架快速退回时，主电动机运动与否均可。 因为它与快速电动机分属两个不同的独立运动。
（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。
在Y3150E型滚齿机上，径向进给为床身溜板连同 工作台和后立柱在床身导轨上水平移动。径向进给行 程较短，但对行程终点要求较高（影响齿厚），一般 用摇动手柄来实现。床身右端的液压缸和活塞用于在 加工完毕后使工件快速退离滚刀，以便装卸工件。
（ 6 ） Y3150E 型滚齿机窜刀 机构
1.用来加工
例 3 ， 已 知 被 加 工 齿 轮 的 齿 数 z 工 件 =63 ， 模 数 mn=3mm，螺旋角β=20°，试确定差动挂轮a2、 b2、c2、d2的齿数。
解：由
uy
a2 b2
c2 d2
9 sin
m法 k
9 sin 20 31
1.02606043
lg1.02606043=0.01112939 ， 查 对 数 挂 轮 表
刀具心轴直径22、27、32mm； 工件心轴直径30mm； 主电机 1430r/min； 4kW 外形尺寸2439×1272×1770mm
（2）滚切直齿圆柱齿轮的传动链分析计算
滚齿机是一种运动较复杂的机床，机床的传 动系统也比较复杂。在进行传动链分析时，首 先根据机床的传动原理图各条传动链的传动路 线和相互关系，然后根据机床的传动系统图一 条一条的进行分析，分析每条传动链实现其功 能采用的机构，进行传动链的运动参数调整计 算分析。分析步骤包括：找两端件；确定两末 端件间的计算位移；列出运动平衡式；由运动 平衡式导出换置公式。
T
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u合
e f
ux
1 72
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m法
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d) 导出换置公式：
uy
a2 b2
c2 d2
9 sin
m法 k
图2.67 螺旋线的展开图
若第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组公差要求相同，可标注为7H-K；若不同，则分别标注为7（运动准确性）7（运动平稳性）-7（载荷分布均匀性）-H（齿 厚上偏差）-K（齿厚下偏差） GB10095-1988。 未加说明的，加工时的精度等级按第Ⅱ组公差 要求进行。
图2.65 Y3150E型滚齿机
Y3150E型滚齿机的主要技术参数为： 最大加工工件直径为500mm； 最大加工工件宽度为250mm； 最大加工工件模数为8mm； 最小加工工件齿数 Zmin=5×k（k为滚刀头数）； 刀具最大直径160mm；最大长度160mm；
根据手册查齿轮与花键加工切削用量，进给 量f=2.1～2.7mm/r.
结合表2.13，粗加工进给量取f=2.50 mm/r； 精加工取f=0.87 mm/r。
（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动链分析计算
从运动分析可知，滚切斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱 齿轮的差别在于增加一条差动传动链。这条传动 链要完成齿槽的螺旋线形成，其它传动链与滚切 直齿齿轮时的相同。
4.00
例3 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，试确定滚刀架的进给量f 。
解 ： 根 据 齿 轮 加 工 工 艺 守 则 （ JB/9168.91998），进给量在0.5～5.0mm/r范围内选择。
80 28 28 28 42
eac 1 k
1 20 28 28 28 56
u合
f
bd
72
Z工
d) 导出换置公式
ux
a c bd
f e
24k Z工
式中，u合为合成机构的传动比，滚切直齿轮时。
u合 1
a c f 24k
ux
bd
e
Z工
e、f是一对“结构性挂轮”，根据被加工齿 轮齿数选取，用值来调整的数值，它使的分子、 分母相差倍数不致于过大。
a1 b1
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u进
2 25
3
f
mm/ r
u进
表2.13
Y3150E型滚齿机的a1进／给b1量f （mm/ r） 26/52 32/46 46/32 52/26
30／54 0.4
0.56
1.16
1.6
39／45 0.63
0.87
1.80
2.50
49／35 1.00
1.41
2.90
ux
a b
c d
24 k z工
24 45
20 20
24 45
或（24/24-24/ 45）。有多种答案
③轴向进给传动链
a) 确定末端件：工作台心轴——滚刀架
b) 计算位移：1 r（工作台）——f mm (刀架垂直进给)
c) 列运动u进 平衡式：
1 72 2 39 1 25 39
解：根据齿轮加工工艺守则（JB/9168.9-1998），切削
速度vc在15～40m/min范围内选择。根据查手册的“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；粗加工的切削速度 vc=29m/min；精加工的切削速度vc=38m/min。