第四章 齿轮加工机床

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运动平衡式 ：
换置式：
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选取主轴转速注意事项：
根据工艺要求，选定切速V(米/分)后，再由选用的滚刀直
径D在主运动挂轮诺模图上选定n值，然后根据n值，计算出 实际使用的V（米/分）。V=nπ D 应当注意，选定n后，根据n/Z工件≤5.5转/分验算，这样选 的目的，是为了减少工作台分度蜗轮磨损，提高其寿命。
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三、滚切斜齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮，端面齿廓是渐开线；但齿宽方向不是 直线，而是螺旋线。
斜齿圆柱齿轮
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1、滚切斜齿圆柱齿轮时机床的运动 加工斜齿圆柱齿轮也需要两个运动：一个是产生渐开线
(母线)的展成运动；另一个是产生螺旋线(导线)的运动
前者与加工直齿齿轮时相同；后者则有所不同。 加工直齿圆柱齿轮时，进给运动是直线运动，是一个简 单运动。加工斜齿圆柱齿轮时，进给运动是螺旋运动， 是一个复合运动。
用展成法形成渐开线 (母线)，需要一个复合的成形运动 ，这个运动需要一条内联系传动链(展成运动链)和一条外 联系传动链(主运动链)。展成运动链中存在的传动关系是 ：当滚刀转过一个齿时，工件也转过一个齿，也就是说滚 刀转过1/K转（K为滚刀头数）时，工件应转过1/Z转（Z为 工件齿数）。 用相切法形成直线，需要两个简单的成形运动。一个是滚 刀的旋转，与展成法成形运动的一部分——B11重合；另 一个是直线运动。需要一条外联系传动链(进给传动链)。
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进给传动链
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进给传动链
运动平衡式
换置式
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4、差动链 末端件 ：滚刀架和工件 计算位移 ： T(刀架轴向移动)——±1(工件)
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差动链
运动平衡式 其中，i合成=2 换置式 •
因展成链换置式为 即：
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因此可得： 换置式
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三、用径向进给法滚切蜗轮 主运动链和展成链与滚切直齿齿轮时相同。
15)合并起来，在点6输出，传给工件。
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（2）滚齿机方案
滚齿机是根据滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图设计的。
因为： 滚齿机既可用来加工直齿，又可用来加工斜齿圆
柱齿轮。 当滚切直齿圆柱齿轮时，就将差动传动链断开(换置机构 不挂挂轮)，并把合成机构通过结构固定成为一个如同联 轴器的整体。
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（3）滚齿机传动原理图
用右旋滚刀时，刀架向下移动螺旋线导程T，工件应多转( 右旋齿轮)或少转 (左旋齿轮)1转。
(2)差动链（附加传动链）
刀架沿工件轴向的移动和工件的附加转动之间应保证严格 、准确的传动比。
因此，应在刀架与工件之间建立内联系传动链。它连接刀
架移动A21和工件的附加转动B22，以保证当刀架直线移动距 离为螺旋线的一个导程T时，工件的附加转动为一转。这一 传动联系称为差动链。
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2、展成运动传动链 末端件 ：滚刀和工件
计算位移 ：1/K(滚刀)——1／Z(工件) 或者 1(滚刀)——K／Z(工件)
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运动平衡式 ：
பைடு நூலகம்
加工直齿圆柱齿轮时，传动比 i合成 = 1； 加工斜齿圆柱齿轮时，传动比 i合成 = -1；
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换置式 ：
e、f是一对“结构性挂轮”根据被加工齿轮 齿数选取。（使机床结构紧凑） • 当z=21～161时，取e=f=42，
第三节 YC3180型滚齿机
一、机床的用途及特点 能加工的工件最大直径为800mm，最大模数为10mm，最小 齿数为8。 除具备普通滚齿机的全部功能外，还可采用硬质合金滚刀 对已淬硬的高硬度(50～60HRC)齿面齿轮进行半精铣或精 铣，以部分地取代磨齿（以滚代磨）。 机床的主电动机功率较大，机床的刚度和抗振性要求也较
• 当z=8～20时 ，取e=56，f=28， • 当Z>161时，取e=28，f=56，
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“结构性挂轮”e/f是用来调整挂轮传动比数 值的，使挂轮传动比的分子，分母相差倍数 不致过大。 根据Z，按机床上所列的表格（在机床挂轮 旁），选取挂轮e/f、a/b、c/d。
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3、进给传动链 末端件 ：工作台和滚刀架 计算位移 ： 1(工作台)——f(滚刀架) f的数值是根据齿坯材料，齿面光洁度，加工精度，铣削 方式（顺铣或逆铣）等选定的。 在机床标牌上提供了与f对应的手柄位置,不必计算。
其他齿数，就有误差，加工出来的齿形是近似的。
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（2）成形法加工齿轮的特点 精度不高
生产率也较低（每加工完一齿均需分度）
可以用通用机床(如普通铣床)加工。 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。
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2、展成法
展成法加工齿轮应用齿轮啮合原理进行加工。切齿过程中 ，模拟某种齿轮副的啮合过程，把其中的一个做成刀具来 加工另外一个毛坯。
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3、径向切入运动
由于插齿刀立即径向切入工件至全齿深，会因切削 负荷过大而损坏刀具和工件。工件应逐渐地向插齿 刀（或插齿刀向工件）作径向切人运动。
根据工件的材料、模数、精度等条件，可采用一次
、两次和三次径向切入至全齿深的径向切入方法。 径向进给量的大小，用插齿刀每次往复行程中工件 或刀具径向切入的距离表示，其单位为 mm ／往复行 程。
展成运动链：滚刀—4—5—i合成—6—7—ix—8—9—工件
（i合成 =±1，滚直齿+1,滚斜齿-1） 主运动链 ：电动机—1—2—iv—3—4—滚刀 进给传动链 ：工件—9—10—if—11—12—刀架升降丝杠 差动链：丝杠—12—13—iy—14—15—i合成—6—7—ix—8 —9—工件 （i合成 = 2）
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当被加工的斜齿轮是左旋（右旋）与滚刀右旋（左旋）时， 安装角δ =β +ω （β —被加工齿轮的螺旋角；ω —滚刀的螺旋升角）
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（3）滚刀的安装小结
滚齿加工相当于一对交错轴的螺旋传动，两齿轮相啮合时 轮齿的齿向必须保持一致；则安装角 δ =β ±ω

螺旋线方向相同时取“—” ； 螺旋线方向相反时取“+”； 加工直齿时，β =0，则δ =ω
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2、传动原理图
展成运动链：滚刀—4—5 — ix—6—7—工件 主运动链 ：电动机—1—2—iv—3—4—滚刀 进给传动链 ：工件—7—8—if—9—10—刀架升降丝杠 差动链：丝杠—10—11—iy—12—7—工件
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（1）运动合成 合成机构把来自滚刀的运动(点5)和来自刀架的运动(点
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高。
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二、机床传动系统分析
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传动系统分析步骤： 确定末端件→计算位移n（确定位移）→列平衡
式（列出关于计算位移/转速的方程）→计算换置式
（由平衡式变换出换置机构传动比） 1．主运动传动链
末端件 ：电动机——滚刀
计算位移 ：1500r／min (电动机)——n(滚刀转速)
刃，那就是齿轮形插齿刀。
插齿机同样是按展成法加工圆柱齿轮的。
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一、插齿所需的运动
1、展成运动
展成运动——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。
展成运动可以被分解成两部分：插齿刀的
旋转B11和工件的旋转B12。
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2、主运动
插齿刀的上下往复运动A2是一个简单的成 形运动，用以形成轮齿齿面的导线——直 线。
进给为床身溜板连同工作台和后立柱在床身的导轨上作水
平的径向进给。 工件的径向进给运动是由手动得到的。
第四节
传动链换置器官的布置
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一、外联系传动链换置器官布置
如果外联系传动链与内联系传动链有公用段，则 外联系传动链的换置器官不得布置于公用段内。
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二、内联系传动链换置器官布置
内联系传动 链换置气官
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1、成形法
用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。
• 母线：渐开线，由成形法形成，因而不需表面成形运动。 • 导线：直线， 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B1和铣刀沿齿坯的轴向移动 A2。 • 辅助运动：齿坯作分度运动。
（盘形齿轮铣刀）
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加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣刀。
第二节 滚齿机的运动分析
滚齿机主要用于滚切直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮。 一、滚齿原理 滚齿加工是根据齿轮啮合原理来加工齿轮轮齿的。
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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齿来。
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二、滚切直齿圆柱齿轮 1、用滚刀加工直齿圆柱齿轮必须具有以下两个运动：
换置式
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方案三：ix在 合成机构的 输出端，iy在 合成机构的 输入端
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方案三：
ixc只有整数K和z,可以完全没 有计算误差；iyc中没有Z，故在 加工完一个再加工另一个相啮合 的齿轮时，iy不需改变。(模数同)
展成链的计算与方案1相似 换置式 差动链的运动平衡式
换置式
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第五节 插齿机的运动分析


形成渐开线(母线):展成运动(B11，B12)
形成导线:滚刀沿工件轴线的移动(A2)
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2、传动原理图 展成运动链：滚刀—4—5—ix—6—7—工件 主运动链 ：电动机—1—2—iv—3—4—滚刀 进给传动链 ：工件—7—8—if—9—10—刀架升降丝杠
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综上所述，滚切直齿齿轮时，用展成法和相切法加工 轮齿的齿面。
这个螺旋运动可分解为两部分，滚刀架的直线运动A21和
工作台的旋转运动B22（附加运动、附加传动链）。
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(1)附加转动 滚切斜齿圆柱齿轮时，工作台要同时完成B12和B22两种旋
转运动，故B22常称为附加转动 。
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用右旋滚刀，刀架向下移动时：切削右旋齿轮，工件应比
切直齿时多转一些；切左旋齿轮，则应少转一些 。
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方案一：ix和iy
均在合成机构
的输入端
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方案一：
iya与齿轮齿数z 有关
展成链的运动平衡式
换置式 差动链的运动平衡式
换置式
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方案二：ix在
合成机构的输
入端，iy在合
成机构的输出
端
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方案二：
ixb中有sinβ无理数因子 不便于调速
差动链计算与方案1相似 换置式 展成链的运动平衡式
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（1）用展成法加工齿轮的优点 只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的 齿轮。 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。
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三、齿轮加工机床的类型
分圆柱齿轮加工机床、锥齿轮加工机床两大类 。
圆柱齿轮加工机床：滚齿机、插齿机等 直齿锥齿轮加工机床： （刨齿机、铣齿机、拉齿机等） 锥齿轮加工机床 曲线齿轮加工机床： （加工各种不同曲线齿锥 齿轮的铣齿机和拉齿机等） 精加工齿轮齿面的机床有研齿机、剃齿机和磨齿机等。
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四、滚刀的安装 滚刀的安装角：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，滚刀轴线与被切齿轮端面 之间应倾斜一个角度δ。 加工直齿圆柱齿轮： 安装角δ=ω
1.
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2、加工斜齿圆柱齿轮： 当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线都是右旋（左旋）时， 安装角δ =β -ω （β ：被加工齿轮的螺旋角；ω ：滚刀的螺旋升角）
用成形刨刀在刨床上刨齿。 在插床上插齿。
指状齿轮铣刀加工齿轮
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（1）成形齿轮铣刀 齿轮的齿廓形状，决定于基圆直径 d基 =mZcos .即使齿轮
的模数和压力角相同，齿数不一样，齿形不一样。
采用8把一套或15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制造。用来切
第四章 齿轮加工机床
本章主要内容
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4-1、工作原理和分类 4-2、滚齿机的运动分析（重点） 4-3、YC3180型滚齿机（难点） 4-4、传动链换置器官的布置 4-5、插齿机的运动分析
第一节 工作原理和分类
一、齿轮的加工方法
加工精度不高的齿轮：铸造、锻造、热轧、冲压。 加工精密齿轮：切削加工。 二、切削齿轮的方法 按形成轮齿的原理，切削齿轮的方法分为两大类： 成形法和展成法
常用的圆柱齿轮加工机床: 滚齿机 插齿机 插齿机主要用于: 加工直齿圆柱齿轮 特别是内齿轮和多联齿轮
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插齿原理
插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的相互啮合。
其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具——插齿刀
。它的模数和压力角与被加工齿轮相同。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