第四章齿轮加工机床方法原理结构
滚齿机
展成运动： 工件旋转运动与滚刀旋转运动配合 螺旋轨迹运动： 工件旋转运动与滚刀刀架直线进给运动配合
展成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹 运动的附加运动B22同时进行的，所以加工 时工件的旋转运动是两个运动合成，为使工 件同时接受两个运动而不发生矛盾，需在传 动系统中配置运动合成机构 合成。
2）、展成运动传动链
nc A = B 125 × u gv
实际工作中， 、 、 实际工作中，A、B、ugv查机床说明书中的专用表格 来选取。 来选取。
4）.轴向进给传动链 ） 轴向进给传动链 （1）两端件的计算位移 ） 工作台（每转）－－滚刀架 （ 工作台（每转）－－滚刀架f（mm) ）－－滚刀架 （2）传动平衡式 ）
滚切斜齿的传动原理：
滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图
展成运动、主运动以及轴向进给运动传动链与加工直齿圆柱 齿轮时相同。 附加运动传动链： 刀架(滚刀移动A21)一12—13一uy一14—15一[合成]一6—7 一u。一8—9一工作台(工件附加转动B22) ，以保证刀架沿工 件轴线方向移动一个螺旋线导程L时，工件附加转1转，形成 螺旋线齿线。（内联系传动链）
4、刀架快速移动的传动路线 快速电动机可使刀架作快速升降运动，以便调整刀架位 置及在进给前后实现快进和快退。此外，在加工斜齿圆柱齿 轮时，起动快速电动机，可经附加运动传动链传动工作台旋 转，以便检查工作台附加运动的方向是否正确。 刀架快速移动的传动路线： 快速电动机一3/26一M3一2/25一XⅪ(刀架轴向进给丝杠)
任务一：齿轮加工机床概述 任务二： Y3150E型滚齿机 任务三：其他齿轮加工机床
任务一、齿轮加工机床概述
一、齿轮加工机床概述
用来加工齿轮轮齿表面的机床
1.1、齿轮轮齿表面成形方法：
齿轮加工机床
k——滚刀头数，Z——工件齿数
1. 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
• 根据表面成形原理，加工直齿圆柱齿轮时的成形运动应包括： 形成渐开线齿廓(母线)的运动 形成直线形齿线(导线)的运动。
• 渐开线齿廓由范成法形成，靠滚刀旋转运动B11和工件旋转运动B12组成的复合成形运动—— 范成运动实现。这时一条内联传动链；
2. 范成法(展成法)
• 范成法: 利用齿轮的啮合原理 • 把齿轮啮合副(齿条--齿轮、齿轮——齿轮)中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强制
刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。
展成法加工齿轮
• 范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关 • 每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮。 • 加工精度和生产率一般比较高 • 应用广泛
如图所示, 滚刀沿工件轴线方向，由位 置1运动至位置2为趋近运动α； 由位置2至3为轴向切入运动c；由位 置3至4为进给运动f； 由位置4至1为返回运动α'。
2. 加工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
斜齿圆柱齿轮端面上的齿廓是渐开线， 而在轮齿齿长方向，看起来是一条倾斜的 直线，但实际上是一条螺旋线
齿轮加工机床
本章目的
• 学习齿轮加工机床的用途、分类、加工方法； • 掌握滚齿机的加工原理、传动原理及运动分析； • 了解滚刀安装角的调整、运动方向的确定。
• 滚齿机的传动原理
重点与难点
第一节 概 述
• 加工齿轮轮齿的机床 • 齿轮传动应用广泛，齿轮传动在圆周速度和传动精度等方面的要求越来越高，促进了齿轮加
• 合成机构作用：将两个运动合成，使其不发生矛盾
齿轮齿形加工方法
3）剃齿 剃齿是由剃齿刀带动工件自由转动并模拟一对 螺旋齿轮做双面无侧隙啮合的过程，剃齿刀与 工件的轴线交错成一定角度。剃齿常用于未淬 火圆柱齿轮的精加工，生产效率很高，是软齿 面精加工最常见的加工方法之一。
4）珩齿 珩齿是一种用于加工淬硬齿面的齿轮精加工方法 ，工作时珩磨轮与工件之间的相对运动关系与剃 齿相同，所不同的是作为切削工具的珩磨轮是用 金刚砂磨料加入环氧树脂等材料作结合剂浇铸或 热压而成的塑料齿轮。
滚齿原理 a)滚齿运动 b)齿廓范成过程
Y3150E型滚齿机的外形如图所示，滚刀 装在滚刀刀杆4上作旋转运动；滚刀刀架3既 可沿立柱2上的导轨做上下直线移动，还可 绕自己水平轴线转位，以调整滚刀和工件间 的相对位置，使它们相当于一对轴线交叉的 螺旋齿轮啮合；工件装在心轴7上随工作台9 一起转动：后立柱8可以同工作台一起做水 平方向移动，以适应不同直径工件的需要以 及在用径向进给法切削蜗轮时作进给运动。
5）磨齿
磨齿加工的主要特点是：加工精度高，一般条件 下加工精度可达IT4～6级，由于采用强制啮合方 式，不仅修正误差的能力强，而且可以加工表面 硬度很高的齿轮。
范成法磨齿
2.展成法
用展成法加工齿轮时，齿轮表面的渐开线用展 成法形成，展成法具有较高的生产效率和加工 精度。齿轮加工机床绝大多数采用展成法。 1）滚齿
滚齿加工的原理为模拟一对交错轴斜齿轮 副啮合滚动的过程。将其中的一个齿轮的齿数 减少到一个或几个，轮齿的螺旋倾角很大，就 成了蜗杆 。再将蜗杆开槽并铲背，就成了齿 轮滚刀 。当机床使滚刀和工件严格地按一对 斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动时 ，滚刀就可在工件上连续不断地切出齿来。
齿轮齿形的加工 齿轮加工机床的工作原理
1.成形法 是使用切削刃形状与被切齿 轮的齿槽形状完全相符的成形刀具切出齿 轮的方法。这种方法制造出来的齿轮精度 较低，只能用于低速的齿轮传动，常见的 有铣齿等方法,可在普通铣床上加工。
金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机运动分析
功用：滚切直齿、斜齿圆柱齿轮及蜗轮
一、滚齿原理
p86
金属切削机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机 滚齿机动态传动路线
（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理
滚切直齿圆柱齿轮的传动原金属理切削图机床概论齿轮加工机床
4.2 滚齿机
（一） 加工直齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 1.范成运动
u 作用：将范成运动中工件的旋转运动 和工件的附加运动合成后传到工作台， 使工件获得合成运动。
u 用途：加工斜齿圆柱齿轮、 切向进给法加工蜗轮时。
u 合成机构：圆柱齿轮或锥齿轮行星机 构。
金属切削机床概论齿轮加工机床
u 滚切斜齿圆柱齿轮时，工件的旋转运动是两个运 动的合成：范成运动中的旋转运动B12和螺旋轨迹 运动的附加运动B2 。
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续）
2.范成法
加工方法有：插齿和滚齿 插斜齿
插直齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
渐开线齿轮的切齿原理(续）
2.范成法
滚直齿
动画演示
滚斜齿
金属切削机床概论齿轮加工机床
2）范成法
利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：
滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等
1) 范成运动传动链
u 联系滚刀主轴(B11)和工作台(B12) u 传动路线：“滚刀-4-5-ux-6-7-工件” u 保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运
动关系。 u 换置机构ux用于适应工件齿数和滚刀头
数的变化。 u 内联系传动链，要求传动比数值绝对准
确及滚刀和工件两者的旋转方向互相配 合。
金属切削机床概论齿轮加工机床
见图4－4a.b
详谈齿轮加工方法与加工机床
详谈齿轮加工方法与加工机床齿轮加工机床圆柱齿轮：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、磨齿机成形法加工齿轮及滚齿二、滚齿机（一）滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程（二）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。
1.加工直齿圆柱齿轮时的运动分析内传动链为：滚刀—4—5—u x —6—7—齿坯u x 为啮合运动传动比。
（3）进给运动A 2 齿坯—7—8—u f —9—10—刀架升降，u f 为进给运动传动比。
（2）展成运动滚刀旋转运动B 11 1/K转(1齿) 齿坯旋转运动B 12 1/ z 转(1齿) （1）主运动B 11 电机—1—2—u v —3—4—滚刀u v 为主运动传动比。
齿轮加工机床广泛应用汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。
齿轮加工机床加工各种圆柱齿轮、锥齿轮其他带齿零件齿部机床。
齿轮加工机床品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮小型机床，加工十几米直径齿轮大型机床，还有大量生产用高效机床加工精密齿轮高精度机床。
齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床锥齿轮加工机床两大类。
圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。
常用有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。
齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床大型齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。
圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。
常用的有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。
大型齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。
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齿轮加工方法
当加工模数大于8mm的齿轮时，采用指状铣刀进行加工。
铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床进行。
铣削时工作台偏转一个角度，使其等于齿轮的螺旋角β，工件在随工作台进给的同时，由分度头带动作附加旋转一形成螺旋齿槽。
齿轮加工的关键是齿面加工。
目前，齿面加工的主要方法是刀具切削加工和齿轮磨削加工。
前者由于加工效率高，加工精度较高，因而是目前广泛采用的齿面加工方法。
后者主要用于齿面的精加工，效率一般比较低。
按照加工原理，齿面加工可以分为成形法和展成法两大类。
成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。
成形铣削一般在普通铣床上进行。
点击动画能帮助你进一步理解。
铣削时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一个齿，再加工另一个齿槽，依次加工出所有齿槽。
展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮副（齿条-齿轮或齿轮-齿轮）中的一个制作为刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。
下面以滚齿加工为例加以进一步说明。
在滚齿机上滚齿加工的过程，相当于一对交错轴斜齿轮互相啮合运动的过程，如图所示，只是其中一个斜齿轮的齿数极少，且分度圆上的螺旋升角也很小，所以它便成为如图所示的蜗杆。
再将蜗杆开槽并铲背、淬火、刃磨，便成为齿轮滚刀如图中的齿轮滚刀。
一般齿轮滚刀的法向截形状近似齿条形状，如图所示，因此，当齿轮滚刀按给定的切削速度转动时，它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条，当这个假想齿条与被切齿轮按一定传动比作啮合运动时，便在轮坯上逐渐切出渐开线的齿形。
齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成。
用展成法加工齿轮，可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，且加工精度和生产率也较高，因此各种齿轮加工机床广泛应用这种加工方法，如滚齿机、插齿机、剃齿机等。
此外，多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理进行加工的。
齿轮加工
滚齿是齿轮加工中应用最广泛的一种。机床多数是立式布置的， 滚齿是齿轮加工中应用最广泛的一种。机床多数是立式布置的， 用于加工直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮；也有卧式布置的， 用于加工直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮；也有卧式布置的，用 于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、 于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械制造业中加工轴齿轮、 花键轴和链轮等。 花键轴和链轮等。
锥形砂轮磨齿 锥形砂轮磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的， 锥形砂轮磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的，它所 用的砂轮截面形状是按照齿条的齿廓修整的。 用的砂轮截面形状是按照齿条的齿廓修整的。当砂轮按切削速度旋 并沿工件导线方向作直线往复运动时， 转，并沿工件导线方向作直线往复运动时，砂轮两侧锥面的母线就 形成了假想齿条的一个齿廓。加工时， 形成了假想齿条的一个齿廓。加工时，被磨削齿轮在假想齿条上滚 当被磨削齿轮转动一个齿的同时， 动，当被磨削齿轮转动一个齿的同时，其轴心线移动一个齿距的距 便可磨出工件上一个轮齿一侧的齿面。经多次分度， 离，便可磨出工件上一个轮齿一侧的齿面。经多次分度，才能磨出 工件上全部轮齿齿面。 工件上全部轮齿齿面。
珩齿的原理与剃齿完全相同．只不过不是剃齿刀， 珩齿的原理与剃齿完全相同．只不过不是剃齿刀，而用珩磨 珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的， 轮，珩磨轮是用磨料与环氧树脂等浇铸或热压而成的，具有很高齿 形精度的“螺旋齿轮” 当它以很高的速度带动工件旋转时． 形精度的“螺旋齿轮”；当它以很高的速度带动工件旋转时．就能 在工件齿面上切除一层很薄的金属． 在工件齿面上切除一层很薄的金属．从而降低齿面粗糙度珩齿对齿 形精度改善不大，主要用于减小热处理后齿面的粗糙度值。 形精度改善不大，主要用于减小热处理后齿面的粗糙度值。
齿轮加工机床工作原理
齿轮加工机床工作原理轮加工机床的种类繁多，构成各异，加工方法也各不相同，但就其加工原理来说，可分为成形法和范成法（展成法）两类。
（一）成形法加工齿轮成形法加工齿轮时，采用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮，即所用刀具的切削刃形状与被切削齿轮的齿槽形状相吻合。
例如，在铣床上使用具有渐开线齿形的盘形铣刀或指状铣刀铣削齿轮。
齿轮轮齿的表面是渐开线柱面。
由于形成母线（渐开线）的方法采用成形法，机床形成母线时不需要运动。
形成导线（直线）的方法是相切法。
因此机床需要两个成形运动：一个是铣刀的旋转B，一个是铣刀沿齿坯的轴向移动A。
铣完一个齿轮后，铣刀返回原位，齿坯作分度运动——转过360º/Z（Z 是被加工齿轮的齿数），然后再铣下一个齿槽，直至全部齿被铣削完毕。
采用成形法加工时，通常采用单齿廓成形刀具加工齿轮，其优点是机床较简单，可以利用通用机床加工；缺点是对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具。
在实际生产中，为了减少成形刀具的数量，每一种模数通常只配有8把刀具，各自适应一定的齿数范围，因而加工出来的齿形是近似的，存在不同程度的齿形误差，加工精度较低；而且，每加工完一个齿槽后，工件需周期性地分度一次，生产率低。
因此，用单齿廓成形刀具加工齿轮的方法，通常多用于修配行业或单件小批生产且加工精度要求不高的齿轮。
用多齿廓成形刀具加工齿轮时，在一个工作循环中即可加工出全部齿槽。
例如，用齿轮拉刀或齿轮推刀加工内齿轮和外齿轮。
采用这种成形刀具，可得到较高的加工精度和生产率，但要求刀具有较高的制造精度且刀具结构复杂。
此外，每套刀具只能加工一种模数和齿数的齿轮，所以机床也必须是特殊结构的，因而加工成本较高，仅适用于大批量生产。
（二）范成法加工齿轮范成法（展成法）加工齿轮应用齿轮啮合的原理。
在切齿过程中，模拟齿轮副的啮合过程，把其中的一个齿轮特化为刀具，强制刀具和工件作严格的啮合运动，由刀具切削刃的位置连续变化范成出齿廓。
第四章 机械加工齿轮加工专用机床
(2)查表，选挂轮a=30， b=46， c=25，d=70
a c 30 25 24 1 b d 46 70 103 1/ 25 可知z0 103 1/ 25
(3)按轴向进给量标称值查表
uf a1 32 49 uXVII-XVIII b1 46 35
附加运动传动链的特点 （1）附加运动传动链的精度，决定着螺旋角的精度。 在配挂轮的时候，先配范成挂轮，再配附加挂轮。对于8级 精度的齿轮，精确到小数点后4位，对于7级精度的齿轮， 精确到小数点后5位。
a2 c2 sin uy 9 b2 d 2 mn k
（2）附加运动传动链中齿数被抵消掉，说明不同齿数 的齿轮可共用附加运动挂轮，这时螺旋角误差也是相同的， 可以获得良好的啮合。 同一台滚齿机生 产的齿轮螺旋角 的系统误差相同 （3）导程L含有π，与丝杆中的π 抵消，使计算简便。 （4）左旋和右旋，是靠加惰轮实现的。
(四) 滚齿机的运动合成机构
滚齿机所用的运动合成机构通常是圆柱齿轮或锥齿轮 行星机构。
行星架空套 在轴X上
行星架固定 在轴X上
行星机构计算
i
H X-IX
z1 z2 a nX nH nIX nH z2 a z3
nX nH 1 nIX nH
nX 2nH nIX
滚齿加工刀具叫做滚刀，滚刀是理论上应由螺旋角接 近90度的斜齿轮开槽得到，但这种刀具难于加工得到，一 般用阿基米得蜗杆代替。
参与啮合齿的截面
视频
滚刀的旋转在截面上相当于齿条的移动，毛坯与这个 假想的齿条啮合，将齿形切出。
螺旋角=0°
螺旋角=11.3°
螺旋角=45°
04_机床概论_齿轮加工机床
滚齿机
滚齿原理—模拟一对螺旋齿轮啮合过程
齿数减少、螺旋 角增大成为蜗杆 蜗杆开槽、铲背 成为齿轮滚刀
滚齿加工是依照交错轴螺旋齿轮啮合原理进行的。机床使滚刀 和工件保持一对螺旋齿轮副啮合关系作相对旋转运动时，就可 在工件上滚切出具有渐开线齿廓的齿槽。
滚齿成形运动是滚刀旋 转运动和工件旋转运动 组成的复合运动。再加 上滚刀沿工件轴线垂直 方向的进给运动，就可 切出整个齿长。
4
齿轮加工方法与加工机床
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。 在插床上插齿。
5
齿轮加工方法与加工机床
（1）成形齿轮铣刀
齿轮的齿廓形状，决定于基圆直径d基=mZCOSα.即使齿轮 的模数和压力角相同，不同的齿数，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。用来切其 他齿数，就有误差，加工出来的齿形是近似的。
6
齿轮加工方法与加工机床
（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。
7
齿轮加工方法与加工机床
展成法
刀刃为一条切削线，但形状与发生线不吻合，刀具与工件作展 成运动，发生线是切削刃各瞬时位置的的包络线。 此发生线需 要一个独立的成形运动 ，刀工共同完成。
26
工件转1 r→刀架移动mm
（ （ 4 2 3 ）滚斜齿轮时的差动链 ）展成运动传动链 ）进给传动链 刀架移动 L→ 工件转± 1r 工件转 滚刀转 1 1r→ r→ 工件转 刀架移动 K/z mm r L × 1/(3π) 25/2 × 2/25 1 × 1 80/20 72/1 ×× 28/28 2/25 × × 39/39 28/28 × aa b c2 /d2 × 36/72 ×e i合成 × × 28/28 /b × 42/56 23/69 × × i合成 iⅩⅡ× /f 2/1 2× —ⅩⅢ 1×
齿轮的加工方法课件
加工齿轮时，刀具顶刃切出齿根圆，而侧刃切出渐开线 齿廓。至于圆弧角刀刃，则切出轮齿根部非渐开线齿廓， 称为过渡曲线。
)十三 .用标准齿条型刀具切制标准齿轮3—加工标准齿轮
首先根据被切齿轮的基本参数选择相应的刀具，并将轮坯的外 圆按被切齿轮的齿顶圆直径预先加工好。范成切削标准齿轮时，应 使刀具的分度线和轮坯的分度圆相切。
十 .齿条插刀2 — 加工特点
由于齿条插刀的齿廓为直线，比齿轮插刀制造容易，精度高 但因为齿条插刀长度有限，每次移动全长后要求复位，所以生产 效率低。
十一.滚刀的加工原理
滚刀是蜗杆形状的铣刀，它的纵剖面为具有直线齿廓的 齿条，当滚刀转动时，相当于齿条在移动，按范成原理加工 齿轮，它们的包络线形成被切齿轮的渐开线齿廓。
九 .齿轮插刀加工过程4 - 让刀运动
为防止退刀时刀具与齿 坯发生摩擦，损伤已切好 的齿面，在插刀退刀时， 齿坯需要有一个让刀运动。
十 .齿条插刀1 一 刀具和原理
当齿轮插刀的齿数增至无穷多时，其基圆半径变为无穷大， 渐开线齿廓为直线齿廓，齿轮插刀便变为齿条插刀。其加工原理 与齿轮插刀切削齿轮相同。用齿条插刀加工所得的轮齿齿廓也为 刀刃在各个位置的包络线 。
仿形法的特点是所采用的刀具在其轴剖面内刀刃的形状和被 切齿轮的齿槽形状相同。
二 .仿形法的加工流程
用盘状铣刀在万能铣床上加工齿廓。铣刀绕本身轴线旋转， 同时齿坯沿齿轮轴线方向移动，铣完一齿槽后，齿坯退回原来 位置， 用分度头将齿坯转过360/z, 再继续铣削。加工大模数 齿轮时 (m≥8mm), 需用指状铣刀。
齿轮的加工方法很多，如铸造法、冲压法、热轧法、切 削法等。其中最常用的还是切削加工。
按切削齿廓的原理不同，可分为仿形法和范成法。
数控车床加工齿轮的原理
数控车床加工齿轮的原理数控车床是一种自动化机械设备，通过计算机控制来实现精密加工。
齿轮是一种常见的机械传动元件，其加工过程需要高精度和高平滑度。
本文将从数控车床的基本原理、加工参数设定、刀具选择和加工流程等方面，详细介绍数控车床加工齿轮的原理。
首先，数控车床加工齿轮的原理基于数控系统的指令执行。
数控系统包括硬件和软件两部分，其中硬件主要由计算机、数控装置、伺服系统、驱动装置和执行装置等组成，软件则是通过编程来控制机床的运动和加工过程。
数控车床能够根据预先设定的程序，自动完成齿轮的加工过程。
在数控车床加工齿轮前，首先需要设定一些加工参数。
这些参数包括齿轮模数、齿数、分度圆直径、啮合角、齿顶高、齿根高等。
通过这些参数，数控系统能够计算出齿轮表面的加工轨迹，并将其转化为对应的数控代码。
在加工过程中，刀具的选择也是至关重要的。
一般情况下，齿轮加工采用插齿法进行。
数控车床上常用的齿轮刀具有螺旋铣刀、滚刀、切齿刀等。
根据齿轮的材料、模数和齿形要求，选择合适的刀具进行加工。
接下来是加工流程。
首先，在数控车床上安装合适的刀具和夹具，并进行刀具的装夹和测量。
然后，根据预先设定的加工参数，编写数控程序，并加载到数控系统中。
随后，进行初始位置的设定和机床的调整。
最后，启动数控系统，数控车床会按照程序要求，自动进行齿轮的加工。
在加工过程中，数控车床可以实现自动刀具变更、自动测量和自动补偿等功能。
刀具变更可以提高加工效率和加工质量；测量功能可以实时检测加工尺寸，并进行修正；补偿功能可以根据加工过程中的误差进行修正，提高加工精度。
总而言之，数控车床加工齿轮的原理是基于数控系统的控制。
通过设定合适的加工参数、选择适当的刀具并编写数控程序，数控车床能够实现高精度和高平滑度的齿轮加工。
数控车床的自动化特点使得齿轮加工更加高效、稳定和可靠。
随着科技的不断发展，数控车床在齿轮加工领域的应用将会越来越广泛。
齿轮加工
二、机床的传动原理
1、机床传动系统的组成 2、机床的传动原理
1、机床传动系统的组成
传动系统是实现机床加工过程全部成形运动和辅助运动的传动装置的总和。 机床商为了得到所需要的运动，需要通过一系列的传动件把执行件与运动 源、或者把执行件与执行件之间联系起来，称为传动联系。其两端件为执 行件和运动源。 传动链是使执行件与运动源之间或执行件与相关执行件之间保持运动联系的 传动链 一系列顺序排列的传动件。 传动链两端的元件称为末端件。（始端件和末端件） 机床的传动系统就是由各种传动链组成。 传动链则是按照一定的功能要求，依据传动要求构成的。 各种传动链：带传动、定比齿轮副、丝杠 螺母、蜗轮蜗杆、滑移齿轮变速机构、离 合器变速机构、交换齿轮或挂轮架以及各 种电的、液压的、机械的无级变速机构等。
执行件 运动源 传动装置
传动装置将运动和动力从运动源传到执行件之间的连接称为传动联系
一、机床的传动联系
传动装置将运动和动力从运动源传到执行件之间的连接
1、执行件 2、运动源 3、传动装置
1、执行件
机床上最终实现所需运动的部件称为执行件，如主轴，工作台，刀架等。 其作用：带动工件和刀具，使之完成一定形式的运动并保持正确的轨迹。
2、运动源
为执行件的运动提供能量的装置称为运动源。 作用：向运动部分提供动力，也是机床的动力部分。 动力源的类型：交流电动机、伺服电动机、步进电机等。
3、传动装置
1）将运动和动力从运动源传到执行件的装置，称为传动装置。 2）作用：传递运动和动力，实现运动形式、方向、运动量的转换，使执 行件获得一定的运动。 3）传动装置的形式：机械、电气、液压、气动等形式。 4）机械传动装置的组成：带传动、齿轮传动、链传动、蜗轮蜗杆传动、 丝杠螺母传动等机械传动件组成。 5）机械传动机构可分为两类：定比传动机构和换置机构 – 传动比固定不变的传动机构， 称为定比传动机构。如定比齿轮夫、 丝杠螺母机构、蜗轮蜗杆机构等。 – 根据加工要求可以变换传动比和传动方向的传动机构，统称为换 置机构。如挂论变速、滑移齿轮变速、离合器换向等。
齿轮加工机床及切齿刀具概述
齿轮加工机床及切齿刀具概述
1.1齿轮加工机床的工作原理
1．成形法图 8.1 成形法加工齿轮
成形法加工齿轮 所采用的刀具为成形 刀具，其刀刃（切削 刃）形状与被切齿轮 齿槽的截面形状相同， 例如在铣床上用盘形 或指形齿轮铣刀铣削 齿轮见图8.1，在刨床 或插床上用成形刀具 加工齿轮。
齿数 Z 越少，其渐开线曲率越大（曲率半径越小），齿数 Z越多，其渐开线曲率越小，当齿数 Z 达到无穷大时，其渐开 线的曲率半径也变成无穷大，此时渐开线就变成了直线。
表8.1 齿轮铣刀的刀号
刀号
1
2
3
4
加工齿数 范围
12~13
14~1 6
17~20
21~2 5
5 26~34
6
7
35~5 55~13
4
4
8
135以 上
2．展成法 展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即 把齿轮啮合副（齿条一齿轮或齿轮一齿轮）中的一个制 作为刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严 格的啮合运动而展成切出齿廓。
Y3150E型滚齿机
2．圆锥齿轮加工机床 这类机床可分为直齿锥齿轮加工机床和弧齿锥齿轮加 工机床两类。用于加工直齿锥齿轮的机床有锥齿轮刨齿机、 铣齿机、磨齿机等；用于加工弧齿锥齿轮的机床有弧齿锥 齿轮铣齿机、磨齿机等。
金般一套只有八 把，每把铣刀有它规定的铣齿范围见表8.1，铣刀的齿形 曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的，对其他齿数 的齿轮，均存在着不同程度的齿形误差，另外，加工时 分度装置的分度误差，还会引起分齿不均匀，所以其加 工精度不高。此外，这种方法生产率较低，只适用于单 件小批生产一些低速、低精度的齿轮。
1.2齿轮加工机床的类型及其用途
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• 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—
工件—7—8—uf_—9— 10—丝杠）
（二）滚刀的安装
（图
）
第四章齿轮加工机床方法原理结构
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
第四章齿轮加工机床方法原理结构
滚斜齿圆柱齿轮
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/sinβ
4）换置公式：uy = a2/b2 × c2/d2 =6 sinβ/ m法 k
第四章齿轮加工机床方法原理结构
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）———/z+Δ
因此 ux = a/b× c/d = f/e × 24K/Z+Δ
uy=
0.3πΔ/k
f （轴向进给）
第四章齿轮加工机床方法原理结构
齿轮加工录相
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—2 滚齿机运动分析
一、滚齿原理：用 展成法加工齿轮。
过 程 见 图
齿轮
滚刀安装角
第四章齿轮加工机床方法原理结构
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：
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。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—4、其它齿轮加工机床
• 一、插齿机——原理及运动分析
第四章齿轮加工机床方法原理结构
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。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
（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/Z 4）换置公式：ux = a/b × c/d = f/e × 24K/Z
锥 齿 轮 加 工 机 床 （ Bevel gear cutting machine）
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： 第四章齿轮加工机床方法原理结构
刨齿机、铣齿机等；
齿轮机床加工的产品
第四章齿轮加工机床方法原理结构
齿轮加工机床1
第四章齿轮加工机床方法原理结构
齿轮加工机床2
（说明： u合=1， e、f挂轮的选取）
第四章齿轮加工机床方法原理结构
（三）滚切斜齿圆柱齿轮传动链及换置公式
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 ×
换置器官---与传动结构式对应 1、主运动传动链：24/48 24/48 电机—90/176— 28/44 — 36/36 — 33/35 —
32/40 48/24 23/23 —23/23—23/23—20/80—滚刀（B11）
第四章齿轮加工机床方法原理结构
Y3180传动系统图
• 见投影
第四章齿轮加工机床方法原理结构
e/f—a/b—c/d—1/96—工件（B22）
•
第四章齿轮加工机床方法原理结构
4、轴向进给传动链：
工件—96/1—27/36—36/36—1/24— 40/34
34/40
40/20
39/22 40/40
— 30/30 — 30/30 — 25/35 — 35/25 —25/35
20/40
—30/30—2/40——刀架丝杠（T=3π）
四、仿行装置加工齿轮
• 见投影
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—4 、滚齿机传动链换置器官布局分析
• （见图）
第四章齿轮加工机床方法原理结构
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
(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。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
图4—10 插齿原理
(二) 插齿机的运动
第四章 齿轮加工机床 （Gear cutting machine）
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（Cylindrical gear cutting machine）
• 运动分析
传动链
第四章齿轮加工机床方法原理结构
§4—3 YC3180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。
第四章齿轮加工机床方法原理结构
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