齿轮加工机床及原理

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
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。
28 28
28 28
28 28
42 56
u合
e f
a b
c d
1 72
k Z工
滚切直齿轮时 u合 1
d) 导出换置公式：
ux
a c bd
f e
24k Z工
当5≤
Z工 k
≤20时，取e=48，f=24；
当21≤ Z工 ≤142时，取e=36，f=36；
k
当143 ≤ Z工 时，取e=24，f=48。
1～4 主传动链
8～11展成传动链
③Y 5132型插齿机的用途及外形
图5-91 Y 5132型插齿机
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。
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
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；
②插齿机传动原理图
4～8 圆周进给传动链
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 72 1
2 39 25 39
a1 b1
23 69
u进
2 3
25
f
mm/ r
d) 导出换置公式：
uf
a1 b1
u进
f
0.4608
（3）滚切斜齿圆柱齿轮的传动链分析计算
（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展成运动
滚刀旋转运动B11 1/K转(1齿)
齿坯旋转运动B12 1/ z 转(1齿) （4）滚刀的安装
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。
1430
115 165
21 42
u变
A B
28 28
28 28
28 28
20 80
n刀
r/min
d) 导出置换公式：
uv
u变
A B
n刀 124.583
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 k r
Z工 c) 列运动平衡方程式：
1
80 20
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
展成法磨齿分： 连续磨齿 (砂轮为蜗杆形) 分度磨齿 (砂轮有碟型、 大平面型、锥 形，利用齿条 和齿轮啮合原 理)
图5-93成形砂轮磨齿的工作原理
插齿、剃齿、磨齿
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
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。
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
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。
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。
（（（43））2）滚进展斜给成齿传运轮动动时链传的动差链动链 工刀滚件架刀转移转1动r1L→r→→刀工工架件件移转转动±Km/1zmrr L11××7182/0(/3/12π×0)××2/2285/×/228×3×92/23/2895/28
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
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：
（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：
1 k
u45
ux
u67
u合
u89
1 Z
差动运动传动链的运动平衡式为：
T t
u1213
uy
u1415 u合
u89
1
②方案2
展成运动传动链的运动平衡式为：
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。
切削速度vc=29 m/min；精加工的切削速度vc=38m/min。
粗加工时滚刀的理论转速 n刀
1000vc D
1000 29 100
92
r/min。
精加工时滚刀的理论转速 n刀
1000vc D
1000 38 121 100
r/min。
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。
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
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。
（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。
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。
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。
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。
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：
T
3
25 2
2 25
a2 b2
c2 d2
36 72
u合
e f
ux
1 72
1
T m端 Z I tan
m端
m法
cos
T m法 Z I sin
在差动链中: d) 导出换置公式：
u合 2
uy
a2 b2
c2 d2
9 sin
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。
1 k
u45
ux
u67
u合
u89
uy
u1011
1 Z
③方案3 差动运动传动链的运动平衡式：
T t u1213 u y u1415 u合 u67 ux u89 1
方案 1 2 3
展成挂轮传动比ux
k ux C1x Z
ux
C2x
m法 k sin
k ux C3x Z
×××aa22/1b8/b2/×21 8×c×22/d342/26×/9536×6×/i7Ⅹi2合Ⅱ成—×Ⅹ×Ⅲi合e成/f （×1××）e/f2a主×//2b运5a××/b动c×3/d传πc=×/动df 1×链/712/=72K=/z±1
滚电滚斜动直齿机齿轮→轮时主时，轴，i合（u成合滚＝成刀2＝）1 1430×Φ115/Φ165×21/42 ×iⅡ—Ⅲ × A / B ×28/28 ×28/28 ×28/28×20/80=n刀
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
a c 24k 24 24 36
ux
bd
z
45 36 45
工
（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
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
ux
a c bd
24 k z工
wenku.baidu.com
24 63
4546 5749
20 35
24 36
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
（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 内传动链为：
1/K转(1齿) 1/ z 转(1齿)