第四节滚齿机插齿机剖析讲解
滚齿机加工原理【详解】
滚齿机加工原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一．滚齿机介绍滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。
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。
二．滚齿加工的工艺特点（1）加工精度高属于展成法的滚齿加工，不存在成形法铣齿的那种齿形曲线理论误差，所以分齿精度高，一般可加工8~7级精度的齿轮。
（2）生产率高滚齿加工属于连续切削，无辅助时间损失，生产率一般比铣齿、插齿高。
（3）一把滚刀可加工模数和压力角与滚刀相同而齿数不同的圆柱齿轮在齿轮齿形加工中，滚齿应用最广泛，它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外，还可以加工蜗轮、花键轴等。
但一般不能加工内齿轮、扇形齿轮和相距很近的双联齿轮。
滚齿适用于单件小批量生产和大批大量生产。
三．滚齿加工原理根据齿轮的成形原理，综合考虑滚切中对机械进给系统跟随性、快速性的要求及改造成本等因素，在保留原普通滚齿机分齿传动链的基础上，按照数控理论中两坐标圆弧插补原理，对机床的刀架垂直进给运动和水平径向进给进行数控化控制改造，实现齿轮加工。
滚齿加工是按照展成法的原理来加工齿轮的。
用滚刀来加工齿轮相当于一对交错轴的螺旋齿轮啮合。
在这对啮合的齿轮副中，一个齿数很少、只有一个或几个，螺旋角很大，就演变成了一个蜗杆状齿轮，为了形成切削刃，在该齿轮垂直于螺旋线的方向上开出容屑槽，磨前、后刀面，形成切削刃和前、后角，于是就变成了滚刀。
第四节滚齿机插齿机剖析
第四节
金属切削机床
滚齿机 插齿机
主要内容
一、概述 二、滚齿原理 三、Y3150E滚齿机 四、插齿机
一、概述
利用专用切削刀具来加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工 机 床，滚齿机和插齿机是最常用的齿轮加工机床。
1、齿轮的分类 2、齿轮加工机床的加工原理 3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法
1、齿轮的分类
齿廓包络形成。
滚齿时成形运动是滚刀的旋转运动和工件旋转运动组成的复合 运动，称为展成运动，加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运 动，可以切出整个齿长。
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理
1、机床的运动和传动原理图 2、滚刀的安装
1、机床的运动和传动原理图
在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看作螺旋角等于零的
（三）机床的主要技术性能
加工工件最大直径 （主参数） 500 mm 工件最大加工宽度 250 mm 工件的最大模数 8 mm 工件的最小齿数 5（Z最小=5K滚刀头数） 滚刀主轴转速 9级 （ 40，50，63，80，100，125，160，200，250 r/min） 滚刀轴向进给量 12级 0.4~4mm/r （ 0.4，0.56，0.63，0.87，1.0，1.16，1.41，1.6，1.8，2.5， 2.9 ，4.0 mm/r） 主电机功率、转速 4KW，1430 r/min
绗齿机，用于淬硬齿轮轮齿表面的光整加工。
二、滚齿原理
（一）滚齿原理
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆ （三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆
（一）滚齿原理
滚齿原理
滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿表面的。 将一对齿轮副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角 增大很多，便成了蜗杆，将其开槽并铲背，即形成齿轮滚刀。迫 使齿轮滚刀和齿轮齿坯按一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动的运动 关系转动，于是，就在齿坯的齿槽上滚切去一薄层金属，渐开线
插齿加工基础知识讲解
切削速度
SE25A
冲 程 速 度 N JO
冲程速度与切削速度
ᎎ齿صSE25A冲程Max1800strɾmin-1 Max130mɾmin-1 ʢ密封件允许速度ʣ
齿轮༩齿轮Ճج础
ʢओ轴伸出长度ʣ ̒ɽ行程距离ʢ̯轴ɿ0QU
̓ɽ工作台倾角 0QU
ʢ加工锥度齿用ʣ
ᶃ刀具和工件的同步转动 ᶄ刀具的往复运动 ᶅ刀具返回时的让刀 ᶆ刀具的切削 ᶇ刀具和工件的位置、冲程距离 ᶈ刀具的夹紧、工件的夹紧、交换等
ᎎ齿ص的结构 结构的变迁
齿轮༩齿轮Ճج础
刀具切削进给 工作台让刀
刀具切削进给 刀头让刀
加工中的问题 出头段差
工件A 工件转动１周中的跳动
齿轮༩齿轮Ճج础
刀具跳动造成工件转动1周 的节距精度不连续。
导程-К͇̼O͇;DTJOЌ
ཐટ֯Ќ
导程-
刀的节圆
К͇̼O͇;D
К͇П%DʹК͇̼O͇;̲DPTЌ
螺旋导轨通用化的研究
ཐટ֯ ˃ 刀齿数 ֎ ܘП 导程
ཐટ֯ ˃ 刀齿数 ֎ ܘП 导程
为单位控制
径向进给速度 圆周进给速度 冲程数
切削阻力主分力
净加工时间(秒)
(b)控制径向进给速度
净加工时间(秒)
(a)径向进给速度不变
齿轮༩齿轮Ճج础
切削开始 切削深度
切削结束
原来的加工方法
原来是Rd切削后,进行圆周 进给.
高圆周进给加工 Rd切削速度是固定的.
将切削过程分为15段,各段 分别使用不同的切削进给速 度,谋求负荷的均衡,以实现 缩短加工时间和延长刀具寿 命的目的.
机械加工技术项目七——滚齿和插齿
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
4.滚刀的合理使用：
务 二
(1)齿轮滚刀的磨损和窜刀 (2)齿轮滚刀螺旋方向的选择 (3)滚刀的刃磨和检验
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
5.滚齿加工常见缺陷及解决方法
务
二
滚齿加工的缺陷见表7-2。
任务一 滚齿加工
任 务 一
（续）
任 务 二
任务一 滚齿加工
任
务
一
任务实施
任
务
任务：齿轮滚齿加工
任务一 滚齿加工
任
务
一
学习目标
1. 认识滚齿加工的机床、原理。
任 务 二
2. 了解滚齿加工的刀具及夹具。
3. 熟悉滚齿加工的缺陷。
任务描述
直齿圆柱齿轮如图7-1 所示。通过本任务的学习将 了解滚齿的工作原理、插齿的工艺特点，认识插齿机的 结构和齿轮加工工艺。
任务一 滚齿加工
任
务
一
知识链接
任
一、滚齿机
务 二
滚齿机多数是立式结构，用来加工直齿或斜齿的外啮合圆柱 齿轮及蜗轮，如图7-2 所示。
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
卧式滚齿机主要用于仪表工业中加工小模数齿轮和齿轮轴、花 务
键轴等，如图7-3 所示。
二
任务一 滚齿加工
任
务
一
任
滚齿加工是依照交错轴螺旋齿轮啮合原理进行的，比较典型 的是Y3150E 普通滚齿机，如图7-4 所示。
任务一任务二任务二插齿加工斜齿插齿刀如图718所示任务一任务二任务二插齿加工人字齿轮插齿刀用于加工无退刀槽的人字齿轮如图719所示任务一任务二任务二插齿加工2
滚齿机和插齿机
滚齿机用滚刀按展成法加工直齿﹑斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。
这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。
普通滚齿机的加工精度为7～6级(JB179-83)高精度滚齿机为4～3级。
最大加工直径达15米。
滚齿机按布局分为立式和卧式两类。
大中型滚齿机多为立式滚齿机小型滚齿机和专用於加工长的轴齿轮的滚齿机皆为卧式。
立式滚齿机又分为工作台移动和立柱移动两种。
立式滚齿机工作时﹐滚刀装在滚刀主轴上﹐由主电动机驱动作旋转运动﹐刀架可沿立柱导轧垂直移动﹐还可绕水平轴线调整一个角度。
工件装在工作台上﹐由分度蜗轮副带动旋转﹐与滚刀的运动一起构成展成运动。
滚切斜齿时﹐差动机构使工件作相应的附加转动。
工作台(或立柱)可沿床身导轧移动﹐以适应不同工件直径和作径向进给。
有的滚齿机的刀架还可沿滚刀轴线方向移动﹐以便用切向进给法加工蜗轮。
大型滚齿机还设有单齿分度机构﹑指形铣刀刀架和加工人字齿轮的差动换向机构等。
插齿机插齿机是使用插齿刀按展成法加工内、外直齿和斜齿圆柱齿轮以及其他齿形件的齿轮加工机床。
主要用于加工多联齿轮和内齿轮，加附件后还可加工齿条。
在插齿机上使用专门刀具还能加工非圆齿轮、不完全齿轮和内外成形表面，如方孔、六角孔、带键轴（键与轴联成一体）等。
加工精度可达7～5级(JB179-83)，最大加工工件直径达12米。
插齿机分立式和卧式两种，前者使用最普遍。
立式插齿机又有刀具让刀和工件让刀两种形式。
高速和大型插齿机用刀具让刀，中小型插齿机一般用工件让刀。
在立式插齿机上，插齿刀装在刀具主轴上，同时作旋转运动和上下往复插削运动；工件装在工作台上，作旋转运动，工作台(或刀架)可横向移动实现径向切入运动。
刀具回程时，刀架向后稍作摆动实现让刀运动（图1 [立式插齿机（刀具让刀）]），或工作台作让刀运动。
加工斜齿轮时，通过装在主轴上的附件（螺旋导轨）使插齿刀随上下运动而作相应的附加转动。
20世纪60年代出现高速插齿机，其主要特点是采用硬质合金插齿刀，刀具主轴的冲程数高达2000次／分；采用静压轴承（见液体静压轴承）和静压滑块；由刀架摆动让刀，以减少冲击。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理插齿机是一种常用于制造齿轮的机械设备，它的工作原理是通过一系列的动作和运动来完成齿轮的加工。
下面将详细介绍插齿机的工作原理。
插齿机主要由机床主体、工作台、插齿刀具、传动系统和控制系统等组成。
1. 机床主体：插齿机的机床主体是整个设备的支撑结构，具有足够的刚性和稳定性，以保证加工过程的精度和稳定性。
2. 工作台：插齿机的工作台是用来固定工件的平台，工件通过夹具或其他固定装置固定在工作台上，以便进行加工。
3. 插齿刀具：插齿机使用的插齿刀具是一种特殊的切削工具，它具有特殊的齿形，可以在工件上切削出齿轮的齿槽。
4. 传动系统：插齿机的传动系统主要由电机、减速器和传动装置组成，通过传动装置将电机的动力传递给插齿刀具，驱动插齿刀具进行切削。
5. 控制系统：插齿机的控制系统主要由电气控制装置和数控系统组成，通过控制系统可以实现对插齿机的各项动作和运动进行精确控制。
插齿机的工作过程如下：1. 工件夹紧：首先，将待加工的工件固定在工作台上，通过夹具或其他固定装置进行夹紧，以保证工件在加工过程中的稳定性。
2. 插齿刀具定位：插齿刀具通过传动系统被带动，定位到工件上需要加工的位置。
3. 切削加工：插齿刀具开始切削工件，根据设定的参数和要求，插齿刀具在工件上切削出齿轮的齿槽。
4. 插齿刀具退刀：当一次切削完成后，插齿刀具会自动退回到初始位置，准备进行下一次切削。
5. 工件移动：在插齿刀具退刀的同时，工件会进行相应的移动，以便进行下一次切削。
6. 重复加工：插齿机会根据设定的参数和要求，重复进行上述步骤，直到完成整个齿轮的加工。
插齿机的工作原理是基于切削加工的原理，通过插齿刀具在工件上的切削运动，将工件上的金属材料去除，形成齿轮的齿槽。
插齿机的精度和稳定性对于齿轮的质量和性能具有重要影响，因此在使用插齿机进行加工时，需要严格控制各项参数和要求，以保证加工出的齿轮满足设计要求。
总结起来，插齿机是一种通过切削加工来制造齿轮的机械设备，它通过插齿刀具在工件上的切削运动，将工件上的金属材料去除，形成齿轮的齿槽。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理插齿机是一种常用的机械设备，主要用于加工齿轮和齿条。
它采用了一种特殊的工作原理，能够高效地完成齿轮的加工任务。
下面将详细介绍插齿机的工作原理。
一、插齿机的基本结构插齿机由机床主体、工作台、传动装置、工作刀具、夹具和控制系统等组成。
其中，机床主体是插齿机的核心部分，用于支撑和固定其他部件，并提供稳定的工作环境。
工作台用于夹持工件，使其能够在加工过程中保持稳定的位置。
传动装置负责驱动工作台和刀具的运动。
工作刀具是插齿机的加工工具，用于切削工件表面，形成齿轮的齿槽。
夹具用于固定工件，保证其在加工过程中不发生位移。
控制系统则负责对插齿机的各项参数进行监控和调节。
二、插齿机的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：1. 夹紧工件：首先，将待加工的工件夹持在工作台上，确保其稳固地固定在工作台上，以便后续的加工操作。
2. 刀具定位：通过传动装置，将刀具定位到工件上。
刀具的位置和角度需要根据工件的要求进行调整，以保证切削的准确性和精度。
3. 开始加工：启动插齿机的控制系统，使刀具开始切削工件。
刀具的切削运动是由传动装置驱动的，可以沿着工件的轴向或径向进行。
4. 切削过程：切削过程中，刀具的刀片与工件表面接触，并以一定的速度和力度进行切削。
刀具的切削形式可以是顺铣、逆铣或直插。
5. 齿槽形成：通过切削，刀具逐渐将工件表面的金属材料去除，形成齿槽。
刀具的切削速度和进给速度可以根据工件的要求进行调整，以达到理想的加工效果。
6. 完成加工：当刀具切削到工件的指定深度或长度时，停止加工操作。
此时，工件上已经形成了齿轮的齿槽。
7. 解夹工件：加工完成后，解除工件的夹持，将其取下。
三、插齿机的优势插齿机相比其他加工设备具有以下优势：1. 加工精度高：插齿机采用切削的方式进行加工，可以获得较高的加工精度和表面质量，适用于对齿轮等精密零件的加工。
2. 加工效率高：插齿机的切削速度和进给速度可以进行调节，可以根据工件的要求进行高效的加工，提高生产效率。
第四章3滚齿分解
图4-36 滚刀直齿圆柱齿轮的传动原理
（3）进给运动A（外链 工件—刀架）
1f
齿坯—7—8—uf—9—10—刀架 升降，uf为进给运动传动比。
2018年9月16日
2.加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析
直齿 母线——渐开线 导线——直线（相切法形成）
斜齿 母线——渐开线 导线——螺旋线（？）
螺旋线？
斜齿与直齿只是导线不同
?
刀架轴向进给丝杠
滚刀 ?
80 ?
20
28 ?
28
?? 35 ??
28 28 42 ??
28 28 56
? ?合成??
e f
?
? ? ?
?
36 36
? a
a b ?
? c
c?
d
? ?
?
?
1 72
? 工件主轴
（3）进给链（1）主运动传? 39动?? 链b d ?
工件主轴 ?
电机 ? ?115 ? 165
?
u变
?
A B
?
n刀 124.583
u变 —三种传动比； A / B —主轴变速挂轮,
有三种传动比
2018年9月16日
? 22 ?
A B
?
? ??
44 33
? ??
? ? ?
33 44
? ? ?
?? 22 ??
（2）范成运动传动链（内链） 两端件 滚刀 →工件 关 系 1/k 1/z （r） 平衡式
刀在a点，当刀下移Δf
直齿：加工b点 斜齿：应在b'点，要比 加工直齿时转快些，多 转bb'（或少转bb'）
∴要实现这个附加转动，由差动链用合成机构来实现 ——内链
插齿加工基础知识讲解
齿向
+*4 ４ 级
干切的效果 降低刀具费用、缩短节拍时间
刀具寿命 ̐倍
节拍时间 缩短̏̏ˋ
600
1.63 min
1.26 min
齿轮༩齿轮Ճج础
݅参数 ̼n 2.25 齿数 51 ཐટ֯ 直齿 齿宽 14 材质SCM420
150 原来的刀具涂层TiN 超级干切
原来的刀具涂层TiN 超级干切
VʹКʷLʷsinВʷSʗ1000 V: mɾmin-1 L:冲程距离 mm B:工件齿宽 mm Вɿ偏心轮旋转角以上方为0 Sɿ冲程速度 min-1
在上下端切削为̌ɼ因此不 能加工
速度用Max表示 VmaxʹКʷLʷSʗ1000
与冲程速度
N ・ N JO
除此之外，还有轴形、筒形插齿刀。
插齿刀各部位名称
齿轮༩齿轮Ճج础
螺丝长度 锥柄长
侧后角
孔径
前后角
安装厚度
左齿面
右齿面 全齿高
安装面 安装面直径
节圆直径 外径
σ盘Ο形ε刀Ϋܗ
刀台直径 孔径
前角 前刀面
壳体厚
全齿高
安装面 安装面直径
节圆直径 外径
ϕ碗ϧ形ܗ刀
全宽
前角 前刀面
螺丝 锥柄部分
ʢओ轴伸出长度ʣ ̒ɽ行程距离ʢ̯轴ɿ0QU
̓ɽ工作台倾角 0QU
ʢ加工锥度齿用ʣ
ᶃ刀具和工件的同步转动 ᶄ刀具的往复运动 ᶅ刀具返回时的让刀 ᶆ刀具的切削 ᶇ刀具和工件的位置、冲程距离 ᶈ刀具的夹紧、工件的夹紧、交换等
ᎎ齿ص的结构 结构的变迁
齿轮༩齿轮Ճج础
刀具切削进给 工作台让刀
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°
插齿机的基本工作原理
插齿机的工作原理插齿加工按展成原理——滚切法。
插销过程如同一对齿轮作无间隙的啮合运转，其中一个是工件，另一个是特殊的齿轮（插齿刀）。
插齿刀本身如同一个修正齿轮，它在磨损后可重复刃磨使用。
插齿刀的模数和压力角必须与被加工齿轮的模数和压力角相等，当用圆盘刀插销斜齿轮时两者的螺旋角必须相等，加工外齿轮时两者螺旋方向相反；加工内齿轮时两者螺旋方向相同。
插齿刀每个刀齿的渐开线齿廓和齿顶都做出刀刃：一个顶刃和两个侧刃，它们有前角和后角。
为了在切削时实现滚切过程，插齿刀和齿坯（工件）按不同的方向各绕其本身的轴线回转，它们的相互关系见式（1.1）：n/n0=z0/z式（1.1）式中 n——工件转速；n o——插齿刀转速；z——工件齿数；z0——插齿刀齿数。
滚切运动是形成工件渐开线齿廓所必须的，插齿刀轴的上下往复运动（主运动）形成齿线。
此外，整个加工过程还需要插齿刀相对于工件作径向进给（切入）运动。
这个运动根据具体情况可分为一次至多次进行。
若采用一次进给，则一次进给到全齿深时为止。
此后插齿刀与工件继续对滚，当工件转过一整转时，全部轮齿切到全齿深，加工结束。
刀架或工作台退出并回到原始位置。
通常，插齿刀轴向下运动为工作行程，向上运动为空行程。
滚切运动、进给运动和刀轴往复运动同时进行，为了避免插齿刀刮伤已加工的工件表面，在插齿刀空回行程时，插齿刀相对于工件还必须有一个让刀运动，而在工作行程开始时插齿刀（或工件）必须回复到原来的位置。
齿轮加工工艺1.锻造制坯热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。
近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。
这项技术非凡适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，而且生产效率高。
2.正火这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织预备，以有效减少热处理变形。
所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响金属切削加工和最终热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。
插齿机-功能原理设计参考
目录概述 (2)一、系统的功能原理设计 (4)（一）、功能的定义及分类 (4)（二）、功能原理设计 (4)（三）、功能原理设计的设计方法——黑箱法 (7)（四）、功能结构 (18)二、结构总体设计 (20)（一）、结构总体设计的任务、原则 (20)（二）、总体布置设计 (23)（三）、总体布置设计的基本要求 (23)三、插齿机三维图 (24)四、参考文献 (28)致谢 (29)概述齿轮齿间的空间形状是复杂的，而且随着齿轮的齿数和模数的不同而变化，因此大多数的齿轮制造方法采用斩成齿廓而不是成形加工。
这种制造方法叫仿形法，包括刨削和插削两种加工方法。
刨削采用往复运动的齿条刀，当齿条刀实际上绕齿轮坯料滚切并沿其螺旋线方向运动时，齿形就会被逐渐展成。
插削加工在本质上与刨削加工类似，只是采用了圆形刀具来取代齿条刀。
其结果是减少了往复运动惯性，在加工过程中可以采用比刨削高得多的行程速度。
现代插齿机在加工汽车齿轮时可以达到每分钟2000次切削行程。
插齿刀的形状与渐开线齿轮大致相同，但是其齿顶是圆的。
由于刀具与工件之间的展成传动只包括圆周运动，因此不需要齿条或者丝杠。
在刀具的每一次行程中，通常刀具和工件的切向移动距为0.5mm。
在回程中，道具必须退让1mm以留出间隙。
否则，在退刀时，刀具会擦伤已加工表面，并且加快刀具的磨损。
插齿加工的优点是生产效率较高和可以将齿插到接近轴肩处。
令人遗憾的是，加工斜齿轮时需要有一个能够生产绕齿运动行程本身旋转的螺旋导轨。
这种螺旋导轨不易制造，或者说其制造成本较高。
由于对每一种不同螺旋角的齿轮，应该制造不同参数的插齿刀和螺旋导轨，因此这种方法仅适用于斜齿轮的大批量生产加工。
插削加工的一大优点是能够加工诸如大型行星齿轮传动所需要的内齿轮。
SummaryThe shape of the space between gear teeth is complex and varies with the number of teeth on the gear as well as tooth module, so most gear manufacturing methods generate the tooth flank instead of forming. This method that we called tooth flank include in planing and shaping.Planing uses a reciprocating rack, stroking in the direction of the helix on a gear with a gradual of form as the rack effectively rolls round the gear blank.Shaping is inherently similar to planing but uses a circular cutter instead of a rack and the resulting reduction in the reciprocating inertia allows much higher stroking speeds; modern shapers cutting car gears can run at 2 000 cutting strokes per minute .The shape of the cutter is roughly the same as an involute gear but the tips of the teeth are rounded.The generating drive between cutter and workpiece does not involve a rack or leadscrew since only circular motion is involved. The tool and workpiece move tangentially typically 0.5 mm for each stroke of the cutter. On the return stroke the cutter must be retracted about 1 mm to give clearance otherwise tool rub occurs on the back stroke and failure is rapid.The advantages of shaping are that production rates are relatively high and that it is possible to cut right up to a shoulder. Unfortunately, for helical gears, a helical guide is required to impose a rotational motion on the stroking motion; such helical guides cannot be produced easily or cheaply so the method is only suitable for long runs with helical gears since special cutters and guides must be manufactured for each different helix angle. A great advantage of shaping is its ability to cut annular gears such as those required for large epicyclic drives.机械系统总体设计机械系统设计的关键，它对产品的技术性能、经济指标和外观均有决定意义。
插齿与滚齿的区别之欧阳音创编
插齿与滚齿的区别:一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。
为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。
齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类。
无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。
无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。
但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。
齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。
按其加工原理可分为成形法和展成法两种。
成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同，如图9-3所示。
用成形原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。
这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出9~10级精度的齿轮。
此外，加工过程中需作多次不连续分齿，生产率也很低。
因此，主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。
展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。
齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。
用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。
其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。
展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。
一、滚齿（一）滚齿的原理及工艺特点滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。
滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。
滚齿和插齿的工作原理
滚齿和插齿的工作原理
滚齿和插齿是齿轮加工中常用的两种方法，它们的工作原理如下：
1. 滚齿工作原理：
滚齿是一种通过切削方法将齿形逐渐切割形成的加工过程。
滚齿工作原理主要包括以下几个步骤：
- 首先，确定齿轮的模数、齿数等参数，并选择合适的滚刀。
- 将工件安装在滚齿机床上，并将滚刀与工件配合。
- 开始滚齿加工时，滚刀通过旋转和推进的方式，沿着工件的齿廓线进行滚切，逐渐切削出目标齿形。
- 在滚切过程中，滚齿机床会控制滚刀的运动轨迹，使其与工件表面有良好的接触，确保切削质量和精度。
- 最后，通过多次滚切，逐渐将整个齿轮的齿形切削完成。
滚齿工作原理的优点是可以高效地加工出精密的齿形，具有较高的加工效率和较好的表面质量，适用于批量生产。
2. 插齿工作原理：
插齿是一种通过切削方法将齿形逐个切割形成的加工过程。
插齿工作原理主要包括以下几个步骤：
- 首先，确定齿轮的模数、齿数等参数，并选择合适的插齿刀具。
- 将工件安装在插齿机床上，并将插齿刀具与工件配合。
- 开始插齿加工时，插齿刀具通过旋转和推进的方式，沿着工件的齿廓线逐个切削出目标齿形。
- 在插齿过程中，插齿机床会控制插齿刀具的运动轨迹，使其与
工件表面有良好的接触，确保切削质量和精度。
- 最后，通过多次插齿，逐渐将整个齿轮的齿形切削完成。
插齿工作原理的优点是可以灵活地加工各种齿形，适用于小批量和单件生产，但加工效率相对较低。
总之，滚齿和插齿都是常用的齿轮加工方法，它们的工作原理不同，适用于不同的加工需求和生产情况。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理引言概述：插齿机是一种常见的机械设备，用于制造齿轮和齿条。
它的工作原理是通过切削和成形来加工工件，以产生所需的齿形。
本文将详细介绍插齿机的工作原理及其五个主要部分。
一、主轴部分1.1 主轴驱动：插齿机的主轴通过电机或液压系统驱动。
电机提供旋转力，液压系统则通过液压缸提供推力。
1.2 主轴结构：主轴由轴承支撑，并通过传动装置与电机或液压系统相连。
主轴上装有刀具，用于切削工件。
1.3 主轴控制：主轴的旋转速度和进给速度可以通过控制系统进行调节，以满足不同工件的加工要求。
二、进给部分2.1 进给机构：插齿机的进给机构用于控制工件在切削过程中的进给速度。
常见的进给机构包括滚珠丝杠和液压缸。
2.2 进给速度控制：进给速度可以通过调节进给机构的速度比例阀或控制滚珠丝杠的旋转速度来实现。
2.3 进给力控制：进给力的控制可以通过调节液压缸的工作压力或滚珠丝杠的转矩来实现，以确保切削过程的稳定性和精度。
三、切削部分3.1 切削刀具：插齿机使用不同类型的切削刀具，如滚刀、插刀和拉刀，根据工件的要求选择合适的刀具。
3.2 切削力控制：切削力的控制对于保证加工质量和延长刀具寿命至关重要。
通过调整进给力和刀具的切削参数，可以控制切削力的大小。
3.3 切削润滑：在切削过程中，切削润滑剂可以减少摩擦和热量，并提高切削效率。
常见的切削润滑剂包括切削油和切削液。
四、定位部分4.1 工件夹持：插齿机通过夹具或卡盘将工件固定在工作台上，以确保工件的稳定性和精度。
4.2 工件定位：工件的定位是为了保证切削过程中工件的准确位置。
常见的定位方式包括夹具定位和工作台定位。
4.3 定位精度控制：插齿机通过调整夹具和工作台的定位精度，以达到工件加工的要求。
五、控制系统5.1 电气控制：插齿机的电气控制系统用于控制主轴、进给和定位部分的运动。
它包括电机控制器、传感器和PLC等设备。
5.2 液压控制：插齿机的液压控制系统用于控制液压缸的工作压力和进给速度。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理引言概述：插齿机是一种常见的机械设备，广泛应用于工业生产中。
它的主要功能是在工件上加工出齿槽，从而实现齿轮、齿条等零部件的制造。
本文将详细介绍插齿机的工作原理，包括其基本构造、工作过程和应用领域。
一、插齿机的基本构造：1.1 主体结构：插齿机主体由床身、工作台、主轴箱、进给机构等部分组成。
床身是插齿机的基础，用于支撑和固定各个零部件。
工作台是用于夹持工件的平台，可进行上下、前后和左右运动。
主轴箱则是插齿机的核心部分，包括主轴、主轴齿轮和主轴驱动装置。
1.2 传动系统：插齿机的传动系统主要由电机、主轴齿轮和进给机构组成。
电机通过皮带传动或齿轮传动带动主轴齿轮旋转，进而带动工具进行齿槽加工。
进给机构则控制工作台的运动，实现齿槽的精确加工。
1.3 控制系统：插齿机的控制系统包括电气控制和液压控制两部分。
电气控制主要负责插齿机的启动、停止和运行过程中的各项参数调节。
液压控制则用于控制插齿机的进给速度、切削力和切削液的供给等。
二、插齿机的工作过程：2.1 工件夹持：首先，将待加工的工件夹持在工作台上，确保工件的稳定性和精确定位。
2.2 切削加工：启动插齿机后，电机带动主轴齿轮旋转，同时进给机构控制工作台的运动。
切削刀具通过主轴驱动装置进行上下和前后运动，与工件接触并切削出齿槽。
2.3 切削液供给：为了降低加工过程中的摩擦和温度，插齿机通常会使用切削液进行冷却和润滑。
切削液通过液压控制系统供给到切削区域，确保加工质量和工具寿命。
三、插齿机的应用领域：3.1 齿轮制造：插齿机广泛应用于齿轮制造行业，用于加工各种类型的齿轮，如直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
3.2 齿条制造：插齿机也可用于加工齿条，用于传动机构和自动化设备中。
3.3 其他应用：除了齿轮和齿条制造，插齿机还可用于加工其他零部件，如蜗轮、链轮和滚子等。
四、插齿机的优势和局限性：4.1 优势：插齿机具有加工速度快、精度高、加工质量稳定等优点，适用于大批量生产和高精度要求的工件加工。
插齿机床运动分析
齿轮加工方法
3.插齿加工 与滚齿加工相比，插齿加工的齿形精度高，但加工后齿轮的运动精度
比较差，齿向误差比较大，生产率低。可以加工内齿轮、齿条、扇形齿轮、 双联齿轮、三联齿轮等。适于加工模数较小、齿宽较窄、工作平稳性精度 要求较高而运动精度又要求不十分高的齿轮。
4.剃齿加工 剃齿加工效率高，一般2-4min便可完成一个齿轮的加工。加工成本低，
平均比磨齿低90%。对齿轮的齿形误差和基节误差有较强的修正能力，但 对齿轮的切向误差的修正能力差，一般在滚齿后进行。剃齿加工精度主要 取决于刀具,可加工表面粗糙度为Ra0.32~1.25um，精度为7~6级的齿轮。
齿轮加工方法
5.珩齿加工
用于加工淬硬齿面的齿轮精加工。珩齿加工过程为低速磨削、研磨和 抛光的综合作用过程，被加工齿面不会产生烧伤和裂纹，表面质量好。主 要用来减小热处理后齿面的表面粗糙度值，一般可从Ra1.6um减小到 Ra0.4um以下。常用于大批大量生产中6~8级精度淬火齿轮的加工。但 珩齿修正误差的能力较差，珩磨前应采用滚齿加工。
6.磨齿
磨齿是一种重要的齿形精加工方法。包括锥形砂轮、双碟形砂轮磨齿 和蜗杆形砂轮磨齿等形式。加工精度高，一般条件下加工精度可达6~4级， 表面粗糙度为Ra0.8~0.2um。
由于采取强制啮合方式，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。但是，一般磨齿加工效率较低，机床结构复杂，调整困 难，加工成本高。
插齿加工的工艺特点
1.插齿加工精度较高:由于插齿刀的制造、刃磨和检验均较滚刀简便，易 保证制造精度，故可保证插齿的齿形精度高。
2.插齿齿向 偏差比滚齿大:由于插齿机的主轴回转轴线与工作台回转轴线 之间存在平行度误差，加之插齿刀往复运动频繁，主轴与套筒容易磨损， 所以插齿的齿向偏差通常比滚齿大。
插齿机的工作原理
插齿机的工作原理插齿机是一种常用于制作齿轮的机械设备，它能够将齿轮的齿槽加工出来。
插齿机的工作原理是通过一系列的动作和运动来实现齿轮齿槽的加工。
一、插齿机的结构组成插齿机主要由机床主体、工作台、刀架、插齿刀具、传动装置等部分组成。
1. 机床主体：插齿机的机床主体是整个设备的基础部分，用于支撑和固定其他各个部件。
2. 工作台：工作台是插齿机上用来固定齿轮的部分，通常是由工作台床身和工作台滑块组成。
工作台床身用来固定齿轮，而工作台滑块则用来实现工作台的移动。
3. 刀架：刀架是插齿机上用来固定插齿刀具的部分，通常由刀架床身和刀架滑块组成。
刀架床身用来支撑插齿刀具，而刀架滑块则用来实现刀架的移动。
4. 插齿刀具：插齿刀具是插齿机上用来进行齿槽加工的工具，通常由多个刀片组成。
插齿刀具的刀片形状和数量可以根据齿轮的要求进行调整。
5. 传动装置：传动装置是插齿机上用来传递动力和运动的装置，通常由电机、减速器、传动轴等组成。
二、插齿机的工作步骤插齿机的工作步骤通常包括夹紧工件、定位工件、插齿加工、退刀、松开工件等。
1. 夹紧工件：首先，将待加工的齿轮工件夹紧在工作台上，确保其稳定固定。
2. 定位工件：根据齿轮的要求，调整工作台和刀架的位置，使得插齿刀具能够正确地进入齿轮的齿槽位置。
3. 插齿加工：启动插齿机，通过传动装置驱动刀架和工作台进行相应的运动。
插齿刀具进入齿轮齿槽，通过切削的方式将齿槽加工出来。
插齿刀具的进给速度和插齿深度可以根据需要进行调整。
4. 退刀：插齿刀具完成齿槽加工后，刀架进行退刀动作，使得插齿刀具脱离齿轮。
5. 松开工件：完成插齿加工后，松开工件夹紧装置，取出加工好的齿轮。
三、插齿机的工作原理插齿机的工作原理是通过切削的方式将齿轮的齿槽加工出来。
具体来说，插齿机通过传动装置驱动刀架和工作台进行相应的运动，使得插齿刀具能够进入齿轮的齿槽位置。
在插齿加工过程中，插齿刀具的刀片通过切削力对齿轮进行切削，将齿槽加工出来。
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1、机床的运动和传动原理图
滚切斜齿圆柱齿轮时，与加工直齿轮相比，端面齿廓都是渐开 线，即母线一样，只是齿长方向不一样，即导线不一样，分别是 螺旋线和直线。 导线：螺旋线，相切法形成，复合运动，分解成滚刀的直线运 动和工件的附加转动。
1、机床的运动和传动原理图
滚切斜齿圆柱齿轮时的运动链：
主运动传动链：电动机——滚刀（外联系）
特殊情况。
母线——渐开线，展成法形成，复合运动，分解成滚刀旋转和 工件旋转； 导线——直线，相切法形成，滚刀旋转及直线移动。
1、机床的运动和传动原理图
根据在切削中所起的作用来称呼其运动（链）： 主运动传动链：电动机——滚刀（外联系） 换置机构uv用来调整渐开线形成的速度快慢，以适应滚刀的材 料、直径和工件的材料、硬度及加工要求的变化。 展成运动传动链：滚刀——工件（工作台） （内联系） 换置机构ux用来保证滚刀和工件旋转运动之间严格的关系，以 适应工件不同的齿轮齿数和滚刀头数不同的变化要求。 轴向进给运动传动链：工件（工作台）——丝杠（刀架）（外 联系） 换置机构uy用来调整进给速度和进给方向的变化，以满足滚刀 和工件旋向不同的加工要求。
2、齿轮加工机床的加工原理
（2）展成法 利用齿轮啮合的原理进行加工。其特点是加工精度高和生产效 率高，只要符合齿轮啮合的基本要求，一把刀可以切出不同齿数 的齿轮；设备投资大，适于大批大量生产。
3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法
（1）按被加工齿轮种类分类 圆柱齿轮加工机床，常用的有滚齿机、插齿机； 锥齿轮加工机床，分为直齿锥齿轮加工机床、曲线齿锥齿轮 加工机床等； （2）按切削方法分类 滚齿机，是齿轮加工机床中应用最广泛机床，主要用于滚切 圆柱齿轮及蜗轮； 插齿机，主要用于加工内外啮合的圆柱齿轮； 剃齿机，用于滚齿和插齿后的精加工； 磨齿机，用于淬硬齿轮的精加工；
齿廓包络形成。
滚齿时成形运动是滚刀的旋转运动和工件旋转运动组成的复合 运动，称为展成运动，加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运 动，可以切出整个齿长。
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理
1、机床的运动和传动原理图 2、滚刀的安装
1、机床的运动和传动原理图
在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看作螺旋角等于零的
（四）机床的运动及传动分析
滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角
三、Y3150E滚齿机
（一）机床的用途 （二）机床的布局 （三）机床的主要技术性能 （四）机床的运动及传动分析
（一）机床的用途
Y3150E滚齿机属中型通用滚齿机，机床的结构形式为工作台 移动式。 Y3150E滚齿机主要用于滚切直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮， 也可以加工蜗轮和花键轴。
第一章
第四节
金属切削机床
滚齿机 插齿机
主要内容
一、概述 二、滚齿原理 三、Y3150E滚齿机 四、插齿机
一、概述
利用专用切削刀具来加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工 机 床，滚齿机和插齿机是最常用的齿轮加工机床。
1、齿轮的分类 2、齿轮加工机床的加工原理 3、齿轮加工机床的类型及常用加工方法
1、齿轮的分类
直齿
圆柱齿轮
齿轮
圆锥齿轮
斜齿 人字齿 直齿 斜齿 弧齿
此外，还有军用的特殊齿轮。
2、齿轮加工机床的加工原理
按形成齿轮轮齿表面的原理，分为成形法和展成法。 （1）成形法 采用切削刃形状与被加工齿轮的轮槽形状相吻合的加工方法。 其特点是用普通机床即可完成加工，制造成本低；加工精度低和 生产效率低，用于单件小批生产或修配。 渐开线形状与基圆的关系
绗齿机，用于淬硬齿轮轮齿表面的光整加工。
二、滚齿原理
（一）滚齿原理
（二）加工直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆ （三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理☆
（一）滚齿原理
滚齿原理
滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿表面的。 将一对齿轮副中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角 增大很多，便成了蜗杆，将其开槽并铲背，即形成齿轮滚刀。迫 使齿轮滚刀和齿轮齿坯按一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动的运动 关系转动，于是，就在齿坯的齿槽上滚切去一薄层金属，渐开线
2、滚刀的安装角度
滚刀轴线与被切齿轮端面之间呈一定的角度，即安装角δ； δ=ω，ω滚刀的螺旋升角； β+ω= 90°，β滚刀的螺旋角； 由于滚刀的螺旋升角总是存在的，即滚切直齿圆柱齿轮时， 滚刀轴线永远是倾斜的。
（三）加工斜齿圆柱齿轮时机床的运动和 传动原理
1、机床的运动和传动原理图 2、滚刀的安装
（三）机床的主要技术性能
加工工件最大直径 （主参数） 500 mm 工件最大加工宽度 250 mm 工件的最大模数 8 mm 工件的最小齿数 5（Z最小=5K滚刀头数） 滚刀主轴转速 9级 （ 40，50，63，80，100，125，160，200，250 r/min） 滚刀轴向进给量 12级 0.4~4mm/r （ 0.4，0.56，0.63，0.87，1.0，1.16，1.41，1.6，1.8，2.5， 2.9 ，4.0 mm/r） 主电机功率、转速 4KW，1430 r/min
（二）机床的布局
床身1：支承各部件，使它们保持保持准确的位置； 立柱2：用来安装滚刀架，使其沿着导轨可上下移动， 能绕 着水平轴调整角度； 刀架3：安装滚刀，使其和工件形成一对轴线交错的螺旋齿 轮啮合状态，实现垂直进给运动； 主轴4：安装滚刀并带动其旋转，实现主运动； 后立柱8：夹紧工件；与工作台一起可水平移动，调整工件 径向位置，作径向进给运动； 心轴7：使工件定位； 工作台9：安装工件，并带动工件旋转，实现展成运动。
展成运动传动链：滚刀——工件（内联系） 轴向进给运动传动链：工件——丝杠（外联系） 附加运动传动链：滚刀架——工作台（内联系） 在展成运动传动链和附加运动传动链中都有工作台（工件）旋 转，须用一个合成机构将两个运动叠加后传动工件。 滚切斜齿时工件附加转动的方向
2、滚刀的安装
安装角：δ= β±ω ； ω：滚刀的螺旋升角； β：被加工齿轮的螺旋角； 当旋向相同取“-”；当旋向相反取“+”； 滚刀应尽量采用与工件螺旋线方向相同的，可以使安装 角较小，减少振动，有利于保证加工精度。