《齿轮加工机床》PPT课件
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1. 加工直齿圆柱齿轮： 安装角δ=ω
2、加工斜齿圆柱齿轮：当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相同时，安装角δ=β-ω （β： 被加工齿轮的螺旋角；ω：滚刀的螺旋升角）
➢ 当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反时，安装角δ=β+ω （β—被加工齿轮的螺旋 角；ω—滚刀的螺旋升角）
滚刀的安装 小结
插齿原理
➢ 插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。 ➢ 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。
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。
➢ 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。
4、让刀运动
➢ 作用：避免空行程时擦伤工件齿面和减少刀具磨 损，刀具和工件之间应该让开，使之产生一定间 隙。
➢ 实现方式：安装工件的工作台移动来实现，也可 由刀具主轴摆动得到。
• 大尺寸及新型号的中、小尺寸插齿机；普遍采用 刀具主轴摆动来实现让刀运动。
系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断地切出 齿来。
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：
➢ 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)
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
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。
3、径向切入运动
➢ 由于插齿刀立即径向切人工件至全齿深，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。
第四章 齿轮加工机床
用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床。 本章主要内容： 第一节 工作原理和分类 第二节 滚齿机的运动分析 第三节 其他齿轮加工机床的运动分析
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。
2
二、切削齿轮的方法
➢ 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。
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。
降丝杠
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。
➢ 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)。
➢ 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)。
三、滚切斜齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮，端面齿廓是渐开线；但齿长方向不是直线，而是螺旋线。
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。
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
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。
往复直线运动实现主运动，因此，它是属于刨削的范围。 3、插齿有让刀机构，滚齿则没有。
➢ 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。
（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。
2、插齿机的传动原理图
➢ 圆周进给运动传动链： 外联传动链
两末端件： 插刀架—插齿刀
计算位移： 插齿刀往复一次—插齿 刀在分度圆周上所转过 的弧长。 1—S周/πmz刀
传动路线：
插刀架-偏心轮-4-5-6-if
-7-8-插齿刀
插齿和滚齿的不同点
1、滚齿使用蜗杆形刀具。插齿使用齿轮形刀具，插齿刀端面有前角，齿宽有后角。 2、滚齿是利用切削刃的旋转实现运动，因此是属于铣削的范围。而插齿则是利用切削刃的
按形成轮齿的原理，切削齿轮的方法分为两大类： 成形法 展成法
3
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。
➢ 例: 如图用盘形齿轮铣
刀加工直齿齿轮。 • 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。
（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。
二、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
锥齿轮 加工机床
直齿锥齿轮加工机床： 刨齿机、铣齿机、拉齿机等
（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。
2、展成法
➢ 展成法加工齿轮应用齿轮啮合的原理进行加 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。
➢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
第五节 插齿机的运动分析
➢ 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
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(换置器官不挂挂轮)，并把合成机构通过 结构固定成为一个如同联轴器的整体。
滚齿机传动原理图
➢展成运动链：
滚刀—4—5 —i合成 —6—7—ix—8—9—工件
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
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15)合 并起来，在点6输出，传给工件。
➢ 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。（差动 传动链）
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B 22常称为附加转动 。
附加转动方向
附加转动方向
➢ 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 。
2、插齿机的传动原理图
➢ 主运动链：外联系传动链 两末端件：
电动机—偏心轮 计算位移：
n电—n轮
传动路线： 电动机-1-2-iv-3-5-4-偏心轮-插齿刀
2、插齿机的传动原理图
➢ 展成链：内联系传动链 两末端件：
插齿刀—工件 计算位移：
插齿刀转1/Z刀转—工件转1/Z工转
传动路线： 插齿刀-8-9-ix-10-11-工件
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。
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
➢ 滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。 ➢ 当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关
2、加工斜齿圆柱齿轮：当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相同时，安装角δ=β-ω （β： 被加工齿轮的螺旋角；ω：滚刀的螺旋升角）
➢ 当被加工的斜齿轮与滚刀的螺旋线方向相反时，安装角δ=β+ω （β—被加工齿轮的螺旋 角；ω—滚刀的螺旋升角）
滚刀的安装 小结
插齿原理
➢ 插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。 ➢ 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。
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。
➢ 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。
4、让刀运动
➢ 作用：避免空行程时擦伤工件齿面和减少刀具磨 损，刀具和工件之间应该让开，使之产生一定间 隙。
➢ 实现方式：安装工件的工作台移动来实现，也可 由刀具主轴摆动得到。
• 大尺寸及新型号的中、小尺寸插齿机；普遍采用 刀具主轴摆动来实现让刀运动。
系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断地切出 齿来。
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：
➢ 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)
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
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。
3、径向切入运动
➢ 由于插齿刀立即径向切人工件至全齿深，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。
第四章 齿轮加工机床
用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床。 本章主要内容： 第一节 工作原理和分类 第二节 滚齿机的运动分析 第三节 其他齿轮加工机床的运动分析
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。
2
二、切削齿轮的方法
➢ 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。
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。
降丝杠
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。
➢ 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)。
➢ 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)。
三、滚切斜齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮，端面齿廓是渐开线；但齿长方向不是直线，而是螺旋线。
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。
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
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。
往复直线运动实现主运动，因此，它是属于刨削的范围。 3、插齿有让刀机构，滚齿则没有。
➢ 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。
（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。
2、插齿机的传动原理图
➢ 圆周进给运动传动链： 外联传动链
两末端件： 插刀架—插齿刀
计算位移： 插齿刀往复一次—插齿 刀在分度圆周上所转过 的弧长。 1—S周/πmz刀
传动路线：
插刀架-偏心轮-4-5-6-if
-7-8-插齿刀
插齿和滚齿的不同点
1、滚齿使用蜗杆形刀具。插齿使用齿轮形刀具，插齿刀端面有前角，齿宽有后角。 2、滚齿是利用切削刃的旋转实现运动，因此是属于铣削的范围。而插齿则是利用切削刃的
按形成轮齿的原理，切削齿轮的方法分为两大类： 成形法 展成法
3
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。
➢ 例: 如图用盘形齿轮铣
刀加工直齿齿轮。 • 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。
（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。
二、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
锥齿轮 加工机床
直齿锥齿轮加工机床： 刨齿机、铣齿机、拉齿机等
（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。
2、展成法
➢ 展成法加工齿轮应用齿轮啮合的原理进行加 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。
➢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
第五节 插齿机的运动分析
➢ 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
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(换置器官不挂挂轮)，并把合成机构通过 结构固定成为一个如同联轴器的整体。
滚齿机传动原理图
➢展成运动链：
滚刀—4—5 —i合成 —6—7—ix—8—9—工件
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
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15)合 并起来，在点6输出，传给工件。
➢ 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。（差动 传动链）
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B 22常称为附加转动 。
附加转动方向
附加转动方向
➢ 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 。
2、插齿机的传动原理图
➢ 主运动链：外联系传动链 两末端件：
电动机—偏心轮 计算位移：
n电—n轮
传动路线： 电动机-1-2-iv-3-5-4-偏心轮-插齿刀
2、插齿机的传动原理图
➢ 展成链：内联系传动链 两末端件：
插齿刀—工件 计算位移：
插齿刀转1/Z刀转—工件转1/Z工转
传动路线： 插齿刀-8-9-ix-10-11-工件
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。
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
➢ 滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。 ➢ 当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关