第四章 齿轮加工机床第四章 齿轮加工机床 本章要点(5学时) 1、工作原理和分类2、滚齿机的运动分析3、YC3180型滚齿机4、传动链换置器官的布置 圆柱齿轮圆柱齿轮（直齿、斜齿、人字齿）（直齿、斜齿、人字齿）圆锥齿轮圆锥齿轮（直齿、斜齿、弧齿）（直齿、斜齿、弧齿）小型齿轮小型齿轮（直径仅数毫米，采用不根切的摆线齿形的手（直径仅数毫米，采用不根切的摆线齿形的手表齿轮。）表齿轮。）巨型齿轮巨型齿轮（用于无线电望远镜、轧钢机、水轮发电机、（用于无线电望远镜、轧钢机、水轮发电机、雷达天线等，直径数米或十余米）雷达天线等，直径数米或十余米）各种精度的齿轮各种精度的齿轮。特殊齿轮特殊齿轮（间歇齿轮、非圆齿轮）（间歇齿轮、非圆齿轮）齿轮种类举例：齿轮种类举例： 第一节第一节 工作原理和分类工作原理和分类v一、齿轮的加工方法一、齿轮的加工方法按形成轮齿的原理，切削加工方法分两大类：按形成轮齿的原理，切削加工方法分两大类：1、成形法、成形法2、展成法（范成法、包络法）、展成法（范成法、包络法）v二、齿轮加工机床的类型二、齿轮加工机床的类型1、圆柱齿轮加工机床、圆柱齿轮加工机床2、锥齿轮加工机床、锥齿轮加工机床1. 成成 形形 法法成形法：成形法：是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。具切削轮齿。铣齿：铣齿：成形法加工齿轮的方法成形法加工齿轮的方法成形法铣齿一般用成形法铣齿一般用于单件小批量生产于单件小批量生产或机修工作中或机修工作中 。用成形法加工齿轮的齿廓形状是由模数铣刀刀刃形状来保证；齿廓用成形法加工齿轮的齿廓形状是由模数铣刀刀刃形状来保证；齿廓分布的均匀性则由分度头分度精度保证。标准渐开线齿轮的齿廓形分布的均匀性则由分度头分度精度保证。标准渐开线齿轮的齿廓形状是由该齿轮的模数状是由该齿轮的模数m m和齿数和齿数Z Z决定的。因此，要加工出准确的齿形，决定的。因此，要加工出准确的齿形，就必须要求同一模数不同齿数的齿轮都有一把相应的模数铣刀，这就必须要求同一模数不同齿数的齿轮都有一把相应的模数铣刀，这将导致刀具数量非常多，在生产中是极不经济的。实际生产中，将将导致刀具数量非常多，在生产中是极不经济的。实际生产中，将同一模数的铣刀一般只做出同一模数的铣刀一般只做出8 8把，分别铣削齿形相近的一定齿数范围把，分别铣削齿形相近的一定齿数范围的齿轮。的齿轮。 刀号刀号1 12 23 34 45 56 67 78 8加工加工齿数数范范围12121 13 314141 16 617172 20 021212 25 526263 34 435355 54 455551 13 34 4135135以以上上模数铣刀刀号及其加工齿数范围模数铣刀刀号及其加工齿数范围 每种刀号齿轮铣刀的刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数的齿形设计。每种刀号齿轮铣刀的刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数的齿形设计。所以在加工该范围内加工其它齿数齿轮时，会有一定的齿形误差产生。所以在加工该范围内加工其它齿数齿轮时，会有一定的齿形误差产生。成形法铣齿的特点：成形法铣齿的特点：可在一般铣床上进行，对于缺乏专用齿轮加工设备的工厂较为方便；可在一般铣床上进行，对于缺乏专用齿轮加工设备的工厂较为方便；模数铣刀比其它齿轮刀具结构简单，制造容易，因此生产成本低。模数铣刀比其它齿轮刀具结构简单，制造容易，因此生产成本低。由于每铣一个齿槽均需进行切入、切出、退刀以及分度等工作，加工时由于每铣一个齿槽均需进行切入、切出、退刀以及分度等工作，加工时间和辅助时间长，所以生产效率低。间和辅助时间长，所以生产效率低。由于受刀具的齿形误差和分度误差的影响，加工的齿轮存在较大的齿形由于受刀具的齿形误差和分度误差的影响，加工的齿轮存在较大的齿形误差和分齿误差，故铣齿精度较低。加工精度为误差和分齿误差，故铣齿精度较低。加工精度为9 91212级、齿面粗糙度级、齿面粗糙度RaRa值为值为6.36.33.2m3.2m。成形法铣齿一般用于单件小批量生产或机修工作中，加工直齿、斜成形法铣齿一般用于单件小批量生产或机修工作中，加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮，也可加工重型机械中精度要求不高的大型齿轮。齿和人字齿圆柱齿轮，也可加工重型机械中精度要求不高的大型齿轮。2. 展成法（范成法）展成法: 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。2）展成法（范成法）展成法（范成法） 利用齿轮的啮合原理利用齿轮的啮合原理加工齿轮。加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等插齿刀、剃齿刀等a)滚齿滚齿b)插齿插齿c)剃齿剃齿滚齿工艺特点：滚齿工艺特点：（1）滚刀的通用性好：）滚刀的通用性好：一把滚刀可以加工与其模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。（2）齿形精度及分度精度高。）齿形精度及分度精度高。（3）生产率高：）生产率高：滚齿的整个切削过程是连续的。（4）设备和刀具费用高：）设备和刀具费用高：滚齿机为专用齿轮加工机床，其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、刃磨要困难。滚齿应用：滚齿应用： 应用范围较广，可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮等，但不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。齿轮加工机床的类型齿轮加工机床的类型齿轮加工机床的类型齿轮加工机床的类型齿轮加工机床齿轮加工机床圆柱齿轮圆柱齿轮加工机床加工机床圆锥齿轮圆锥齿轮加工机床加工机床金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床 插齿机插齿机滚齿机滚齿机曲线齿轮加工机床曲线齿轮加工机床直齿锥齿轮加工机床直齿锥齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床 直齿锥齿轮铣齿机刨齿机拉齿机曲线齿轮拉齿铣齿机精加工齿轮剃齿机研齿机磨齿机第二节第二节 滚齿机的工作原理及运动分析滚齿机的工作原理及运动分析1 1、滚齿原理、滚齿原理 根据根据展成法展成法的原理，模拟一对螺旋齿轮啮合过程。的原理，模拟一对螺旋齿轮啮合过程。形成滚刀：齿数少、螺旋角大形成滚刀：齿数少、螺旋角大形成滚刀：齿数少、螺旋角大形成滚刀：齿数少、螺旋角大演变成蜗杆状；演变成蜗杆状；演变成蜗杆状；演变成蜗杆状； 垂直螺旋线方向开槽垂直螺旋线方向开槽垂直螺旋线方向开槽垂直螺旋线方向开槽形成容屑槽、切削刃。形成容屑槽、切削刃。形成容屑槽、切削刃。形成容屑槽、切削刃。滚齿原理是刀具和工件的运动相当于滚齿原理是刀具和工件的运动相当于一对交错轴斜齿轮的啮合。一对交错轴斜齿轮的啮合。滚刀实质上是滚刀实质上是一个斜齿圆柱齿轮一个斜齿圆柱齿轮。2 滚切直齿圆柱齿轮二、加工直齿圆柱齿轮二、加工直齿圆柱齿轮u发生线发生线导线：导线：渐开线齿廓渐开线齿廓母线：母线：齿长线齿长线滚齿原理滚齿原理 1滚刀；滚刀；2工件工件1、成形所需运动、成形所需运动 母母线线：范范成成运运动动一一个个复复合合运运动动（滚滚刀刀的的旋旋转转运运动动n1和和工件的旋转运动工件的旋转运动n2复合而成）复合而成）导线：导线：直线运动直线运动一个简单运动一个简单运动（滚刀架的移动（滚刀架的移动f3）展成运动展成运动（ n1， n2 ）进给运动进给运动 f3图图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图2、运动联系、运动联系 （1）主传动链）主传动链（2）范成传动链）范成传动链（3）进给传动链）进给传动链展成运动展成运动（ n1,n2 ）（母线）（母线）进给运动进给运动 f3（导线）（导线）电动机电动机 滚刀滚刀滚刀滚刀 工件工件工件工件 刀架刀架（作用、末端件、位移关系、性质）（作用、末端件、位移关系、性质）(1) (1) 主运动主运动主运动主运动 滚刀的旋转是主运动滚刀的旋转是主运动。 运动源运动源与与滚刀滚刀相联系的外传动链称为主运动链。相联系的外传动链称为主运动链。 传动链（结构式）：传动链（结构式）：电动机电动机12iv34滚刀。滚刀。 iv是换置机构，用以改变滚刀的转速。是换置机构，用以改变滚刀的转速。滚切直齿圆柱齿轮uu 对单头滚刀而言，滚刀转一转，工件应转过一个齿（是严对单头滚刀而言，滚刀转一转，工件应转过一个齿（是严格的传动比关系）。格的传动比关系）。uu ix是换置机构，用于适应工件齿数和滚刀头数的变化。是换置机构，用于适应工件齿数和滚刀头数的变化。uu 工作台的旋转方向与滚刀螺旋角的旋向有关，在该传动链工作台的旋转方向与滚刀螺旋角的旋向有关，在该传动链中，设有工作台变向机构。中，设有工作台变向机构。u 传动链（结构式）：传动链（结构式）：滚刀（滚刀（B11）45ux67工作台（工作台（B12）滚切直齿圆柱齿轮滚切直齿圆柱齿轮（2 2）展成运动）展成运动）展成运动）展成运动 滚刀作轴向的直线运动滚刀作轴向的直线运动A2。轴向的直线运动是维持切削得。轴向的直线运动是维持切削得以连续的运动，是进给运动。以连续的运动，是进给运动。 传动链结构式：传动链结构式： 工件工件78if910刀架升降丝杠刀架升降丝杠（外（外) ) 换置机构换置机构if 用于调整轴向进给量的大小、方向用于调整轴向进给量的大小、方向滚切直齿圆柱齿轮滚切直齿圆柱齿轮（3 3）竖直进给运动）竖直进给运动）竖直进给运动）竖直进给运动总结：总结： 滚切直齿圆柱齿轮滚切直齿圆柱齿轮v 滚齿时齿廓的成形方法是展成法，成形运动滚齿时齿廓的成形方法是展成法，成形运动是是滚刀旋转运动滚刀旋转运动和和工件旋转运动工件旋转运动组成的复合组成的复合运动，这个复合运动称为展成运动。再加上运动，这个复合运动称为展成运动。再加上滚刀沿滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动工件轴线垂直方向的进给运动，就可，就可切出整个齿长。切出整个齿长。滚切直齿圆柱齿轮滚切直齿圆柱齿轮-滚刀的安装滚刀的安装3、滚刀安装角、滚刀安装角:滚刀轴线与水平线之间的夹角滚刀轴线与水平线之间的夹角左旋左旋右旋右旋:滚刀螺旋线的升角滚刀螺旋线的升角目的：目的：滚刀刀齿的排列与工件齿槽方向一致滚刀刀齿的排列与工件齿槽方向一致三三 滚切斜齿圆柱齿滚切斜齿圆柱齿渐开线斜齿与直齿的不同：齿长方向渐开线斜齿与直齿的不同：齿长方向三、加工斜齿圆柱齿轮传动原理分析三、加工斜齿圆柱齿轮传动原理分析斜齿轮的齿长是螺旋形斜齿轮的齿长是螺旋形螺旋运动螺旋运动（3 3）加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析主运动主运动B11 电机电机12uv34滚刀滚刀展成运动展成运动 滚刀旋转运动滚刀旋转运动B11 1/K转转(1齿齿) 齿坯旋转运动齿坯旋转运动B12 1/ z 转转(1齿齿) 内传动链为：内传动链为：滚刀滚刀45ux67齿坯齿坯进给运动进给运动A21（外）（外） 齿坯齿坯B1278uf910A21 附加转动附加转动B22A2111uy127齿坯附加齿坯附加 转动转动B22( (产生螺旋线的内传动链产生螺旋线的内传动链) ) uy按被切齿轮的螺旋角调整按被切齿轮的螺旋角调整实际上必须用实际上必须用合成机构合成机构把展成运动要求工件转把展成运动要求工件转动动B12和差动链要求工件和差动链要求工件附加转动附加转动B22迭加起来，迭加起来，然后再传给工作台。然后再传给工作台。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，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。将差动链断开，并把合成机构固定成一个整体。三三 滚切斜齿圆柱齿滚切斜齿圆柱齿差动传动链差动传动链 工件主轴工件主轴滚刀架滚刀架作用：作用：使工件有附加回转运动，形成齿形的螺旋线；使工件有附加回转运动，形成齿形的螺旋线；位移关系：位移关系： 滚刀架垂直移动滚刀架垂直移动T（mm） 工件工件附加附加回转回转1（r） 末端件：末端件：被加工斜齿轮的被加工斜齿轮的螺旋线导程螺旋线导程滚刀的安装滚刀的安装 安装角安装角取决于滚刀螺旋升角取决于滚刀螺旋升角0 、旋向及齿轮螺旋角、旋向及齿轮螺旋角、旋向。旋向。 二者同向时二者同向时= 0 ； 二者反向时二者反向时= 0 右旋滚刀如图左旋相反右旋滚刀如图左旋相反三三 滚切斜齿圆柱齿滚切斜齿圆柱齿滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角从图中不难看出，当加工右旋齿轮时，滚刀逆时针偏转；当加工左旋齿轮时，滚刀顺时针偏转。滚刀安装角的偏转方向也符合“右逆左顺右逆左顺”这个规律。右逆左顺：是指当加工右旋齿轮时，滚刀逆时针偏转安装角；加工左旋齿轮时，滚刀顺时针偏转安装角。 例如：用=2的左旋滚刀加工=20的左旋齿轮时，则对照口诀用“同减”和“左顺”来确定。即：滚刀的安装角大小为=-=20-2=18，方向为顺时针偏转。 又如：用=2的左旋滚刀加工=20的右旋齿轮时，则对照口诀用：“异加”和“右逆”来计算和偏转。即：滚刀的安装角大小为=+=20+2=22，方向为逆时针偏转。 加工直齿轮时，因=0，则滚刀安装角为： = 其偏转方向决定于滚刀的螺旋升角的旋向，即左旋时逆时针偏转，右旋时顺时针偏转，此时不必用以上口诀。 齿坯附加转动的方向齿坯附加转动的方向 图图a)为右旋滚刀切右旋齿轮，附加转动为右旋滚刀切右旋齿轮，附加转动B22与与B12同向同向，即比切直，即比切直齿时多转些。齿时多转些。 图图b)为右旋滚刀切左旋齿轮，附加转动为右旋滚刀切左旋齿轮，附加转动B22与与B12反向反向，即比切直，即比切直齿时少转些。齿时少转些。滚切斜齿圆柱齿轮（附加转动方向）滚切斜齿圆柱齿轮（附加转动方向）3、工件附加转动方向：图4-9所示。B12旋转方向：按滚刀齿螺旋方向决定“右逆左顺”B22旋转方向：按工件齿螺旋方向决定“右逆左顺”作业：作业：分析斜齿圆柱齿轮传动，写出：分析斜齿圆柱齿轮传动，写出：（1）所需要的传动链；）所需要的传动链；（2）各传动链的末端件；）各传动链的末端件；（3）写出机床的位移关系；）写出机床的位移关系；（4）写出传动链的性质。）写出传动链的性质。 第三节第三节 YC3180 YC3180型滚齿机型滚齿机v1 1 机床的外形及其工艺范围机床的外形及其工艺范围v2 2 机床传动系统分析机床传动系统分析v3 3 仿形装置仿形装置 第三节 YC3180型滚齿机一、滚齿机外形：图4-10所示。由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架4、工作台8 Y3150E型滚齿机二 YC3180型滚齿机工艺范围v特别适合滚切淬硬的直齿和斜齿圆柱齿，也特别适合滚切淬硬的直齿和斜齿圆柱齿，也可以滚切涡轮，同时进行小锥度、鼓形齿等可以滚切涡轮，同时进行小锥度、鼓形齿等齿轮的仿形加工；齿轮的仿形加工；v工件最大直径工件最大直径 800mm，最大模数，最大模数10mm，最，最少工件齿数少工件齿数8；v除了具备普通滚齿机的全部功能外，还能采除了具备普通滚齿机的全部功能外，还能采用硬质合金滚刀对高硬度齿面齿轮用滚切工用硬质合金滚刀对高硬度齿面齿轮用滚切工艺进行半精加工或精加工，以滚代磨，所以艺进行半精加工或精加工，以滚代磨，所以它提高齿轮加工精度。它提高齿轮加工精度。第三节第三节 YC3180 YC3180型滚齿机型滚齿机v1 1 机床的外形及其工艺范围机床的外形及其工艺范围v2 2 机床传动系统分析机床传动系统分析v3 3 仿形装置仿形装置传动链分析方法：v 1）确定末端件；v2）列出计算位移；v3）列出运动平衡式；v4）计算换置式。机床传动系统分析机床传动系统分析v主运动传动链v范成运动传动链v轴向进给传动链v附加运动传动链滚齿机（滚斜齿）传动原理图滚齿机传动原理图滚齿机传动原理图 传动链传动链主运动主运动B11 电机电机12uv34滚刀滚刀展成运动展成运动 滚刀旋转运动滚刀旋转运动B11 1/K转转(1齿齿) 齿坯旋转运动齿坯旋转运动B12 1/ z 转转(1齿齿) 内传动链为：内传动链为：滚刀滚刀45ux67齿坯齿坯进给运动进给运动A21（外）（外） 齿坯齿坯B1278uf910A21 附加转动附加转动B22A2111uy127齿坯附加转动齿坯附加转动B22( (产生螺旋线的内传产生螺旋线的内传动链动链) ) uy按被切齿轮的螺旋角调整按被切齿轮的螺旋角调整主运动主运动B11 电机电机12uv34滚刀滚刀1、主运动传动链（YC3180）（1）末端件：电动机主轴（滚刀）（2）计算位移： 1500r/min（电动机）n（主轴）（3）运动平衡式：（4）换置公式：1 1主运动传动链（滚切直齿、斜齿相同）主运动传动链（滚切直齿、斜齿相同）主运动传动链（滚切直齿、斜齿相同）主运动传动链（滚切直齿、斜齿相同） Y3150E(1)(1) 末端件主运动链是展成运动的外联系传动链外联系传动链。 两端件：电动机电动机主轴主轴(2)(2) 计算位移1430rmin(电动机)n(滚刀)(3)(3) 运动平衡式:(4)(4) 换置式:U-是轴-间可变传动比，共三种：27/43，31/39，35/35；A/B 共三种：22/44，33/33，44/22滚刀转速为40250r/mm，共九级转速。定比45ux定比892展成运动传动链展成运动传动链 滚刀滚刀45ux67齿坯齿坯(1)(1) 末端件展成链是展成运动的内联系传动链。末端件展成链是展成运动的内联系传动链。(2)(2) 计算位移计算位移: :展成链保证末端件的传动比相当于一对交错轴展成链保证末端件的传动比相当于一对交错轴齿轮副的啮合传动，即滚刀每齿轮副的啮合传动，即滚刀每1 转，工件转转，工件转Kz转。转。K K 为滚为滚刀头数，刀头数，z为工件齿数，记作：为工件齿数，记作： 1( (滚刀滚刀) )K/ /Z( (工件工件) )(3(3) ) 运动平衡式运动平衡式加工直齿圆柱齿轮时，加工直齿圆柱齿轮时，u合成合成=1=1。加工斜齿圆柱齿轮时，加工斜齿圆柱齿轮时，u合成合成=-1=-1。2 2展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反) )Y3150E两端件：滚刀两端件：滚刀工件工件e/f为结构性挂轮，用来调整挂轮传动比的数值2 2展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反）展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反）展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反）展成运动传动链：（滚切直齿、斜齿方向相反）(4)(4) 换置式 当5z/k20时，取e=48，f=24。 当21z/k142时，取e=36，f=36。 当z/k143时，取e=24，f=48。3轴向进给运动链轴向进给运动链（外）（外） 齿坯齿坯B1278uf910A21（刀架）（刀架）轴向进给传动链轴向进给传动链(3)(3) 运动平衡式运动平衡式3 3进给传动链（滚切直齿、斜齿相同）进给传动链（滚切直齿、斜齿相同）进给传动链（滚切直齿、斜齿相同）进给传动链（滚切直齿、斜齿相同）(1)(1) 末端件进给以工作台作为间接动力源，末端件进给以工作台作为间接动力源， 两端件两端件：工作台：工作台滚刀架滚刀架(2)(2) 计算位移进给以工作台每转时滚刀架的竖直移动量计算位移进给以工作台每转时滚刀架的竖直移动量( (mm) )计。计。 计算位移为计算位移为：1( (工作台工作台)f ( (滚刀架滚刀架) )(4)(4) 换置式换置式f轴向进给量轴向进给量，单位，单位mm/r，根据工件材料、加工精，根据工件材料、加工精度、表面粗糙度等情况选定。度、表面粗糙度等情况选定。a1/b1轴向进给挂轮，共四种，轴向进给挂轮，共四种，u-之间的可变传动之间的可变传动比比工作台的转动方向取决于滚刀的螺旋角的方向，故在工作台的转动方向取决于滚刀的螺旋角的方向，故在-之间设有正反向机构。之间设有正反向机构。Uf值从值从0.44mm/r共共12级。级。39/4530/5449/354 差动传动（附加转动）链差动传动（附加转动）链 工件主轴工件主轴滚刀架丝杆滚刀架丝杆末端件：末端件：A2111uy127齿坯附加转动齿坯附加转动B22(产生螺产生螺旋线的内传动链旋线的内传动链) uy按被切齿轮的螺旋角调整按被切齿轮的螺旋角调整差动传动链差动传动链 切削斜齿圆柱齿轮时，进给是复合运动，需要一条内联系切削斜齿圆柱齿轮时，进给是复合运动，需要一条内联系传动链来保证螺旋线的导程，习惯上称为传动链来保证螺旋线的导程，习惯上称为差动链差动链。( (1) ) 末端件末端件 滚刀架滚刀架工作台工作台（工件）。（工件）。( (2) ) 计算位移计算位移当滚刀架竖向移动当滚刀架竖向移动S S时，时， 工件应多转或少转工件应多转或少转1 1转。转。S( (单位单位mm)1 )1 转转( (工件工件) )4 4附加运动传动链附加运动传动链附加运动传动链附加运动传动链 附加运动传动链是联系附加运动传动链是联系刀架刀架（即轴向进给）（即轴向进给）A21和和工作台工作台附加旋转运动附加旋转运动B22之间的传动链。之间的传动链。式中式中3轴向进给丝杆的导程，单位轴向进给丝杆的导程，单位mm；u 合成合成2=2；展成运动传动链挂轮传动比展成运动传动链挂轮传动比S被加工齿轮螺旋线的导程，单位被加工齿轮螺旋线的导程，单位mm，mn被加工齿轮法向模数，单位被加工齿轮法向模数，单位mm；被加工齿轮的螺旋角，单位为度。被加工齿轮的螺旋角，单位为度。(4) (4) 换置式换置式换置式换置式(3) (3) 运动平衡式运动平衡式运动平衡式运动平衡式5刀架快速升降传动链刀架快速升降传动链v先将手柄先将手柄1放在快速放在快速移动位置上，使进给移动位置上，使进给箱中离合器处于空档，箱中离合器处于空档，断开进给箱输出轴与断开进给箱输出轴与动源联系（图中动源联系（图中11与与12的联系）。启的联系）。启动快速移动电机（与动快速移动电机（与12点连接），实现点连接），实现丝杆的快速转动。丝杆的快速转动。5刀架快速升降传动链刀架快速升降传动链 调整刀架位置，快调整刀架位置，快速接近工件或退回原位；速接近工件或退回原位；检验工作台附加运动的检验工作台附加运动的方向是否正确方向是否正确利用快速电机可使刀架作快速升降运动利用快速电机可使刀架作快速升降运动刀架快速移动传动路线：刀架快速移动传动路线：快速电机快速电机13/26（链传动）（链传动）M32/25刀架轴向进给丝杆刀架轴向进给丝杆。 在加工斜齿圆柱齿轮时，启动快速电机，可经过附加运动链在加工斜齿圆柱齿轮时，启动快速电机，可经过附加运动链带动工作台旋转，可检查工作台的旋转方向是否符合要求。带动工作台旋转，可检查工作台的旋转方向是否符合要求。 刀架快速移动的方向可通过快速电机的旋转方向来变换。刀架快速移动的方向可通过快速电机的旋转方向来变换。 启动快速电机前，先操纵手柄启动快速电机前，先操纵手柄P3放于放于“快速移动快速移动”位置上，位置上，此时轴此时轴上的三联滑移齿轮处于空挡位置，脱开轴上的三联滑移齿轮处于空挡位置，脱开轴和和间的传动联系，同时接上离合器间的传动联系，同时接上离合器M3。此时才能启动快速电机。此时才能启动快速电机。 加工斜齿圆柱齿轮时，附加运动链不允许断开，让滚刀在快加工斜齿圆柱齿轮时，附加运动链不允许断开，让滚刀在快进、快退时按原来的螺旋线轨迹运动，避免产生进、快退时按原来的螺旋线轨迹运动，避免产生“乱牙乱牙”。（三）刀架快速移动传动路线（三）刀架快速移动传动路线（三）刀架快速移动传动路线（三）刀架快速移动传动路线v4. 4. 滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构 Y3150E型滚型滚齿机所用的运齿机所用的运动合成机构，动合成机构，由模数由模数 m=3mm，齿数，齿数 Z=30，螺旋角螺旋角=0的四个弧齿锥的四个弧齿锥齿轮组成。齿轮组成。4. 滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构机床上配有两个离合器机床上配有两个离合器 M1 和和 M2，滚切直齿圆柱齿轮时用，滚切直齿圆柱齿轮时用 M1，滚切斜齿圆柱齿轮、大质数直齿园柱齿轮、切向进给，滚切斜齿圆柱齿轮、大质数直齿园柱齿轮、切向进给法加工蜗轮时用法加工蜗轮时用 M2。（2 2）原理：）原理：）原理：）原理：4. 4. 滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构 需要附加运需要附加运动时，先在轴动时，先在轴X X上装上套筒上装上套筒 G（与（与X轴用键轴用键连接），再将连接），再将离合器离合器 M2 空空套在套筒套在套筒 G 上，上，离合器离合器M M2 2端面齿端面齿与空套齿轮与空套齿轮 Z72 的端面齿的端面齿及转臂及转臂H H的端面的端面齿同时啮合，齿同时啮合，连为一体，连为一体，从而使来自刀架的运动通过齿轮从而使来自刀架的运动通过齿轮 Z72传递给转传递给转臂臂H，与来自滚刀的运动（由，与来自滚刀的运动（由Z56传入）经运动传入）经运动合成机构合成后，由合成机构合成后，由X轴经齿轮轴经齿轮e传往工作台。传往工作台。 当当加加工工斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮时时，展展成成运运动动通通过过合合成成机机构构右右端端的的Z45传传入入合合成成机机构构，差差动动运运动动来来自自挂挂轮轮a2/b2和和c2/d2，通通过过锥锥齿齿轮轮副副24/24和和蜗蜗杆杆蜗蜗轮轮副副2/40传传入入合合成成机机构构。合合成成运运动动通通过过合合成成机机构构左左端端的的分分齿齿挂挂轮轮e/f传传出出。当当运运动动通通过过齿齿轮轮Z45传入时，传入时，u合成合成=-1，当运动通过蜗轮，当运动通过蜗轮Z40传入时，传入时， u合成合成=2 但加工直齿圆柱齿轮时，不需要差动运动，卸去差动但加工直齿圆柱齿轮时，不需要差动运动，卸去差动挂轮挂轮a2/b2和和c2/d2，并将转臂，并将转臂H锁死，锁死，u合成合成=1 得： n =2 nH - n 考虑展成运动而没有附加运动，nH=0， U 合合1 = n / n = -1 考虑附加运动而没有展成运动时，n=0， U 合合2 = n / nH =2 设n、n、nH分别为轴及转臂 H 的转速，根据行星传动原理，合成机构的传动比计算公式为：金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床 4. 4. 滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构n = nHn =2 n - nn = nU 合合1= n / n = 1 滚切直齿圆柱齿轮时，将离合器M1直接装在 X轴上（键联接），M1的端面齿只和转臂 H 的端面齿相连接，来自滚刀的运动不能传入合成机构。则则金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床 4. 4. 滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构滚齿机的运动合成机构 第四节第四节 传动链换置器官的布置传动链换置器官的布置一、外联系传动链换置器官一、外联系传动链换置器官 外联系传动链与内联系传动链有公用段，外外联系传动链与内联系传动链有公用段，外联系传动链的换置器官不得布置于公用段内。联系传动链的换置器官不得布置于公用段内。图图4-13所示。所示。二、内联系传动链换置器官 展成链和差动链属于内联系传动链，有三种布置方案。如图4-14所示。图4-14 换置器官的布置分析三个方案：1）方案（2）： 展成链换置公式中有sin因子，ix的计算不能正确，所以该方案不能取。2）方案（1）和方案（3）： 展成链换置式是一样，但差动链换置式不同。方案（2）换置式中有Z，方案（3）中没有Z，故方案 （3）好。vend第二次作业、已知滚刀头数为K，右旋，螺旋升角为；被加工的直齿圆柱齿轮的齿数为Z工；滚刀的轴向进给量为fmm/r。请回答下列问题：）滚刀的轴心线位置为什么要调整到与水平线相差一个角度？角度应多大？）若滚刀轴向进给A mm时，工件与滚刀各转了多少转？、当用头数为K、右旋、螺旋升角为的滚刀去滚切齿数为Z工、螺旋线导程为Tmm的右旋斜齿圆柱齿轮时，若刀具轴向移动距离和工件转过的转数如下表所示，问滚刀转过多少转？刀具移动距离工件转过转数刀具转过转数Smm/r 1TmmTS解:一,1,先求出工件附加转动(B21):n工件附加转动(B21)=S/T2,求工件B11转动:(1-S/T)3,展成运动:n刀K=n(B11)Z B11B21右旋滚刀右旋工件二,1,先求出工件附加转动(B21):n附加(B21)=12. 求出工件B11转动=(T/S)-13,展成运动:n刀K=n(B11)Z1 1主运动传动链主运动传动链v两端件: 电动机 滚刀主轴v计算位移：n 电（r/min）- n刀（r/min）v运动平衡式：v换置公式vu2-3轴II-III间的可变传动比；共三种： u=27/43；31/39；35/35；vA/B-变速挂轮； 三种 A/B=22/44；33/33；44/22v根据滚刀的转速，计算uv，并决定u2-3的啮合位置和A/B vv=15-40m/minv滚刀主轴转速9级: 40, 50, 63, 80, 100, 125,160, 200, 250v转速级数较少,最高转速较低v滚刀材料为高速钢，工件材料为铸铁和钢，且滚刀刃磨麻烦，选用切削速度较低；v滚刀尺寸已标准化，直径变化范围小。挂轮变速特点v可简化变速箱结构v调整时间长v传动比1/4-2v尽可能对称，用较少的齿轮获得较多的传动比。2范成运动传动链2范成运动传动链v两端件 滚刀主轴(滚刀转动）工作台(工件转动） v计算位移：滚刀主轴工件 1转 k/z转v运动平衡式为：范成运动传动链换置公式:结构性挂轮v目的：用于工件齿数Z在较大范围内变化时ux的调整，保证分子、分母相差倍数不致过大，使挂轮结构紧凑。v 5z/k20时， 取e=48，f=24；v21z/k142时， 取e=36，f=36；v z/k143时， 取e=24，f=48。有关说明v“24”为范成常数，由传动比决定，要求能方便配算挂轮；v内联系传动链，保证齿形的范成和分度严格的运动关系v传动链误差影响齿形精度3轴向进给运动传动链3轴向进给运动传动链v两端件： 工作台（工件转动）刀架（滚刀移动）v计算位移： 工作台刀架进给 1转 f（mm）v运动平衡式为： 换 置 公 式vf轴向进给量，单位为mmr；v根据工件材料、加工精度及表面粗糙度等选定；va1/b1轴向进给挂轮； u17-18轴17-18间的可变传动比，共三种： u17-18 =49/35；30/54；39/45进给量值mm/r4.4.刀具的安装角刀具的安装角v滚刀安装角为了使滚刀刀齿排列方向与工件齿槽方向一致，滚刀安装角=。当滚刀的v螺旋升角的旋向与齿轮螺旋角的旋向相同时v滚刀安装角的大小为-；当滚刀的螺旋升角的旋向与齿轮螺旋角的旋向不同时，滚刀安装角的大小为+。 （同减异加同减异加）v工作台旋转方向“右逆左顺”：右旋滚刀，工件逆时针方向转动；左旋滚刀，工件顺时针方向转动。v2.机床传动系统分析 YC3180型号：工件最大加工直径为800mm，最大模数是10mm，最小模数是8mm。除能完成普通滚齿机全部功能外，还能采用硬质合金滚刀，对齿面淬硬的（50-60HRC）齿轮进行半精铣和精铣。 传动链分析方法：1）确定末端件；2）列出计算位移；3）列出运动平衡式；4）计算换置式。（一）滚切直齿圆柱齿轮2、展成运动：（1）末端件：滚刀工件。（2）计算位移：1（滚刀）k/z（工件）（3）运动平衡式：（4）换置式：加工直齿，合成机构传动比等于3、进给传动链：（1）末端件：工作台滚刀架（2）计算位移：1（工作台）f（滚刀架）（3）运动平衡式：（4）换置式：（二）滚切斜齿圆柱齿轮1、差动链：（1）末端件：滚刀架工件（2）计算位移：T（滚刀架）1（工件）（3）运动平衡式：差动传动链中，合成机构传动比等于.（4）换置式：2、展成运动： 展成链与滚切直齿圆柱齿轮相同，但合成传动比为i合成1。3、主运动链和进给链与滚切直齿齿轮相同。（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相同。但床身溜板连同工作台和后立柱在床身导轨上作水平的径向进给。（一）主传动链（一）主传动链（外联系）（外联系）1、传动路线表达式：、传动路线表达式：2、运动平衡式：、运动平衡式：主电动机主电动机 滚刀主轴滚刀主轴1430（r/min）nc（r/min）3、换置公式：、换置公式： 主电动机主电动机胶带传动胶带传动115/16521/42三联滑移齿轮组三联滑移齿轮组ugv（31/39、35/35、27/43）切削速度挂轮切削速度挂轮A/B28/2828/2828/2820/80滚刀主轴滚刀主轴1、传动路线表达式：、传动路线表达式：2、运动平衡式：、运动平衡式：滚刀主轴滚刀主轴 工件主轴工件主轴1/k（r/min）1/z（r/min）3、换置公式：、换置公式：（二）范成传动链（二）范成传动链（内联系）（内联系）滚刀主轴滚刀主轴合成机构合成机构结构挂轮e和f的选择：u挂轮挂轮e和和f可在可在4个挂轮（齿数分别为个挂轮（齿数分别为24、36、36、48）中）中选选2个：个：1、传动路线表达式：、传动路线表达式：2、运动平衡式：、运动平衡式：工件主轴工件主轴 滚刀架滚刀架1（r/min）f（mm）3、换置公式：、换置公式：（三）进给传动链（三）进给传动链（外联系）（外联系）工件主轴工件主轴滚刀架垂直运动丝杠滚刀架垂直运动丝杠1、传动路线表达式：、传动路线表达式：2、运动平衡式：、运动平衡式：滚刀架滚刀架 工件主轴工件主轴T（mm）附加回转附加回转1（r）3、换置公式：、换置公式：（四）差动传动链（四）差动传动链（内联系）（内联系）T 滚刀架垂直运滚刀架垂直运动丝杠动丝杠M3工件主轴工件主轴合成机构合成机构二、滚切齿数大于二、滚切齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮的质数直齿圆柱齿轮分齿挂轮的换置公式：分齿挂轮的换置公式：滚齿机只备有滚齿机只备有100以下以下的质数交换齿轮！的质数交换齿轮！滚刀主轴滚刀主轴工件主轴工件主轴让让差动传动链差动传动链来完成来完成滚刀滚刀 工件工件 刀架刀架范成传动链：范成传动链：滚刀 工件换置公式：换置公式：差动传动链：差动传动链：工件 刀架差动传动链：差动传动链：工件 刀架把把 和和 代入上式：代入上式：v滚切斜齿时，滚齿机必须有以下几个运动：滚切斜齿时，滚齿机必须有以下几个运动：v切削运动：切削运动：亦称主运动，即滚刀的旋转运动亦称主运动，即滚刀的旋转运动(B(B1111) ) 。v分齿运动：分齿运动：即工件的旋转运动即工件的旋转运动(B(B1212) ) ，其运动的速度必定和滚刀的旋，其运动的速度必定和滚刀的旋转速度保持啮合关系。对于单线滚刀，当滚刀每转转速度保持啮合关系。对于单线滚刀，当滚刀每转1 1转时，被切齿坯转时，被切齿坯需转过一个齿的相应角度，即需转过一个齿的相应角度，即1/1/Z Z转转( (Z Z为被加工齿轮的齿数为被加工齿轮的齿数) ) ，如图，如图所示。所示。v螺旋进给运动：滚刀的直线移动螺旋进给运动：滚刀的直线移动A A2121和工件的附加转动和工件的附加转动B B2222。主运动主运动B11 电机电机12uv34滚刀滚刀进给运动挂轮进给运动挂轮 Y Y 3 3 1 1 5050 E E 重大改进序号重大改进序号 主参数（最大工件直径主参数（最大工件直径500mm500mm） 系代号系代号 （1） 组：滚齿机组：滚齿机 齿轮加工机床齿轮加工机床 9-3 Y3150E型滚齿机1 1）附加运动传动链是形成螺旋线的内联系传动链，挂轮传动）附加运动传动链是形成螺旋线的内联系传动链，挂轮传动）附加运动传动链是形成螺旋线的内联系传动链，挂轮传动）附加运动传动链是形成螺旋线的内联系传动链，挂轮传动比应配算准确。比应配算准确。比应配算准确。比应配算准确。vv 换置公式中包含无理数sin，为准确配算挂轮带来困难；vv 挂轮数有限，且与展成运动共用一套；vv 为保证展成运动传动比准确，一般先选用展成运动挂轮，剩下的挂轮供附加运动传动链选择，无法准确配算挂轮；vv 对8级精度的斜齿轮，要精确到小数点后第4位数字，对7级精度的斜齿轮，要精确到小数点后第5位数字，才能保证不超过精度标准中规定的齿向允差。（5 5）附加运动传动链运动平衡式、换置公式分析）附加运动传动链运动平衡式、换置公式分析）附加运动传动链运动平衡式、换置公式分析）附加运动传动链运动平衡式、换置公式分析金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床 2 2）运动平衡式中包含了）运动平衡式中包含了）运动平衡式中包含了）运动平衡式中包含了u ux x、u uy y。这样设置使换置公式中没。这样设置使换置公式中没。这样设置使换置公式中没。这样设置使换置公式中没有有有有z z参数。参数。参数。参数。vv 一对相啮合的斜齿圆柱齿轮，模数、螺旋倾相等。vv 用同一把滚刀，在加工完一个再加工另一个相啮合的齿轮时，uy不需改变，可用相同的附加运动挂轮。vv 附加运动的方向通过取舍惰轮来解决。vv 虽然k中有sin无理数因子，换置有一定的误差，并使螺旋角有一定的误差，但一对齿轮用同一套附加运动挂轮，误差是相同的，因而仍能很好地啮合。金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床 3 3）质数齿轮的加工）质数齿轮的加工）质数齿轮的加工）质数齿轮的加工展成链的换置公式展成链的换置公式当5z/k20时，当21z/k142时，当z/k143时，取e=24，f=48。vv 当被加工齿轮的齿数z为质数时，挂轮a、b必须有一个齿轮的齿数选用z或它的整数倍。vv 滚齿机都配有齿数100以下的质数交换齿轮。vv 加工100以下的质数齿轮时可以选到合适的挂轮，但100以上的质数齿轮就选不到合适的挂轮，这时可以用两条传动链并通过合成机构来实现所需的展成运动。金属切削机床齿轮加工机床金属切削机床齿轮加工机床