模块三：典型机床及加工

1. 模块三：典型机床及加工 第四单元 齿轮加工机床传动与结构 注：课件内部分图片、动画、视频为引用，来源不详。

2. 概述 圆柱齿轮 常见齿轮类型 锥齿轮 蜗轮蜗杆 圆柱齿轮 锥齿轮 蜗轮蜗杆

3. 一、齿轮加工机床的种类： 圆柱齿轮加工机床 圆锥齿轮加工机床 普通精度：滚齿机、插齿机 精密加工：磨齿机、珩齿机、剃齿机

4. 齿形加工常用方法：按形成轮齿的原理可分为成形法和展成法两大类。齿形加工常用方法：按形成轮齿的原理可分为成形法和展成法两大类。 用与被切齿轮的齿槽形状完全相符的成形刀具切出齿形的方法。如铣齿、成形法磨齿等。 （1） 成形法 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 （2） 展成法（范成法）

5. 1）成形法 ⑴ 刀刃形状与齿轮齿槽形状一致； ⑵ 用一把刀加工模数相同直径不同的多种齿轮； ⑶加工模数较小的齿轮时，用盘状铣刀；模数较大时，用指状铣刀。 盘形齿轮铣刀加工直齿 指状齿轮铣刀加工直齿

6. 铣齿的工艺特点： （1）成本较低：齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。 （2）生产率低：铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。 （3）加工精度低：只能获得近似的齿形，产生齿形误差；另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。 铣齿应用： • 适用于单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮。 • 铣齿的加工精度为9级或9级以下，齿面粗糙度值Ra为6.3～3.2μm

7. 2）展成法（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

8. 滚齿加工工艺特性： （1）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。 （3）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：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： 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。

9. 滚齿机的工作原理及运动分析 一、滚齿原理 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。 滚刀实质上是一个斜齿圆柱齿轮。

10. 二、加工直齿圆柱齿轮 母线： 渐开线齿廓 • 发生线 导线： 齿长线

11. 1、成形所需运动 • 母线：范成运动——一个复合运动（滚刀的旋转运动n1和工件的旋转运动n2复合而成） • 导线：直线运动——一个简单运动（滚刀架的移动f3） 主运动 （ n1，n2） 进给运动 f3 滚齿原理 1－滚刀；2－工件

12. 2、运动联系 （作用、末端件、位移关系、性质） （1）主传动链 电动机 滚刀 主运动 （ n1,n2） （2）范成传动链 滚刀 工件 进给运动 f3 （3）进给传动链 工件 刀架 图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图

13. 3、滚刀安装角:滚刀轴线与水平线之间的夹角 目的：滚刀刀齿的排列与工件齿槽方向一致 :滚刀螺旋线的升角 左旋 右旋

14. 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

15. 斜齿轮的齿长是螺旋形 螺旋运动 滚刀架沿工件轴向运动f3和工件附加回转运动f4复合而成 图9-5 滚齿机加工斜齿圆柱齿轮传动原理图

16. 差动传动链 末端件： 滚刀架 工件主轴 作用：使工件有附加回转运动，形成齿形的螺旋线； 位移关系： 滚刀架垂直移动T（mm） 工件附加回转1（r） 性质：内联系 被加工斜齿轮的螺旋线导程

17. 加工斜齿圆柱齿轮传动链 （1）主传动链 电动机 滚刀 （2）范成传动链 滚刀 工件 （3）进给传动链 工件 刀架 （4）差动传动链 滚刀架 工件主轴

18. 分析滚齿机对斜齿圆柱齿轮齿形成形中需要哪些传动链，说明各传动链在成形中的作用，并画出传动原理图。（10分）分析滚齿机对斜齿圆柱齿轮齿形成形中需要哪些传动链，说明各传动链在成形中的作用，并画出传动原理图。（10分） （主运动传动链1分，竖直进给传动链1分，范成传动链2分，差动传动链2分，图4分） 主运动传动链：输入动力； 范成传动链：保证滚刀和工件的相对运动关系（滚刀1/k，工件1/z）； 差动传动链：使工件实现附加回转运动，形成需要的螺旋角； 竖直进给传动链：实现刀架的进给运动。

19. 1.运动方向的确定 基本回转n2 附加回转f4 总结： 工件与滚刀的螺旋线方向相同，则n2与f4方向相同。

20. 2.滚刀安装角的确定 滚齿时，为了切出准确齿形，应使滚刀和工件处于正确的“啮合”位置，滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工轮齿齿槽方向一致。为此，需将滚刀轴线相对于水平线倾斜一个安装角 。

21. 滚刀安装角： 当工件和滚刀螺旋线方向相同时，安装角为 当工件和滚刀螺旋线方向相反时，安装角

22. Y3150E型滚齿机 Y3150E 重大改进序号 主参数（最大工件直径500mm） 系代号（1） 组：滚齿机 齿轮加工机床

23. Y3150E型滚齿机 一、主要组成部件 由床身1、 立柱2、刀 架溜板3、 滚刀架5、 后立柱8和 工作台组成

24. 由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架5、工作台8由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架5、工作台8

25. 一、Y3150E型滚齿机传动系统 • 传动系统图 （一）主传动链 （二）范成传动链 （三）进给传动链 （四）差动传动链 （五）滚刀架快速运动传动链

27. （一）主传动链（外联系） 主电动机 滚刀主轴 1430（r/min） nc（r/min） 1、传动路线表达式： 主电动机——胶带传动115/165——Ⅰ——21/42——Ⅱ——三联滑移齿轮组ugv（31/39、35/35、27/43）——Ⅲ——切削速度挂轮A/B——Ⅳ——28/28——Ⅴ——28/28——Ⅵ——28/28——Ⅶ——20/80——滚刀主轴Ⅷ 2、运动平衡式： 3、换置公式：

28. 合成机构 （二）范成传动链（内联系） 滚刀主轴 工件主轴 1/k（r/min） 1/z（r/min） 1、传动路线表达式： 滚刀主轴Ⅷ Ⅶ Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅸ Ⅹ Ⅸ Ⅻ ⅩⅢ 2、运动平衡式： 3、换置公式：

29. 结构挂轮e和f的选择： • 挂轮e和f可在4个挂轮（齿数分别为24、36、36、48）中选2个：

30. （三）进给传动链（外联系） 工件主轴 滚刀架 1（r/min） f（mm） 1、传动路线表达式： 工件主轴ⅩⅢ Ⅻ ⅩⅣ ⅩⅤ ⅩⅥ ⅩⅦ ⅩⅧ 滚刀架垂直运动丝杠ⅩⅩⅢ 2、运动平衡式： 3、换置公式：

31. 滚刀架 工件主轴 合成机构 （四）差动传动链（内联系） T（mm） 附加回转1（r） 1、传动路线表达式： 滚刀架垂直运动丝杠ⅩⅩⅢ M3 ⅩⅧ ⅩⅨ ⅩⅫ Ⅸ Ⅹ Ⅺ Ⅻ 工件主轴ⅩⅢ 2、运动平衡式： 3、换置公式： T

32. （五）滚刀架快速运动传动链 链传动副13/26 ⅩⅧ 快速电动机（P=1.1kw，n=1410r/min） 滚刀架垂直运动丝杠ⅩⅩⅢ

33. 二、滚切齿数大于100的质数直齿圆柱齿轮 分齿挂轮的换置公式： 滚齿机只备有100以下的质数交换齿轮！

34. 滚刀主轴 工件主轴 让差动传动链来完成

35. 滚刀 工件 刀架 ①范成传动链： 滚刀 工件 换置公式： ②差动传动链： 工件 刀架

36. 差动传动链： 工件 刀架 把 和 代入上式：

37. 本 章 结 束 Thank you for your listening!

39. 2. 展成法加工齿形 l滚齿：利用齿轮啮合原理进行加工齿轮的一种方法，加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。用于加工直齿、螺旋齿圆柱外齿轮及蜗轮等。 精度IT8~IT7 l插齿：利用齿轮啮合的原理，加工齿轮的齿形面为刀齿面运动轨迹的包络线。用于加工直齿圆柱内、外齿轮及齿条等。

40. 3. 齿轮精加工方法 l剃齿：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。加工时齿坯与剃齿刀直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于软齿面齿轮加工。 l珩齿：利用齿轮啮合时齿面间的相互滑动，对齿面进行加工。加工时齿坯与珩齿轮直接啮合，不需要外加传动于齿坯，可以在原齿轮精度基础上提高一个精度等级。一般用于硬齿面齿轮加工。 l磨齿 成形法磨齿：成形砂轮磨削，与盘铣刀铣齿相同。 展成法磨齿：利用齿轮齿条啮合原理。

42. Y3150E滚齿机 二、机床的传动系统 Y3150E型滚齿机，一般要求能加工直齿、斜齿、圆柱 齿轮和蜗轮等。其传动系统具备下列传动链：主运动传动 链、展成运动传动链、垂直进给运动传动链、附加运动传 动链、径向进给运动传动链和切向进给运动传动链。

43. 1.成形法 ⑴刀刃形状与齿轮齿槽形状一致，用铣削的方法完成； ⑵用一把刀加工模数相同直径不同的多种齿轮； ⑶模数m＜8时，用盘状铣刀；模数m≥8时，用指状铣刀。