第四章齿轮加工机床
本章学习的内容：
本章讲述滚齿机的工作原理、加工直齿轮、加工斜齿轮、Y3150E滚齿机、插齿机和磨齿机。补充有关齿轮加工、齿轮机床内容。
重点：滚齿机、换置机构、传动系统
难度：滚切斜齿轮、差动传动链、换置公式计算、差动挂轮计算
补充: 齿轮加工知识
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。
二、切削齿轮的方法
按形成轮齿的原理，切削齿轮的方法分为两大类：
1、成形法
2、展成法（范成法）
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。
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）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。
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。
三、线切割加工齿轮方法
最新的齿轮加工方法、有取代成形法趋势
1、加工金属齿轮
2、不需要专用刀具，方便、快捷
3、可低成本加工单件、小批量齿轮
4、加工效率低
5、受生产齿轮图形限制，存在缺陷：非范成产生，可能产生传动干涉；特殊齿轮图形无法生成
第一节滚齿机
一、工作原理及运动分析
滚齿机主要用于滚切直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮。
1、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系作相对旋转运动时，就可在工件上连续不断地切出齿来。
2、滚切直齿圆柱齿轮
（1）运动分析：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(n1， n2) 形成导线:
滚刀沿工件轴线的移动(A)
A
（2）运动联系及传动原理图
展成运动链：滚刀——ix ——工件 主运动链 ：电动机——iv ——滚刀
进给传动链 ：工件——if ——刀架升降丝杠
x
f
4
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；另一个是直线运动。需要一条外联系传动链(进给传动链)。 （3）运动参数的调整
运动的5个参数：轨迹、速度、方向、行程、起点。 刀具决定齿轮的模数、压力机，iv 决定轨迹参数。 3、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---同加工直齿轮；另一个是产生螺旋线(导线)的运动—独特的。
前者与加工直齿齿轮时相同；后者则有所不同。
滚切斜齿圆柱齿轮
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。
这个螺旋运动可分解为两部分，滚刀架的直线运动A2和工作台的旋转运动A1。（差动传动链）
形成螺旋线，需要两条传动链，一条是轴线进给传动链3—if—4，另一条是差动传动链4—iy—Σ—ix—3（内联系传动链）。
要求：刀架移动1个导程，工件转动1周。此转动称为附加转动。
Σ为合成机构
4、滚刀的安装
滚刀的安装角δ：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。
（1）加工直齿圆柱齿轮：
安装角δ=ω，ω—刀具的螺旋升角。
（2）加工斜齿圆柱齿轮：
安装角δ=β±ω，β—工件的螺旋角。
原则：滚刀的刀齿方向与被加工齿轮方向一致。（例子）
滚刀的安装小结
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
二、Y3150E型滚齿机
1、机床的用途、特点
用于加工直齿轮、斜齿轮、蜗轮、花键轴
2、机床运动分析
（1）Y3150E滚齿机传动系统图
（2）滚切直齿轮，需要3条传动链： ①范成传动链
传动路线：
滚刀Ⅷ—80/20—Ⅶ—28/28—Ⅵ—28/28—Ⅴ—28/28—Ⅳ—42/56—Ⅸ—合成机构—e/f —Ⅹ—36/36—Ⅺ—a/b —Ⅻ—c/d —ⅩⅢ—1/72—工件主轴 a)末端件：滚刀—工件
b)计算位移：滚刀转1齿——工件转1齿
滚刀转1齿即转动1/K 转（K —滚刀头数），工件转动1/Z 工转（ Z 工被加工工件齿数） 滚刀1/K 转—工件转1/Z 工齿
满足此关系，就要计算a 、b 、c 、d 齿轮齿数——分齿挂轮
C)运动平衡式
d ）计算换置公式：
加工直齿轮时，i Σ=1，故
工
Z K e f d c b a i x 24?=?=
a 、
b 、
c 、
d 为分齿挂轮,齿数要精确配算。
e 、
f 为结构调整齿轮，取值见书。 ② 主传动链
传动路线表达式
换置公式计算
a ）末端件：电动机——滚刀
b ）计算位移：电动机n 转——滚刀n 转 C ）运动平衡式：
d ）计算换置公式
124.583n B A =
?
=变速箱i i v
③轴向进给传动链
传动路线表达式
换置公式计算
a ）末端件：工作台——刀架
b ）计算位移：1转——f C ）运动平衡式： d ）计算换置公式
（3）滚切斜齿轮的传动链和换置公式计算 ①范成传动链
同加工直齿轮，但是合成机构开启。 ②主传动链
同加工直齿轮 ③差动传动链
形成螺旋线的运动