2.4齒輪加工機床.ppt

1、1,2.4 齒輪加工機床,2.4.1 齒輪加工機床的工作原理和分類 2.4.2 滾齒機的運動分析 2.4.3 Y3150E型滾齒機 2.4.4 插齒和磨齒原理 2.4.5 齒輪制造技術的發(fā)展動向,返回,2,2.4.1齒輪加工機床的工作原理和分類,1齒輪的加工方法,（1）成形法加工齒輪,采用鑄造、鍛造、沖壓及切削加工等方法。 切削齒輪：成形法和展成法。,成形法加工齒輪的加工原理如圖所示，在銑床上用盤形或指狀成形齒輪銑刀銑削齒輪，銑完一個齒后，進行分度，接著銑下一個齒，一直銑完整個齒輪為止。,盤形銑刀,指狀銑刀,3,2.4.1齒輪加工機床的工作原理和分類,（2）展成法加工齒輪,展成法加工齒輪是應用

2、齒輪嚙合原理，把齒輪嚙合副（齒條齒輪、齒輪齒輪）中的一個轉化為刀具，另一個作為工件，并保證刀具和工件作嚴格的嚙合運動。 被加工齒輪的齒面是在刀具和工件包絡（展成）過程中連續(xù)形成的。 展成法加工齒輪需要在齒輪加工機床上進行，只要模數(shù)和壓力角相同，一把刀具可以加工任意齒數(shù)的齒輪，其加工的齒輪精度高、生產率高，在生產中應用廣泛。,4,2.4.1齒輪加工機床的工作原理和分類,被加工齒輪種類：圓柱齒輪加工機床、圓錐齒輪加工機床 圓柱齒輪加工機床：滾齒機、插齒機等。 圓錐齒輪加工機床：直齒錐齒輪加工機床、弧齒錐齒輪加工機床。 直齒錐齒輪加工機床：刨齒機、銑齒機和拉齒機等； 弧齒錐齒輪加工機床：弧齒錐齒輪銑

3、齒機、拉齒機等。 精加工齒輪齒面的機床：剃齒機、珩齒機和磨齒機等。,2齒輪加工機床的類型,5,2.4.2 滾齒機的運動分析,1滾齒原理,當機床傳動鏈使被加工齒輪和滾刀嚴格地按一對螺旋齒輪的嚙合速比關系作旋轉運動時，滾刀就可在工件上連續(xù)不斷的切削出齒形（如漸開線）來。,6,2.4.2 滾齒機的運動分析,（1）滾切直齒圓柱齒輪的成形運動分析,2滾切直齒圓柱齒輪,必須具備以下兩個運動： 一個是形成漸開線齒廓所需的展成運動（B11和B12）； 另一個是切出整個齒寬所需的滾刀沿工件軸線的垂直進給運動（A2）， 圖中為滾刀的螺旋升角，為滾刀的安裝角。,7,2.4.2 滾齒機的運動分析,圖為滾切直齒圓柱齒輪

4、的傳動原理圖，它具有以下三條傳動鏈。,(1)主運動傳動鏈 (2)展成運動傳動鏈 (3)軸向進給運動傳動鏈,8,2.4.2 滾齒機的運動分析,（2）主運動傳動鏈,電動機12uv34滾刀 (B11),主要用來調整主運動的轉速B11（即速度參數(shù)），保證生產效率和滾刀的耐用度（使用壽命）。,（3）展成運動傳動鏈,展成運動是滾刀與工件相嚙合形成漸開線齒廓的運動。 該運動關系直接影響齒輪（漸開線）的形狀精度。,滾刀45ux67工件,9,2.4.2 滾齒機的運動分析,（4）垂直進給運動傳動鏈,滾刀架沿工件軸線作垂直進給運動（A2），切出整個齒槽。 垂直進給運動的大小主要影響切槽的速度和被加工齒面的粗糙度,工

5、件78uf910滾刀架（升降絲杠），,（5）滾切直齒圓柱齒輪的滾刀安裝,= -滾刀的螺旋升角,10,2.4.2 滾齒機的運動分析,（1）機床的成形運動和傳動原理,加工直齒圓柱齒輪：進給運動是直線運動，是一個簡單運動。 加工斜齒圓柱齒輪：進給運動是螺旋運動，是一個復合運動。,螺旋運動分解為：刀架直線運動A21、工作臺旋轉運動B22。 工作臺同時完成B12和B22運動，稱B22附加轉動。,3滾切斜齒圓柱齒輪,11,2.4.2 滾齒機的運動分析,滾切斜齒輪的傳動原理圖如圖所示。 滾切斜齒輪時，主運動傳動鏈、展成運動傳動鏈和垂直進給運動傳動鏈均與加工直齒輪時相同。,（2）工件附加運動的方向,12,2.

6、4.2 滾齒機的運動分析,（2）工件附加運動的方向,工件附加轉動B22的方向如圖所示。附加運動的方向與刀具的進給方向、滾刀的旋向和齒輪的旋向有關。,圖a右旋滾刀、右旋齒輪：B22與B12同向。 圖b右旋滾刀、左旋齒輪：B22與B12反向。 B22的速度大小為：滾刀架向下移動一個齒槽螺旋線的導程T，工件應多轉1轉（右旋齒輪）或少轉1轉（左旋齒輪）。,13,2.4.2 滾齒機的運動分析,（3）滾刀的安裝,在滾齒斜齒輪時，滾刀安裝角不僅與滾刀的螺旋方向和螺旋升角有關，還與被加工齒輪的螺旋方向和螺旋角有關。,圖a滾刀和齒輪均為右旋的情況：=。 圖b滾刀為右旋、齒輪為左旋的情況：=。,14,Y3150E

7、型滾齒機主要用于滾切直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、花鍵軸和用手動徑向進給法滾切蝸輪。 Y3150E型滾齒機組成結構的外形及其布局如圖所示。,2.4.3 Y3150E型滾齒機,1滾齒機的用途、布局和技術參數(shù),15,2.4.3 Y3150E型滾齒機,Y3150E型滾齒機主要技術參數(shù)為： 最大加工直徑：500mm； 最大加工寬度：250mm； 最大加工模數(shù)：8mm； 最小齒數(shù) ：Zmin=5k（k為滾刀頭數(shù)）； 滾刀主軸轉速：40、50、63、80、100、125、160、200、250 r/min 刀架軸向進給量：0.4、0.56、0.63、0.87、1、1.16、1.41、1.6、1.8、2.5、

8、2.9、4 mm/r工件 外形尺寸：243912721770mm。,16,2.4.4 插齒和磨齒原理,插齒機主要用于加工直齒圓柱齒輪，尤其適用于加工內齒輪和多聯(lián)齒輪。,1、插齒原理,如圖所示，插齒原理相當于一對圓柱齒輪的嚙合。其中一個是齒輪形刀具（插齒刀）。 插齒刀實質上是一個端面磨有前角、齒頂及齒側磨有后角的齒輪。插齒機同樣是按展成法加工圓柱齒輪的。,17,2.4.4插齒和磨齒原理,插齒加工時所需要的運動 展成運動 ：插齒刀旋轉B11和工件旋轉B12為的部分，作用是形成漸開線齒廓。 插齒刀上下往復運動A2是一個簡單的成形運動，作用是形成輪齒齒槽線（直線）。,插齒時，首先是插齒刀相對于工件作徑

9、向切入運動，直到全齒深時停止切入，這時工件和插齒刀繼續(xù)對滾（即插齒刀以B11，工件以B12的相對運動關系轉動），當工件再轉過一圈后，全部輪齒即切削完。然后插齒刀與工件分開，機床停機。因此，插齒機除了兩個成形運動外，還需要一個徑向切入運動（輔助運動）。此外，插齒刀在往復運動的回程時不切削，為了減少刀刃的磨損，機床上還需要有讓刀運動（輔助運動）。,18,2.4.4插齒和磨齒原理,2磨齒原理,磨齒機常用于淬硬齒輪齒的精加工，磨齒能糾正齒輪淬火后的變形，因此加工精度高，精度可達6級以上。有的磨齒機也可直接在齒坯上磨出齒輪齒，但只限于模數(shù)較小的齒輪。,按齒廓的成形方法，磨齒分有成形法和展成法兩類,（1）

10、 成形砂輪磨齒原理,成形砂輪的截面被修整成與工件齒槽的齒廓形狀相同，磨齒的工作原理如圖所示。,19,2.4.4插齒和磨齒原理,砂輪截面形狀按專用樣板進行修整，專用樣板可按砂輪截面形狀放大若干倍，通過縮放機構來控制修整砂輪的金剛石運動，這樣有利于提高砂輪截面形狀的精度。,磨齒時，砂輪高速旋轉并沿工件軸線做往復運動。磨完一個齒后，進行分度，接著磨下一個齒。砂輪對工件的徑向切入運動，由工件與砂輪間的相對徑向移動來完成。,（2）展成法磨齒原理,連續(xù)磨齒和分度磨齒兩類。,連續(xù)磨齒的工作原理與滾齒相似，如圖所示。,蝸桿形砂輪相當于滾刀，砂輪與工件間靠展成運動形成漸開線。工件做軸向直線往復運動，以磨削出整個

11、齒。連續(xù)磨削的磨齒機生產率高，但修整砂輪費時，常用于大批量生產,20,2.4.4插齒和磨齒原理,分度磨齒原理是利用齒輪和齒條嚙合的原理，以砂輪代替齒條來磨齒，如圖b、c、d所示 。,砂輪形狀有碟形砂輪、大平面砂輪和錐形砂輪三種。,砂輪截面的形狀按照齒條的直線齒廓修整，修整方便。 圖b 兩個碟形砂輪代替齒條一個齒的兩個側面。 圖c 大平砂輪的端面代替齒條的一個齒側面。 圖d 錐形砂輪的側面代替齒條的一個齒。,返回,21,傳統(tǒng)的齒輪齒形加工是在齒輪未淬硬前，用滾齒或插齒的方法切出，經剃齒后淬硬，精度要求高的齒輪，在熱處理后還要進行精加工，如磨、珩、研和剃齒。一般說來，珩齒、研齒和硬剃齒的發(fā)展是現(xiàn)今

12、齒輪制造技術的一個趨勢。滾齒和插齒的高精度和高速切削也是值得注意的動向。,2.4.5 齒輪制造技術的發(fā)展動向,1新型滾齒機和插齒機,重慶機床廠生產的YC3180型淬硬滾齒機，吸收了國內外先進技術，機床結構優(yōu)良，動靜剛性好，工作精度高，特別適合于滾切淬硬(5060HRC)的直齒和斜齒圓柱齒輪，也可用來滾切蝸輪，同時也能進行小錐度、鼓形齒等齒輪的仿形加工。該機床也同樣適合于非淬硬齒輪的滾切。工件最大直徑800mm，最大模數(shù)10mm，最小工件齒數(shù)為8。,22,2.4.5 齒輪制造技術的發(fā)展動向,這種滾齒機除具備一般滾齒機的全部功能外，還能采用硬質合金滾刀對高硬度齒面齒輪用滾切工藝進行半精加工或精加工

13、，以滾代磨，所以它是提高齒輪加工精度、降低齒輪成本的理想加工設備。,當前，國外新開發(fā)的高速滾齒機，主軸轉速可達3000rmin。其中Liebherr公司生產的 LC82和LCll2滾齒機，最大加工直徑分別為80和120mm，當采用金屬陶瓷滾刀時，切削速度可達600mmin。該機床甚至可以采用金屬陶瓷滾刀和硬質合金滾刀時不使用冷卻液(干滾)。雖然采用金屬陶瓷滾刀，價格比較昂貴，但是效率的提高，重磨刀具費用的下降等影響，當加工一批零件后，每個零件的實際滾切費用與高速鋼滾刀滾切相比，反而下降了40，每件加工時間縮短了30。,23,2.4.5 齒輪制造技術的發(fā)展動向,2新型珩齒、剃齒和磨齒機,利用珩齒

14、加工技術能使齒面上形成微小的、肉眼看不到的對角線痕跡可以很好地保存潤滑油、減小噪聲、延長齒輪壽命、抵抗齒面產生點蝕，并減小輪齒中的應力和增加齒輪的傳動扭矩。德國Hurth公司生產的ZH250數(shù)控珩齒機，最大可加工直徑為250mm、齒寬100mm的齒輪。,在插齒機方面，新型的插齒機效率也極其之高，SigmaPool公司生產的Rapidl5插齒機，插齒刀行程可達每分鐘3000次，還可進行輪齒的倒圓角，這在一般的加工中是一個分開的工序。,24,2.4.5 齒輪制造技術的發(fā)展動向,在該機床上，外齒輪工件與內齒輪珩輪交叉一個角度嚙合，并一起旋轉，但兩個工件主軸的配合能使嚙合點產生一個很復雜的球面擺動運動，利用多軸控制的數(shù)控系統(tǒng)使工件與刀具的每一個接觸點產生最佳的接觸性能。即使采用較粗的珩輪，仍能獲得較小的表面粗糙度。這臺機床的另一優(yōu)點是可以采用大面積的內珩輪，既可增大使用范圍，又可提高在珩輪兩次修整之間的產量。 Hurth公司已研制出一種新的能進行硬剃齒機床，使用該公司的ZS240數(shù)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)5軸控制，進行新的球面剃齒方法。該方法的基本原理是采用一個快速旋轉的剃齒刀對安裝在頂尖中旋轉的工件進行剃齒，這樣可實現(xiàn)切入式剃