2.4齒輪加工機(jī)床.ppt

1、1,2.4 齒輪加工機(jī)床,2.4.1 齒輪加工機(jī)床的工作原理和分類 2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 2.4.3 Y3150E型滾齒機(jī) 2.4.4 插齒和磨齒原理 2.4.5 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,返回,2,2.4.1齒輪加工機(jī)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(gè)齒后，進(jìn)行分度，接著銑下一個(gè)齒，一直銑完整個(gè)齒輪為止。,盤形銑刀,指狀銑刀,3,2.4.1齒輪加工機(jī)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(yīng)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(gè)轉(zhuǎn)化為刀具，另一個(gè)作為工件，并保證刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)。 被加工齒輪的齒面是在刀具和工件包絡(luò)（展成）過(guò)程中連續(xù)形成的。 展成法加工齒輪需要在齒輪加工機(jī)床上進(jìn)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(chǎn)率高，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。,4,2.4.1齒輪加工機(jī)床的工作原理和分類,被加工齒輪種類：圓柱齒輪加工機(jī)床、圓錐齒輪加工機(jī)床 圓柱齒輪加工機(jī)床：滾齒機(jī)、插齒機(jī)等。 圓錐齒輪加工機(jī)床：直齒錐齒輪加工機(jī)床、弧齒錐齒輪加工機(jī)床。 直齒錐齒輪加工機(jī)床：刨齒機(jī)、銑齒機(jī)和拉齒機(jī)等； 弧齒錐齒輪加工機(jī)床：弧齒錐齒輪銑

3、齒機(jī)、拉齒機(jī)等。 精加工齒輪齒面的機(jī)床：剃齒機(jī)、珩齒機(jī)和磨齒機(jī)等。,2齒輪加工機(jī)床的類型,5,2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,1滾齒原理,當(dāng)機(jī)床傳動(dòng)鏈?zhǔn)贡患庸X輪和滾刀嚴(yán)格地按一對(duì)螺旋齒輪的嚙合速比關(guān)系作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾刀就可在工件上連續(xù)不斷的切削出齒形（如漸開(kāi)線）來(lái)。,6,2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,（1）滾切直齒圓柱齒輪的成形運(yùn)動(dòng)分析,2滾切直齒圓柱齒輪,必須具備以下兩個(gè)運(yùn)動(dòng)： 一個(gè)是形成漸開(kāi)線齒廓所需的展成運(yùn)動(dòng)（B11和B12）； 另一個(gè)是切出整個(gè)齒寬所需的滾刀沿工件軸線的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（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(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,圖為滾切直齒圓柱齒輪

4、的傳動(dòng)原理圖，它具有以下三條傳動(dòng)鏈。,(1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 (2)展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 (3)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈,8,2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,（2）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈,電動(dòng)機(jī)12uv34滾刀 (B11),主要用來(lái)調(diào)整主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速B11（即速度參數(shù)），保證生產(chǎn)效率和滾刀的耐用度（使用壽命）。,（3）展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈,展成運(yùn)動(dòng)是滾刀與工件相嚙合形成漸開(kāi)線齒廓的運(yùn)動(dòng)。 該運(yùn)動(dòng)關(guān)系直接影響齒輪（漸開(kāi)線）的形狀精度。,滾刀45ux67工件,9,2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,（4）垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈,滾刀架沿工件軸線作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（A2），切出整個(gè)齒槽。 垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,（1）機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理,加工直齒圓柱齒輪：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。 加工斜齒圓柱齒輪：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是螺旋運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)。,螺旋運(yùn)動(dòng)分解為：刀架直線運(yùn)動(dòng)A21、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B22。 工作臺(tái)同時(shí)完成B12和B22運(yùn)動(dòng)，稱B22附加轉(zhuǎn)動(dòng)。,3滾切斜齒圓柱齒輪,11,2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,滾切斜齒輪的傳動(dòng)原理圖如圖所示。 滾切斜齒輪時(shí)，主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈均與加工直齒輪時(shí)相同。,（2）工件附加運(yùn)動(dòng)的方向,12,2.

6、4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,（2）工件附加運(yùn)動(dòng)的方向,工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22的方向如圖所示。附加運(yùn)動(dòng)的方向與刀具的進(jìn)給方向、滾刀的旋向和齒輪的旋向有關(guān)。,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(dòng)一個(gè)齒槽螺旋線的導(dǎo)程T，工件應(yīng)多轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)（右旋齒輪）或少轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)（左旋齒輪）。,13,2.4.2 滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析,（3）滾刀的安裝,在滾齒斜齒輪時(shí)，滾刀安裝角不僅與滾刀的螺旋方向和螺旋升角有關(guān)，還與被加工齒輪的螺旋方向和螺旋角有關(guān)。,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(jī)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(dòng)徑向進(jìn)給法滾切蝸輪。 Y3150E型滾齒機(jī)組成結(jié)構(gòu)的外形及其布局如圖所示。,2.4.3 Y3150E型滾齒機(jī),1滾齒機(jī)的用途、布局和技術(shù)參數(shù),15,2.4.3 Y3150E型滾齒機(jī),Y3150E型滾齒機(jī)主要技術(shù)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(zhuǎn)速：40、50、63、80、100、125、160、200、250 r/min 刀架軸向進(jìn)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(jī)主要用于加工直齒圓柱齒輪，尤其適用于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。,1、插齒原理,如圖所示，插齒原理相當(dāng)于一對(duì)圓柱齒輪的嚙合。其中一個(gè)是齒輪形刀具（插齒刀）。 插齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)端面磨有前角、齒頂及齒側(cè)磨有后角的齒輪。插齒機(jī)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(shí)所需要的運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng) ：插齒刀旋轉(zhuǎn)B11和工件旋轉(zhuǎn)B12為的部分，作用是形成漸開(kāi)線齒廓。 插齒刀上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)A2是一個(gè)簡(jiǎn)單的成形運(yùn)動(dòng)，作用是形成輪齒齒槽線（直線）。,插齒時(shí)，首先是插齒刀相對(duì)于工件作徑

9、向切入運(yùn)動(dòng)，直到全齒深時(shí)停止切入，這時(shí)工件和插齒刀繼續(xù)對(duì)滾（即插齒刀以B11，工件以B12的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)），當(dāng)工件再轉(zhuǎn)過(guò)一圈后，全部輪齒即切削完。然后插齒刀與工件分開(kāi)，機(jī)床停機(jī)。因此，插齒機(jī)除了兩個(gè)成形運(yùn)動(dòng)外，還需要一個(gè)徑向切入運(yùn)動(dòng)（輔助運(yùn)動(dòng)）。此外，插齒刀在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的回程時(shí)不切削，為了減少刀刃的磨損，機(jī)床上還需要有讓刀運(yùn)動(dòng)（輔助運(yùn)動(dòng)）。,18,2.4.4插齒和磨齒原理,2磨齒原理,磨齒機(jī)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(dá)6級(jí)以上。有的磨齒機(jī)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(jìn)行修整，專用樣板可按砂輪截面形狀放大若干倍，通過(guò)縮放機(jī)構(gòu)來(lái)控制修整砂輪的金剛石運(yùn)動(dòng)，這樣有利于提高砂輪截面形狀的精度。,磨齒時(shí)，砂輪高速旋轉(zhuǎn)并沿工件軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。磨完一個(gè)齒后，進(jìn)行分度，接著磨下一個(gè)齒。砂輪對(duì)工件的徑向切入運(yùn)動(dòng)，由工件與砂輪間的相對(duì)徑向移動(dòng)來(lái)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(dāng)于滾刀，砂輪與工件間靠展成運(yùn)動(dòng)形成漸開(kāi)線。工件做軸向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以磨削出整個(gè)

11、齒。連續(xù)磨削的磨齒機(jī)生產(chǎn)率高，但修整砂輪費(fèi)時(shí)，常用于大批量生產(chǎn),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(lái)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(gè)碟形砂輪代替齒條一個(gè)齒的兩個(gè)側(cè)面。 圖c 大平砂輪的端面代替齒條的一個(gè)齒側(cè)面。 圖d 錐形砂輪的側(cè)面代替齒條的一個(gè)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(jīng)剃齒后淬硬，精度要求高的齒輪，在熱處理后還要進(jìn)行精加工，如磨、珩、研和剃齒。一般說(shuō)來(lái)，珩齒、研齒和硬剃齒的發(fā)展是現(xiàn)今

12、齒輪制造技術(shù)的一個(gè)趨勢(shì)。滾齒和插齒的高精度和高速切削也是值得注意的動(dòng)向。,2.4.5 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,1新型滾齒機(jī)和插齒機(jī),重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的YC3180型淬硬滾齒機(jī)，吸收了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)良，動(dòng)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(lái)滾切蝸輪，同時(shí)也能進(jìn)行小錐度、鼓形齒等齒輪的仿形加工。該機(jī)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(shù)的發(fā)展動(dòng)向,這種滾齒機(jī)除具備一般滾齒機(jī)的全部功能外，還能采用硬質(zhì)合金滾刀對(duì)高硬度齒面齒輪用滾切工藝進(jìn)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(shè)備。,當(dāng)前，國(guó)外新開(kāi)發(fā)的高速滾齒機(jī)，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)3000rmin。其中Liebherr公司生產(chǎn)的 LC82和LCll2滾齒機(jī)，最大加工直徑分別為80和120mm，當(dāng)采用金屬陶瓷滾刀時(shí)，切削速度可達(dá)600mmin。該機(jī)床甚至可以采用金屬陶瓷滾刀和硬質(zhì)合金滾刀時(shí)不使用冷卻液(干滾)。雖然采用金屬陶瓷滾刀，價(jià)格比較昂貴，但是效率的提高，重磨刀具費(fèi)用的下降等影響，當(dāng)加工一批零件后，每個(gè)零件的實(shí)際滾切費(fèi)用與高速鋼滾刀滾切相比，反而下降了40，每件加工時(shí)間縮短了30。,23,2.4.5 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,2新型珩齒、剃齒和磨齒機(jī),利用珩齒

14、加工技術(shù)能使齒面上形成微小的、肉眼看不到的對(duì)角線痕跡可以很好地保存潤(rùn)滑油、減小噪聲、延長(zhǎng)齒輪壽命、抵抗齒面產(chǎn)生點(diǎn)蝕，并減小輪齒中的應(yīng)力和增加齒輪的傳動(dòng)扭矩。德國(guó)Hurth公司生產(chǎn)的ZH250數(shù)控珩齒機(jī)，最大可加工直徑為250mm、齒寬100mm的齒輪。,在插齒機(jī)方面，新型的插齒機(jī)效率也極其之高，SigmaPool公司生產(chǎn)的Rapidl5插齒機(jī)，插齒刀行程可達(dá)每分鐘3000次，還可進(jìn)行輪齒的倒圓角，這在一般的加工中是一個(gè)分開(kāi)的工序。,24,2.4.5 齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,在該機(jī)床上，外齒輪工件與內(nèi)齒輪珩輪交叉一個(gè)角度嚙合，并一起旋轉(zhuǎn)，但兩個(gè)工件主軸的配合能使嚙合點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)很復(fù)雜的球面擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，利用多軸控制的數(shù)控系統(tǒng)使工件與刀具的每一個(gè)接觸點(diǎn)產(chǎn)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(tái)機(jī)床的另一優(yōu)點(diǎn)是可以采用大面積的內(nèi)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(chǎn)量。 Hurth公司已研制出一種新的能進(jìn)行硬剃齒機(jī)床，使用該公司的ZS240數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)5軸控制，進(jìn)行新的球面剃齒方法。該方法的基本原理是采用一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的剃齒刀對(duì)安裝在頂尖中旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行剃齒，這樣可實(shí)現(xiàn)切入式剃