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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

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