《金屬切削機(jī)床》-教學(xué)單元5

5-1任務(wù)引入

齒輪加工機(jī)床是用齒輪切削刀具來加工齒輪輪齒表面或齒條輪齒表面的機(jī)床。齒輪作為最常用的傳動(dòng)件，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械及儀表中，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)齒輪制造質(zhì)量要求越來越高，齒輪加工設(shè)備向著高精度、高效率和高自動(dòng)化的方向發(fā)展。滾齒加工生產(chǎn)效率高，可加工工件種類多。齒輪加工機(jī)床已成為現(xiàn)代機(jī)械制造裝備業(yè)中的重要加工裝備。任務(wù)直齒圓柱齒輪加工明確直齒圓柱齒輪加工刀具的選用、切削參數(shù)的確定、機(jī)床選型、機(jī)床調(diào)整計(jì)算、對(duì)刀等。返回5-2相關(guān)知識(shí)5-2-1齒輪加工概述一、齒輪加工機(jī)床工作原理齒輪作為最常用的傳動(dòng)件，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械及儀表中，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)齒輪制造質(zhì)量要求越來越高，使齒輪加工設(shè)備向高精度、高效率和高自動(dòng)化的方向發(fā)展。齒輪加工機(jī)床的種類很多，構(gòu)造及加工方法也各不相同。但按齒形形成的原理分類，切削齒輪的方法可分為成型法和展成法兩類。

1.成型法成型法加工齒輪是使用切削刃形狀與被切齒輪的齒槽形狀完全相符的成型刀具切出齒輪的方法。下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

即由刀具的切削刃形成漸開線母線，再加上一個(gè)沿齒坯齒向的直線運(yùn)動(dòng)形成所要加工齒輪的齒面。這種方法一般在銑床上用盤銑刀或指形齒輪銑刀銑削齒輪，見圖5-1。此外，也可以在刨床或插床上用成型刀具刨、插削齒輪。根據(jù)成型刀具每次所能加工的齒廓數(shù)多少，可以將成型法加工齒輪分單齒廓成型法和多齒廓成型法，圖5-1是采用單齒廓成型法分齒加工齒輪的方法，即加工完一個(gè)齒，退回，工件分度，再加工下一個(gè)齒。因此生產(chǎn)率較低而且對(duì)于同一模數(shù)的齒輪，只要齒數(shù)不同，齒廓形狀就不同，需采用不同的成型刀具，進(jìn)而增加刀具的數(shù)量，提高制造成本。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

在實(shí)際生產(chǎn)中為廠減少成型刀具的數(shù)量，每一種模數(shù)通常只配有八把刀，各自適應(yīng)一定的齒數(shù)范圍，因此加工出的齒形是近似的，加工精度較低。但是這種方法，機(jī)床簡(jiǎn)單，不需要專用設(shè)備，適用于單件小批生產(chǎn)及加工精度不高的修理行業(yè)。

2·展成法展成法加工齒輪是利用齒輪嚙合的原理(即上一對(duì)嚙合輪齒脫離嚙合之前，下一對(duì)輪齒應(yīng)及時(shí)進(jìn)人嚙合狀態(tài)，保證運(yùn)動(dòng)傳遞的連續(xù)性)進(jìn)行的，其切齒過程模擬齒輪副(齒輪一齒條、齒輪一齒輪)的嚙合過程。把其中的一個(gè)轉(zhuǎn)化為刀具，另一個(gè)轉(zhuǎn)化為工件，并強(qiáng)制刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)，被加工工件的齒形表面是在刀具和工件包絡(luò)過程中由7J具切削刃的位置連續(xù)變化而形成的。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

在展成法加工齒輪中用同一把刀具可以加工相同模數(shù)而任意齒數(shù)的齒輪。其加工精度和生產(chǎn)率都比較高，在齒輪加工中應(yīng)用最為廣泛，見圖5-2。二、齒輪加工機(jī)床的類型按照被加工齒輪種類不同，齒輪加工機(jī)床可分為圓柱齒輪和錐齒輪加工機(jī)床兩大類。圓柱齒輪加工機(jī)床主要有滾齒機(jī)、插齒機(jī)等，錐齒輪加工機(jī)床有加工直齒錐齒輪的刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)和加工弧齒錐齒輪的銑齒機(jī)。用來精加工齒輪齒面的機(jī)床有琦齒機(jī)、剃齒機(jī)和磨齒機(jī)等。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

三、齒輪刀具1.齒輪刀具的種類齒輪刀具是用于加工各種齒輪齒形的刀具。由于齒輪的種類很多，相應(yīng)地齒輪刀具種類也極其繁多。一般按照齒輪的齒形可分為加工漸開線齒輪刀具和非漸開線齒輪刀具。按照其加工工藝方法則分為成型法和展成法加工用齒輪刀具兩大類。

(1)成型法齒輪刀具。成型法齒輪刀具是指刀具切削刃的輪廓形狀與被切齒的齒形相同或近似相同。常用的有盤形齒輪銑刀和指形齒輪銑刀，如圖5-3所示。盤形齒輪銑刀是鏟齒成型銑刀，銑刀材料一般為高速鋼，主要用于小模數(shù)(m<8)直齒和螺旋齒輪的加工。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

指形齒輪銑刀屬于成型立銑刀，主要用于大模數(shù)的直齒、斜齒或人字齒輪加工，漸開線輪的廓形是由模數(shù)、齒數(shù)和壓力角決定的。因此，要用成型法銑出高精度的齒輪就必須針對(duì)被加工齒輪的模數(shù)、齒數(shù)等參數(shù)，設(shè)計(jì)與其齒形相同的專門銑刀。這樣做在生產(chǎn)上不方便，也不經(jīng)濟(jì)，甚至不可能。實(shí)際生產(chǎn)中通常是把同一模數(shù)下不同齒數(shù)的齒輪按齒形的接近程度劃分為8組或巧組，每組只用一把銑刀加工，每一刀號(hào)的銑刀是按同組齒數(shù)中最少齒數(shù)的齒形設(shè)計(jì)的。選用銑刀時(shí)，應(yīng)根據(jù)被切齒輪的齒數(shù)選出相應(yīng)的銑刀刀號(hào)。加工斜齒輪時(shí)，則應(yīng)按照其法向截面內(nèi)的當(dāng)量齒數(shù)來選擇刀號(hào)。

(2)展成法齒輪刀具。這類刀具的切削刃廓形不同于被切齒輪任何剖面的槽形。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

被切齒輪齒形是由刀具在展成運(yùn)動(dòng)中若干位置包絡(luò)形成的。展成法刀具的主要優(yōu)點(diǎn)是一把刀具可加工同一模數(shù)的不同齒數(shù)的各種齒輪。與成型法相比，具有通用性廣、加工精度和生產(chǎn)率高的特點(diǎn)。但展成法加工齒輪時(shí)，需配備專門機(jī)床，加工成本要高于成型法。常見的展成法齒輪刀具有:齒輪滾刀、插齒刀、蝸輪滾刀及剃齒刀等。2.齒輪滾刀

(1)齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)。齒輪滾刀形似蝸桿，為廠形成切削刃，在垂直于蝸桿螺旋線方向或平行于軸線方向銑出容屑槽，形成前刀面，并對(duì)滾刀的頂面和側(cè)面進(jìn)行鏟背，鏟磨出后角。根據(jù)滾齒的工作原理，滾刀應(yīng)當(dāng)是一個(gè)端面截形為漸開線的斜齒輪，但由于這種漸開線滾刀的制造比較困難，日前應(yīng)用較少。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

通常是將滾刀軸向截面做成直線齒形，這種刀具稱為阿基米德滾刀。這樣滾刀的軸向截形近似于齒條，當(dāng)滾刀作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就如同齒條在軸向平面內(nèi)作軸向移動(dòng)，滾JJ轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀齒軸向移動(dòng)一個(gè)齒距,齒坯分度圓也相應(yīng)轉(zhuǎn)過一個(gè)周節(jié)的弧長(zhǎng)，從而由切削刃包絡(luò)出正確的漸開線齒形。如圖5-4所示為齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)。

(2)齒輪滾刀的主要參數(shù)。齒輪滾刀的主要參數(shù)包括:外徑、頭數(shù)、齒形、螺旋升角及旋向等。外徑越大，則加工精度越高。標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀規(guī)定，同一模數(shù)有兩種直徑系列，I型直徑較大，適用于AA級(jí)精密滾刀，這種滾刀用于加工7級(jí)精度的齒輪;II型直徑較小，適用于A,B,C級(jí)精度的滾刀，用于加工8,9,10級(jí)精度的齒輪。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

單頭滾刀的精度較高，多用于精切齒，多頭滾刀精度較差，但生產(chǎn)率高。常用圖5-4的滾刀(m<10)軸向齒形均為直線，而螺旋升角及旋向則決定廠刀具在機(jī)床上的安裝方位。

3.插齒刀插齒刀也是按展成原理加工齒輪的刀具。它主要用來加工直齒內(nèi)、外齒輪和齒條，尤其是對(duì)于雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪、扇形齒輪等的加工有其獨(dú)特的優(yōu)越性。插齒刀的外形像一個(gè)直齒圓柱齒輪。作為一種刀具，它必須有一定的前角和后角，將插齒刀的前刀面磨成一個(gè)錐面，錐頂在插齒刀的中心線上，從而形成正前角。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

為廠使齒頂和齒側(cè)都有后角，且重磨后仍可使用，將插齒刀制成一個(gè)“變位齒輪”，而且在垂直于插齒刀軸線的截面內(nèi)的變位系數(shù)各不相同，從而保證廠插齒刀刃磨后齒形不變。標(biāo)準(zhǔn)插齒刀有三種形式和三種精度等級(jí)，如圖5-5所示。以盤形直齒插刀應(yīng)用最為普遍。三種精度等級(jí)為AA,A,B級(jí)，分別用于加工6一8級(jí)精度直圓柱齒輪。

4.剃齒刀剃齒刀是用于對(duì)未淬硬的圓柱齒輪進(jìn)行精加工的齒輪刀具。剃后的齒輪精度可達(dá)6一7級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra0.4~0.8um。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

剃齒過程中，剃齒刀與被剃齒輪之間的位置和運(yùn)動(dòng)關(guān)系與一對(duì)螺旋圓柱齒輪的嚙合關(guān)系相似。但被剃齒輪是由剃齒刀帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。剃齒為一種非強(qiáng)制嚙合的展成加工，如圖5-6所示。四、滾齒機(jī)滾齒機(jī)主要用于滾切直齒和斜齒圓柱齒輪及蝸輪，還可以加工花鍵軸的鍵。

1.滾齒原理滾齒加工是根據(jù)展成法原理加工齒輪，滾齒的過程相當(dāng)于一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪副嚙合滾動(dòng)的過程，見圖5-7。將這對(duì)嚙合傳動(dòng)副中的一個(gè)齒輪的齒數(shù)減少到一個(gè)或兒個(gè)，螺旋角增大到很大，它就成廠蝸桿。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

再將蝸桿開槽并鏟背，形成刀具角度(如前角、后角、容屑槽等)，就成廠齒輪滾刀。因此滾刀相當(dāng)于一個(gè)斜齒輪，當(dāng)機(jī)床使?jié)L刀和工件嚴(yán)格地按一對(duì)斜齒圓柱齒輪的速比關(guān)系作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾刀就可以在工件上連續(xù)不斷地切出齒來。

2.滾切直齒圓柱齒輪

(1)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理圖。根據(jù)表面成型原理，加工直齒圓柱齒輪的成型運(yùn)動(dòng)必須包括形成漸開線齒廓(母線)的運(yùn)動(dòng)B1、B2和形成直線形齒線(導(dǎo)線)的運(yùn)動(dòng)A2(圖5-8)。①展成運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)鏈。展成運(yùn)動(dòng)是滾刀與工件之間的嚙合運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)合的表面成型運(yùn)動(dòng)。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)②主運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)鏈。每個(gè)表面成型運(yùn)動(dòng)都應(yīng)有一個(gè)外聯(lián)系傳動(dòng)鏈與動(dòng)力源相聯(lián)系，以產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)。在圖5-9中，外聯(lián)系傳動(dòng)鏈:電動(dòng)機(jī)1-2-uv-3-4-滾刀，提供滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(稱為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈)。傳動(dòng)鏈中的換置機(jī)構(gòu)用于調(diào)整漸開線齒廓的成型速度，以適應(yīng)滾刀直徑、滾刀材料、工件材料、硬度以及加工質(zhì)量要求等的變化。③豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)鏈。為廠切出整個(gè)齒寬，即形成輪齒表面的導(dǎo)線，滾刀在自身旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，必需沿齒坯軸線方向作連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A2。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)2.滾刀的安裝滾刀刀齒是沿螺旋線分布的，螺旋升角為w。加工直齒圓柱齒輪時(shí)，為廠使?jié)L刀刀齒方向與被切齒輪的齒槽方向一致，滾刀軸線與被切齒輪端面之間應(yīng)傾斜一個(gè)角度δ，稱為滾刀的安裝角。它在數(shù)值上等于滾刀的螺旋升角w。用右旋滾刀加工直齒的安裝角如圖5-10(a)所示，用左旋滾刀時(shí)傾斜相反，如圖5-10(b)。圖中虛線表示滾刀與齒坯接觸一側(cè)的滾刀螺旋線方向。

3.滾切針齒圓柱齒輪

(1)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理圖。斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比，端面齒廓都是漸開線，但齒長(zhǎng)方向不是直線，而是螺旋線。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

因此，加工斜齒圓柱齒輪也需要兩個(gè)運(yùn)動(dòng):一個(gè)是產(chǎn)生漸開線(母線)的展成運(yùn)動(dòng);另一個(gè)是產(chǎn)生螺旋線(導(dǎo)線)的運(yùn)動(dòng)。前者與加工直齒齒輪時(shí)相同，后者則有所不同。加工直齒圓柱齒輪時(shí)，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)。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，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)，如圖5-11所示，這個(gè)運(yùn)動(dòng)可分解為兩部分，滾刀架的直線運(yùn)動(dòng)A21和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)的兩個(gè)成型運(yùn)動(dòng)都各需一條內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈和一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，如圖5-12所示。展成運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈與滾切直齒時(shí)完全相同。如圖5-13所示，合成機(jī)構(gòu)把來自滾刀的運(yùn)動(dòng)(點(diǎn)5)和來自刀架的運(yùn)動(dòng)(點(diǎn)15)合并起來，在點(diǎn)6輸出，傳給工件。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)(2)工件的附加轉(zhuǎn)動(dòng)。滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，為廠獲得螺旋線齒線，要求工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)B22與滾刀軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A21之間必須保持確定的關(guān)系，即滾刀移動(dòng)一個(gè)工件螺旋線導(dǎo)程T時(shí)，工件應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)，對(duì)此，用圖5-14來加以說明。

(3)滾刀的安裝。像滾切直齒圓柱齒輪那樣，為廠使?jié)L刀的螺旋線方向和被加工齒輪的輪齒方向一致，加工前，要調(diào)整滾刀的安裝角。5-2-2Y3150E型滾齒機(jī)

Y3150E型滾齒機(jī)主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

此外，使用蝸輪滾刀時(shí)，還可用手動(dòng)徑向進(jìn)給滾切蝸輪或通過切向進(jìn)給機(jī)構(gòu)切向進(jìn)給滾切蝸輪，也可用相應(yīng)的滾切加工花鍵軸、鏈輪及同步帶輪。一、主要組成部分如圖5-15所示，機(jī)床由床身1、立柱2、刀架滑板3、滾刀架5,后立柱8和工作臺(tái)9等主要部件組成。立柱2固定在床身1上。刀架滑板3帶動(dòng)滾刀架可沿立柱導(dǎo)軌做垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或快速移動(dòng)。滾刀安裝在刀桿4上，由滾刀架5的主軸帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)。滾刀架可繞自己的水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整滾刀的安裝角度。工件安裝在工作臺(tái)9的心軸7上或直接安裝在工作臺(tái)上，隨同工作臺(tái)一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

工作臺(tái)和后立柱裝在同一滑板上，可沿床身的水平導(dǎo)軌移動(dòng)，以調(diào)整工件的徑向位置或作手動(dòng)徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。后立柱上的支架6可通過軸套或頂尖支承在工件心軸的上端，以提高滾切工作的平穩(wěn)性。二、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整計(jì)算

(一)加工直齒圓柱齒輪

1.工作運(yùn)動(dòng)根據(jù)展成法滾齒原理可知，用滾刀加工齒輪時(shí)，除具有切削工作運(yùn)動(dòng)外，還必須嚴(yán)格保持滾刀與工件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，這是切制出正確齒廓形狀的必要條件。因此，滾齒機(jī)在加工直齒圓柱齒輪時(shí)的工作運(yùn)動(dòng)有以下幾種。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)(1)主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)合理的切削速度和滾刀直徑，即可確定滾刀的轉(zhuǎn)速。

(2)展成運(yùn)動(dòng)。展成運(yùn)動(dòng)即滾刀與工件之間的嚙合運(yùn)動(dòng)。兩者應(yīng)準(zhǔn)確地保持一對(duì)嚙合齒輪的傳動(dòng)比關(guān)系。

(3)垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即滾刀沿工件軸線方向作連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以切出整個(gè)齒寬上的齒形。根據(jù)合理的工藝條件(滾刀和工件材料)，即可確定滾刀的垂向進(jìn)給速度。為廠實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)床就必須具有三條相應(yīng)的傳動(dòng)鏈，而每一傳動(dòng)鏈中，又必須有可調(diào)環(huán)節(jié)(即變速機(jī)構(gòu))，以保證傳動(dòng)鏈兩端件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。圖5-16即為加工直齒圓柱齒輪時(shí)的滾齒機(jī)傳動(dòng)原理圖。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)2.傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算根據(jù)上面討論的機(jī)床在加工直齒圓柱齒輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理圖，即可從圖5-17所示的傳動(dòng)系統(tǒng)圖中找出各個(gè)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的調(diào)整運(yùn)算。圖中的數(shù)字標(biāo)號(hào)表示齒輪的齒數(shù)。

(1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。(2)展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。(3)垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈。

(二)加工斜齒圓柱齒輪

1.工作運(yùn)動(dòng)與加工直齒圓柱齒輪時(shí)一樣，加工斜齒圓柱齒輪時(shí)同樣需要主運(yùn)動(dòng)、展成運(yùn)動(dòng)、垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此外，為廠形成螺旋形的輪齒，還必須給工件一個(gè)附加運(yùn)動(dòng)，這同在銑床上銑螺旋槽相似，即刀具沿工件軸線方向進(jìn)給一個(gè)螺旋線導(dǎo)程時(shí)，工件應(yīng)均勻的轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

所以，在加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，機(jī)床必須具有四條相應(yīng)的傳動(dòng)鏈來實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)工作運(yùn)動(dòng)，圖5-18為加工斜齒圓柱齒輪時(shí)滾齒機(jī)的傳動(dòng)原理圖。

2.運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)滾齒機(jī)所用的運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)通常是圓柱齒輪或錐齒輪行星機(jī)構(gòu)。圖5-19為Y3150型滾齒機(jī)所用的運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)。

3.傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算

(1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算與加工直齒圓柱齒輪時(shí)相同。

(2)展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。

(3)垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，垂向進(jìn)給傳動(dòng)鏈及其調(diào)整計(jì)算和加工直齒圓柱齒輪相同。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)(4)附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩端件及其運(yùn)動(dòng)關(guān)系是:當(dāng)滾刀架帶動(dòng)滾刀垂向移動(dòng)工件的一個(gè)螺旋線導(dǎo)程L時(shí)，工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)動(dòng)士1轉(zhuǎn)。

(三)同步帶輪、鏈輪和蝸輪的加工

Y3150E型滾齒機(jī)加工同步帶輪和鏈輪時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式與加工直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)路線表達(dá)式類似，所不同的是滾刀的齒型。蝸輪的加工，其主傳動(dòng)路線表達(dá)式和展成運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線表達(dá)式與加工直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)路線表達(dá)式類似，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和加工要求而定，若機(jī)床上有切向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，則可采用切向進(jìn)給的方法滾切蝸輪;若機(jī)床上沒有切向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，則要斷開直齒圓柱齒輪垂向進(jìn)給傳動(dòng)鏈中的離合器M3，采用手動(dòng)徑向進(jìn)給的方法滾切蝸輪。另外，蝸輪加工也要采用專門的蝸輪滾刀。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)三、機(jī)床的工作調(diào)整

1.運(yùn)動(dòng)方向的確定滾刀的旋轉(zhuǎn)方向，一般情況下應(yīng)按圖5-20及圖5-21所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滾刀按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾刀的垂向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向一般是從上向下的，此時(shí)工件的展成運(yùn)動(dòng)方向只取決于滾刀的螺旋方向(如圖5-20及圖5-21中實(shí)線箭頭所示);工件的附加運(yùn)動(dòng)方向只取決于工件的螺旋方向(如圖5-21的虛線部分所示)。

2.滾刀安裝角度的確定滾齒時(shí)，為廠切出準(zhǔn)確的齒型，應(yīng)使?jié)L刀和工件處于正確的“嚙合”位置，即滾刀在切削點(diǎn)處的螺旋方向應(yīng)與被加工齒輪齒槽的方向一致。為此，需將滾刀軸線與工件頂面安裝成一定的角度，此角度稱安裝角。

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見圖5-21、圖5-22所示，滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，應(yīng)盡量采用與工件螺旋方向相同的滾旋線方刀，使?jié)L刀的安裝角較小，以有利于提高機(jī)床運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和加工精度。5-2-3Y3150E型滾齒機(jī)典型結(jié)構(gòu)一、滾刀刀架滾齒機(jī)刀架部件的兒何精度，對(duì)被加工齒輪的齒距誤差、齒形誤差有直接的影響，GB8064-1987滾齒機(jī)檢驗(yàn)的19項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，涉及到刀架部件有關(guān)的就有11項(xiàng)之多。因此，刀架部件是滾齒機(jī)的主要關(guān)鍵部件之一。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)1.Y3150E型滾齒機(jī)滾刀刀架結(jié)構(gòu)滾刀刀架結(jié)構(gòu)如圖5-23所示。滾刀刀架用于支承滾刀主軸，并帶動(dòng)安裝在主軸上的滾刀作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。滾刀刀架由刀架體和刀具溜板兩部分組成。

2.滾刀架的常見故障及排除方法滾齒機(jī)經(jīng)長(zhǎng)期使用后，滾刀架部件容易出現(xiàn)主軸徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)超差、后支架與主軸同軸度誤差增大等故障。其主要原因是主軸與滾刀刀桿磨損，前滑動(dòng)軸承13、后支架滑動(dòng)軸承17及銅套8磨損所致。滾刀主軸易磨損部位是:主軸與前滑動(dòng)軸承和銅套的配合表面;主軸錐孔(莫氏5號(hào))與滾刀刀桿錐柄的配合表面。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

滾刀主軸的修復(fù)或更換應(yīng)根據(jù)其磨損程度來確定。當(dāng)主軸磨損較小時(shí)，可采用研磨法或磨削法予以修復(fù);若主軸磨損、拉毛嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)予以更換。滾刀刀桿很容易出現(xiàn)磨損、彎曲、拉毛現(xiàn)象，在使用中應(yīng)經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行檢查，及時(shí)更換磨損、變形嚴(yán)重的刀桿。二、工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)、常見故障及排除方法工作臺(tái)部件既是展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的末端件，又是附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的首端件，不但運(yùn)動(dòng)精度要求高，而且要求抗振好，它是滾齒機(jī)的主要部件之一。

1.工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)

Y3150E型滾齒機(jī)的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖5-24所示，工作臺(tái)2支承在溜板1的平面圓環(huán)導(dǎo)軌上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

該導(dǎo)軌制造容易，熱變形后仍能保持接觸，摩擦損失小，精度較高，但它只能承受軸向力。工作臺(tái)2的下部的圓錐體與溜板1上的錐體滑動(dòng)軸承17精密配合，起定心作用，并承受徑向載荷。

2.工作臺(tái)的常見故障及排除方法工作臺(tái)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用，常常會(huì)出現(xiàn)工作臺(tái)的徑向跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)超差，使工件的加工精度、工件的表面粗糙度下降，影響機(jī)床加工的平穩(wěn)性。產(chǎn)生故障的主要原因是:錐體滑動(dòng)軸承17、平面圓環(huán)導(dǎo)軌M和N因長(zhǎng)期工作的不均勻磨損且磨損量過大，使工作臺(tái)與錐體滑動(dòng)軸承的配合間隙超過標(biāo)準(zhǔn)，而引起回轉(zhuǎn)定心精度下降，工作臺(tái)與平面圓環(huán)導(dǎo)軌間產(chǎn)生軸向竄動(dòng);分度蝸桿蝸輪副因長(zhǎng)期磨損導(dǎo)致嚙合側(cè)隙增大，嚙合不良。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

因突然事故產(chǎn)生較大沖擊，導(dǎo)致分度蝸輪與工作臺(tái)中心偏斜，甚至可能使分度蝸桿軸產(chǎn)生彎曲變形;工作臺(tái)部件維護(hù)不良，使用不當(dāng)(主要是超負(fù)荷使用)、潤滑不良等。如果是修理后的滾齒機(jī)出現(xiàn)上述故障，應(yīng)側(cè)重對(duì)錐體滑動(dòng)軸承17、平面導(dǎo)軌的精度、蝸桿副的修理質(zhì)量進(jìn)行檢查，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰孕拚L齒機(jī)長(zhǎng)期工作，會(huì)引起分度蝸桿副的嚙合側(cè)隙增大，此時(shí)需對(duì)其嚙合側(cè)隙進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法有徑向調(diào)整法和軸向調(diào)整法。特別要注意的是:在調(diào)整分度蝸桿副側(cè)隙時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查各輪齒的磨損狀況，發(fā)現(xiàn)輪齒表面磨損嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)先修復(fù)蝸輪，并更換蝸桿后方可進(jìn)行調(diào)整作業(yè);否則，將會(huì)破壞其接觸精度和傳動(dòng)精度。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)(1)徑向調(diào)整法。Y3150E型滾齒機(jī)等中、小型滾齒機(jī)，常采用延長(zhǎng)漸開線型蝸桿蝸輪。通過調(diào)整分度蝸桿徑向與蝸輪的中心距，即可調(diào)整其嚙合側(cè)隙的大小。但是，分度蝸桿副磨損嚴(yán)重時(shí)，在調(diào)整的同時(shí)會(huì)破壞其接觸精度和傳動(dòng)精度。

(2)軸向調(diào)整法。為廠克服徑向調(diào)整分度蝸桿蝸輪嚙合側(cè)隙時(shí)會(huì)改變其嚙合精度的缺點(diǎn)，高精度的齒輪加工機(jī)床分度蝸桿副常采用雙導(dǎo)程分度副結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)依靠分度蝸桿的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)嚙合側(cè)隙的調(diào)整。雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪分度副除結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便外，還具有調(diào)整時(shí)始終不會(huì)改變分度蝸桿副的嚙合精度—傳動(dòng)精度和接觸精度的最大特點(diǎn)。但是對(duì)于加工大模數(shù)齒輪時(shí)，容易產(chǎn)生根切現(xiàn)象。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

另外，用雙導(dǎo)程蝸桿的左右齒面螺旋線導(dǎo)程不相等，并且公稱分度圓上的左右齒面螺旋升角也不相等。故修理分度蝸桿時(shí)，應(yīng)分別按原始左右齒面螺旋線升角，調(diào)整砂輪的安裝角度，才能進(jìn)行左右齒面的加工。雙導(dǎo)程蝸桿的軸向調(diào)整，是靠配磨蝸桿軸肩上的墊片厚度來實(shí)現(xiàn)的。5-2-4插齒機(jī)常見的圓柱齒輪加工機(jī)床除滾齒機(jī)外，還有插齒機(jī)。插齒機(jī)主要用于加工直齒圓柱齒輪，尤其適用于加工在滾齒機(jī)上不能滾切的內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。插齒機(jī)用來加工內(nèi)、外嚙合的圓柱齒輪，尤其適用于加工在滾齒機(jī)上不能加工的內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪(如圖5-25，件1是插齒機(jī)刀具主軸、2是插齒刀，3是被加工齒輪)，加工精度一般可達(dá)7級(jí)。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

一、插齒機(jī)的工作原理插齒機(jī)是按展成法原理來加工齒輪的。插齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)端面磨有前角，齒頂及齒側(cè)均磨有后角的齒輪。插齒時(shí)，插齒刀沿工件軸向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)以完成切削主運(yùn)動(dòng)，在刀具和工件輪坯作“無間隙嚙合運(yùn)動(dòng)”過程中，在輪坯上漸漸切出齒廓。加工過程中，刀具每往復(fù)一次，僅切出工件齒槽的一小部分，齒廓曲線是在插齒刀切削刃多次相繼的切削中，由切削刃各瞬時(shí)位置的包絡(luò)線所形成的，如圖5-26、圖5-27所示。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

二、插齒機(jī)的工作運(yùn)動(dòng)加工直齒圓柱齒輪時(shí)的加工原理如圖5-30所示。

1.主運(yùn)動(dòng)插齒刀沿其軸線(即沿工件的軸向)所作的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)A2(

圖5-27(b))。它是一個(gè)簡(jiǎn)單的成型運(yùn)動(dòng)，用以形成輪齒齒面的導(dǎo)線—直線。

2.展成運(yùn)動(dòng)加工過程中，插齒刀和工件必須保持一對(duì)圓柱齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系即在插齒刀轉(zhuǎn)過一個(gè)齒時(shí)工件也轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。

3.圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

插齒刀繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)速度的快慢決定廠工件轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，也直接關(guān)系到插齒刀的切削負(fù)荷、被加工齒輪的表面質(zhì)量、機(jī)床生產(chǎn)率和插齒刀的使用壽命。

4.徑向切入運(yùn)動(dòng)開始插齒時(shí)，如插齒刀立即徑向切人工件至全齒深，將會(huì)因切削負(fù)荷過大而損壞刀具和工件。為廠避免這種情況，工件應(yīng)逐漸地向插齒刀作徑向切人。

5.讓刀運(yùn)動(dòng)插齒刀向上運(yùn)動(dòng)(空行程)時(shí)，為廠避免擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件間應(yīng)讓開一小段距離(一般為0.5mm的間隙)，而在插齒刀向下開始工作行程之前，又迅速恢復(fù)到原位，以便刀具進(jìn)行下一次切削，這種讓開和恢復(fù)原位的運(yùn)動(dòng)稱為讓刀運(yùn)動(dòng)。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

插齒機(jī)的讓刀運(yùn)動(dòng)可以由安裝工件的工作臺(tái)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，也可由刀具主軸擺動(dòng)得到。三、插齒機(jī)的傳動(dòng)原理

圖5-28為插齒機(jī)傳動(dòng)原理圖，傳動(dòng)鏈中有3個(gè)成型運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈。當(dāng)加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，插齒刀主軸及機(jī)床導(dǎo)軌應(yīng)依靠螺旋導(dǎo)軌形成螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，插齒刀應(yīng)具有一定大小的螺旋角，如圖5-29所示。四、Y5132型插齒機(jī)

1.Y5132型插齒機(jī)組成

Y5132型插齒機(jī)主要由床身1、立柱2、刀架3、插齒刀主軸4、工作臺(tái)5、擋塊支架6、工作臺(tái)溜板7等部分組成，其外形結(jié)構(gòu)如圖5-30所示。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)2.Y5132型插齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)分析

Y5132型插齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖5-31所示。

(1)展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。由傳動(dòng)原理圖，可見展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈聯(lián)系插齒刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)。

(2)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈?zhǔn)锹?lián)系主電動(dòng)機(jī)與曲柄偏心盤之間的傳動(dòng)鏈。運(yùn)動(dòng)由雙速電動(dòng)機(jī)經(jīng)軸I傳至軸II。軸II端部是一個(gè)曲柄偏心機(jī)構(gòu)，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷峦鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。刀具主軸每分鐘上下往復(fù)行程次數(shù)由軸I、軸II司變速齒輪組調(diào)整，再加上雙速電動(dòng)機(jī)的兩種轉(zhuǎn)速，得到六組具有高速和低速的刀具主軸每分鐘上下往復(fù)行程次數(shù)。加工工件時(shí)可選用其中任一級(jí)速度，也可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)(3)圓周進(jìn)給傳動(dòng)鏈。圓周進(jìn)給傳動(dòng)鏈?zhǔn)锹?lián)系插齒刀上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)和插齒刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈。

Y5132型插齒機(jī)的圓周進(jìn)給傳動(dòng)鏈中設(shè)計(jì)有變向機(jī)構(gòu)(軸VII至軸VIII間)，用以同時(shí)改變插齒刀與工件的旋轉(zhuǎn)方向，確定展成運(yùn)動(dòng)方向(圖5-32)。設(shè)計(jì)變向機(jī)構(gòu)的日的是充分利用插齒刀的兩個(gè)側(cè)刃。

2.Y5132型插齒機(jī)的部分結(jié)構(gòu)

(1)刀具主軸和讓刀機(jī)構(gòu)。插齒刀向上運(yùn)動(dòng)(空行程)時(shí)，為廠避免擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件間應(yīng)讓開一小段距離(一般為0.5mm的間隙)，而在插齒刀向下開始工作行程之前，又迅速恢復(fù)到原位，以便刀具進(jìn)行下一次切削，這種讓開和恢復(fù)原位的運(yùn)動(dòng)稱為讓刀運(yùn)動(dòng)。Y5132型插齒機(jī)讓刀運(yùn)動(dòng)由刀具主軸擺動(dòng)得到，如圖5-33。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)(2)徑向切人機(jī)構(gòu)。插齒時(shí)插齒刀要相對(duì)于工件作徑向切人運(yùn)動(dòng)，直至全齒深時(shí)刀具與工件再繼續(xù)對(duì)滾至工件轉(zhuǎn)1r，全部輪齒即切削完畢，這種方法稱為一次切人。如圖5-34所示。

5-2-5其他齒輪加工機(jī)床簡(jiǎn)介一、Y54插齒機(jī)簡(jiǎn)介

1.Y54型插齒機(jī)運(yùn)動(dòng)

圖5-35為Y54型插齒機(jī)的外形結(jié)構(gòu)圖。Y54型插齒機(jī)插齒刀的上下往復(fù)移動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，插齒刀和工件的嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)為展成運(yùn)動(dòng)，插齒刀的徑向移動(dòng)為徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件的移動(dòng)為讓刀運(yùn)動(dòng)，其工作原理如

圖5-36所示。

上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)2.主要用途用于加工內(nèi)、外嚙合的圓柱齒輪的輪齒齒面，尤其適合于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪中的小齒輪。二、弧齒錐齒輪銑齒機(jī)

圖5-37為弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的外形結(jié)構(gòu)圖。用弧齒錐齒輪銑刀盤按展成法粗、精加工弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪齒部的齒輪加工機(jī)床。弧齒錐齒輪銑齒機(jī)廣泛用于機(jī)器制造業(yè)，尤在汽車、拖拉機(jī)工業(yè)中使用最多。弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的變型很多，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不帶展成運(yùn)動(dòng)的粗切機(jī)，也有帶展成運(yùn)動(dòng)的粗切機(jī)，還有專門精切大輪的拉齒機(jī)、專切大輪和兼切大、小輪的銑齒機(jī)等。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

三、磨齒機(jī)磨齒機(jī)多用于對(duì)淬硬的齒輪進(jìn)行齒廓的精加工。齒輪精度可達(dá)6級(jí)或更高。一般先由滾齒機(jī)或插齒機(jī)切出輪齒后再磨齒，有的磨齒機(jī)也可直接在齒輪坯件上磨出輪齒，但只限于模數(shù)較小的齒輪。按齒廓的形成方法，磨齒機(jī)有成型法和展成法兩種。大多數(shù)類型的磨齒機(jī)均以展成法來加工齒輪，如圖5-38。

1.蝸桿砂輪磨齒機(jī)這種磨齒機(jī)用直徑很大的修整成蝸桿形的砂輪磨削齒輪，所以稱蝸桿砂輪磨齒機(jī)。其工作原理與滾齒機(jī)相似，如圖5-38(a)。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)2.錐形砂輪磨齒機(jī)錐形砂輪磨齒機(jī)是利用齒條和齒輪嚙合原理來磨削齒輪的，又稱分度磨齒法。用砂輪代替齒條，將齒廓修整成齒條的直線齒廓。當(dāng)砂輪按切削速度高速旋轉(zhuǎn)，并沿工件齒線方向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，砂輪兩側(cè)錐面的母線就形成廠假想齒條的一個(gè)齒廓，如圖5-38(b)，加工時(shí)，被切齒輪在假想齒條上滾動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行移動(dòng)，與砂輪保持齒條和齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系，是砂輪錐面包絡(luò)出漸開線齒形。圖5-39為錐形砂輪磨齒機(jī)傳動(dòng)原理圖。上一頁下一頁返回5-2相關(guān)知識(shí)

四、剃齒機(jī)用齒輪狀的剃齒刀按螺旋齒輪嚙合原理由刀具帶動(dòng)工件(或工件帶動(dòng)刀具)自由旋轉(zhuǎn)對(duì)圓柱齒輪進(jìn)行精加工的齒輪加工機(jī)床。剃齒機(jī)用于對(duì)預(yù)先經(jīng)過滾齒或插齒的硬度不大于HRC48的直齒或斜齒輪進(jìn)行剃齒(見齒輪加工)，加附件后還可加工內(nèi)齒輪。被加工齒輪最大直徑可達(dá)5m，但以500mm以下的中等規(guī)格剃齒機(jī)使用最廣。剃齒精度為7一6級(jí)，表面粗糙度為Ra0.63~0.32um。剃齒機(jī)的布局有臥式和立式兩種。臥式剃