《秋齿轮加工机床》PPT课件.ppt
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1、第四章 齿轮加工机床,西南交通大学,第四章 齿轮加工机床,本章要点(5学时)1、工作原理和分类2、滚齿机的运动分析3、YC3180型滚齿机4、传动链换置器官的布置,圆柱齿轮(直齿、斜齿、人字齿)圆锥齿轮(直齿、斜齿、弧齿)小型齿轮(直径仅数毫米,采用不根切的摆线齿形的手表齿轮。)巨型齿轮(用于无线电望远镜、轧钢机、水轮发电机、雷达天线等,直径数米或十余米)各种精度的齿轮。特殊齿轮(间歇齿轮、非圆齿轮),齿轮种类举例:,第一节 工作原理和分类,一、齿轮的加工方法按形成轮齿的原理,切削加工方法分两大类:1、成形法2、展成法(范成法、包络法)二、齿轮加工机床的类型1、圆柱齿轮加工机床2、锥齿轮加工机
2、床,1.成 形 法,成形法:是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。,铣齿:成形法加工齿轮的方法,成形法铣齿一般用于单件小批量生产或机修工作中。,用成形法加工齿轮的齿廓形状是由模数铣刀刀刃形状来保证;齿廓分布的均匀性则由分度头分度精度保证。标准渐开线齿轮的齿廓形状是由该齿轮的模数m和齿数Z决定的。因此,要加工出准确的齿形,就必须要求同一模数不同齿数的齿轮都有一把相应的模数铣刀,这将导致刀具数量非常多,在生产中是极不经济的。实际生产中,将同一模数的铣刀一般只做出8把,分别铣削齿形相近的一定齿数范围的齿轮。,模数铣刀刀号及其加工齿数范围,每种刀号齿轮铣刀的刀齿形状均按加工齿数范围中最少齿数
3、的齿形设计。所以在加工该范围内加工其它齿数齿轮时,会有一定的齿形误差产生。,成形法铣齿的特点:可在一般铣床上进行,对于缺乏专用齿轮加工设备的工厂较为方便;模数铣刀比其它齿轮刀具结构简单,制造容易,因此生产成本低。由于每铣一个齿槽均需进行切入、切出、退刀以及分度等工作,加工时间和辅助时间长,所以生产效率低。由于受刀具的齿形误差和分度误差的影响,加工的齿轮存在较大的齿形误差和分齿误差,故铣齿精度较低。加工精度为912级、齿面粗糙度Ra值为6.33.2m。,成形法铣齿一般用于单件小批量生产或机修工作中,加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮,也可加工重型机械中精度要求不高的大型齿轮。,2.展成法(范成法),
4、展成法:利用齿轮的啮合原理。把齿轮啮合副(齿条-齿轮、齿轮-齿轮)中的一个转化为刀具;另一个转化为工件,并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。,2)展成法(范成法),利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具:滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等,a)滚齿,b)插齿,c)剃齿,滚齿工艺特点:(1)滚刀的通用性好:一把滚刀可以加工与其模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。(2)齿形精度及分度精度高。(3)生产率高:滚齿的整个切削过程是连续的。(4)设备和刀具费用高:滚齿机为专用齿轮加工机床,其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、刃磨要困难。滚齿应用:应用范围较广,可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮等,但
5、不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。,齿轮加工机床的类型,齿轮加工机床,金属切削机床齿轮加工机床,金属切削机床齿轮加工机床,直齿锥齿轮,曲线齿轮,精加工齿轮,第二节 滚齿机的工作原理及运动分析,1、滚齿原理 根据展成法的原理,模拟一对螺旋齿轮啮合过程。,形成滚刀:齿数少、螺旋角大演变成蜗杆状;垂直螺旋线方向开槽形成容屑槽、切削刃。,滚齿原理是刀具和工件的运动相当于一对交错轴斜齿轮的啮合。,滚刀实质上是一个斜齿圆柱齿轮。,2 滚切直齿圆柱齿轮,二、加工直齿圆柱齿轮,发生线,导线:,渐开线齿廓,母线:,齿长线,滚齿原理 1滚刀;2工件,1、成形所需运动,母线:范成运动一个复合运动(滚刀的旋转运动n
6、1和工件的旋转运动n2复合而成)导线:直线运动一个简单运动(滚刀架的移动f3),展成运动(n1,n2),进给运动 f3,图9-3 滚齿机加工直齿圆柱齿轮的传动原理图,2、运动联系,(1)主传动链,(2)范成传动链,(3)进给传动链,展成运动(n1,n2)(母线),进给运动 f3(导线),电动机 滚刀,滚刀 工件,工件 刀架,(作用、末端件、位移关系、性质),(1)主运动,滚刀的旋转是主运动。运动源与滚刀相联系的外传动链称为主运动链。传动链(结构式):电动机12iv34滚刀。iv是换置机构,用以改变滚刀的转速。,滚切直齿圆柱齿轮,对单头滚刀而言,滚刀转一转,工件应转过一个齿(是严格的传动比关系)
7、。ix是换置机构,用于适应工件齿数和滚刀头数的变化。工作台的旋转方向与滚刀螺旋角的旋向有关,在该传动链中,设有工作台变向机构。传动链(结构式):滚刀(B11)45ux67工作台(B12),滚切直齿圆柱齿轮,(2)展成运动,滚刀作轴向的直线运动A2。轴向的直线运动是维持切削得以连续的运动,是进给运动。,传动链结构式:工件78if910刀架升降丝杠(外)换置机构if 用于调整轴向进给量的大小、方向,滚切直齿圆柱齿轮,(3)竖直进给运动,总结:滚切直齿圆柱齿轮,滚齿时齿廓的成形方法是展成法,成形运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动,这个复合运动称为展成运动。再加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进
8、给运动,就可切出整个齿长。,滚切直齿圆柱齿轮-滚刀的安装,螺旋线的升角,螺旋角,3、滚刀安装角:滚刀轴线与水平线之间的夹角,左旋,右旋,:滚刀螺旋线的升角,目的:滚刀刀齿的排列与工件齿槽方向一致,三 滚切斜齿圆柱齿,渐开线斜齿与直齿的不同:齿长方向,三、加工斜齿圆柱齿轮传动原理分析,斜齿轮的齿长是螺旋形,螺旋运动,(3)加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析,主运动B11 电机12uv34滚刀,展成运动 滚刀旋转运动B11 1/K转(1齿)齿坯旋转运动B12 1/z 转(1齿),内传动链为:滚刀45ux67齿坯,进给运动A21(外)齿坯B1278uf910A21 附加转动B22A2111uy127齿坯附
9、加 转动B22(产生螺旋线的内传动链)uy按被切齿轮的螺旋角调整,实际上必须用合成机构把展成运动要求工件转动B12和差动链要求工件附加转动B22迭加起来,然后再传给工作台。,滚齿机是根据滚切斜齿轮的传动原理设计的。当滚切直齿轮时,将差动链断开,并把合成机构固定成一个整体。,三 滚切斜齿圆柱齿,差动传动链,工件主轴,滚刀架,作用:使工件有附加回转运动,形成齿形的螺旋线;位移关系:滚刀架垂直移动T(mm)工件附加回转1(r),末端件:,被加工斜齿轮的螺旋线导程,滚刀的安装 安装角取决于滚刀螺旋升角0、旋向及齿轮螺旋角、旋向。二者同向时=0;二者反向时=0 右旋滚刀如图左旋相反,三 滚切斜齿圆柱齿,
10、滚切斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角从图中不难看出,当加工右旋齿轮时,滚刀逆时针偏转;当加工左旋齿轮时,滚刀顺时针偏转。滚刀安装角的偏转方向也符合“右逆左顺”这个规律。右逆左顺:是指当加工右旋齿轮时,滚刀逆时针偏转安装角;加工左旋齿轮时,滚刀顺时针偏转安装角。例如:用=2的左旋滚刀加工=20的左旋齿轮时,则对照口诀用“同减”和“左顺”来确定。即:滚刀的安装角大小为=-=20-2=18,方向为顺时针偏转。又如:用=2的左旋滚刀加工=20的右旋齿轮时,则对照口诀用:“异加”和“右逆”来计算和偏转。即:滚刀的安装角大小为=+=20+2=22,方向为逆时针偏转。加工直齿轮时,因=0,则滚刀安装角为:=其偏转
11、方向决定于滚刀的螺旋升角的旋向,即左旋时逆时针偏转,右旋时顺时针偏转,此时不必用以上口诀。,齿坯附加转动的方向 图a)为右旋滚刀切右旋齿轮,附加转动B22与B12同向,即比切直齿时多转些。图b)为右旋滚刀切左旋齿轮,附加转动B22与B12反向,即比切直齿时少转些。,滚切斜齿圆柱齿轮(附加转动方向),3、工件附加转动方向:图4-9所示。,B12旋转方向:按滚刀齿螺旋方向决定“右逆左顺”B22旋转方向:按工件齿螺旋方向决定“右逆左顺”,作业:,分析斜齿圆柱齿轮传动,写出:(1)所需要的传动链;(2)各传动链的末端件;(3)写出机床的位移关系;(4)写出传动链的性质。,第三节 YC3180型滚齿机,
12、1 机床的外形及其工艺范围2 机床传动系统分析3 仿形装置,第三节 YC3180型滚齿机一、滚齿机外形:图4-10所示。,由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架4、工作台8,Y3150E型滚齿机,二 YC3180型滚齿机工艺范围,特别适合滚切淬硬的直齿和斜齿圆柱齿,也可以滚切涡轮,同时进行小锥度、鼓形齿等齿轮的仿形加工;工件最大直径 800mm,最大模数10mm,最少工件齿数8;除了具备普通滚齿机的全部功能外,还能采用硬质合金滚刀对高硬度齿面齿轮用滚切工艺进行半精加工或精加工,以滚代磨,所以它提高齿轮加工精度。,第三节 YC3180型滚齿机,1 机床的外形及其工艺范围2 机床传动系统分析3 仿形
13、装置,传动链分析方法:,1)确定末端件;2)列出计算位移;3)列出运动平衡式;4)计算换置式。,机床传动系统分析,主运动传动链范成运动传动链轴向进给传动链附加运动传动链,滚齿机(滚斜齿)传动原理图,滚齿机传动原理图 传动链,主运动B11 电机12uv34滚刀,展成运动 滚刀旋转运动B11 1/K转(1齿)齿坯旋转运动B12 1/z 转(1齿),内传动链为:滚刀45ux67齿坯,进给运动A21(外)齿坯B1278uf910A21 附加转动B22A2111uy127齿坯附加转动B22(产生螺旋线的内传动链)uy按被切齿轮的螺旋角调整,主运动B11 电机12uv34滚刀,1、主运动传动链(YC318
14、0)(1)末端件:电动机主轴(滚刀)(2)计算位移:1500r/min(电动机)n(主轴)(3)运动平衡式:(4)换置公式:,1主运动传动链(滚切直齿、斜齿相同)Y3150E,(1)末端件主运动链是展成运动的外联系传动链。两端件:电动机主轴,(2)计算位移1430rmin(电动机)n(滚刀),(3)运动平衡式:,(4)换置式:,U-是轴-间可变传动比,共三种:27/43,31/39,35/35;,A/B 共三种:22/44,33/33,44/22,滚刀转速为40250r/mm,共九级转速。,2展成运动传动链 滚刀45ux67齿坯,(1)末端件展成链是展成运动的内联系传动链。,(2)计算位移:展
15、成链保证末端件的传动比相当于一对交错轴齿轮副的啮合传动,即滚刀每1 转,工件转Kz转。K 为滚刀头数,z为工件齿数,记作:1(滚刀)K/Z(工件),(3)运动平衡式,加工直齿圆柱齿轮时,u合成=1。加工斜齿圆柱齿轮时,u合成=-1。,2展成运动传动链:(滚切直齿、斜齿方向相反)Y3150E,两端件:滚刀工件,e/f 为结构性挂轮,用来调整挂轮传动比的数值,2展成运动传动链:(滚切直齿、斜齿方向相反),(4)换置式,当5z/k20时,取e=48,f=24。,当21z/k142时,取e=36,f=36。,当z/k143时,取e=24,f=48。,3轴向进给运动链(外)齿坯B1278uf910A21
16、(刀架),轴向进给传动链,(3)运动平衡式,3进给传动链(滚切直齿、斜齿相同),(1)末端件进给以工作台作为间接动力源,两端件:工作台滚刀架,(2)计算位移进给以工作台每转时滚刀架的竖直移动量(mm)计。计算位移为:1(工作台)f(滚刀架),(4)换置式,f轴向进给量,单位mm/r,根据工件材料、加工精度、表面粗糙度等情况选定。a1/b1轴向进给挂轮,共四种,,u-之间的可变传动比,工作台的转动方向取决于滚刀的螺旋角的方向,故在-之间设有正反向机构。,Uf值从0.44mm/r共12级。,39/45,30/54,49/35,4 差动传动(附加转动)链,工件主轴,滚刀架丝杆,末端件:,A2111u
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