机械制造工程学第5章-3.ppt
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1、5.8齿轮加工机床与齿轮刀具齿轮加工机床与齿轮刀具5.8.1齿轮加工机床齿轮加工机床齿齿轮轮加加工工机机床床是是加加工工齿齿轮轮轮轮齿齿的的基基本本设设备备。按按照照被被加加工工齿齿轮轮的的形形状状,齿轮加工机床可分为圆柱齿轮加工机床和圆锥齿轮加工机床。齿轮加工机床可分为圆柱齿轮加工机床和圆锥齿轮加工机床。圆柱齿轮加工机床主要有圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机、插齿机滚齿机、插齿机等。等。锥锥齿齿轮轮加加工工机机床床有有加加工工直直齿齿锥锥齿齿轮轮的的刨刨齿齿机机、铣铣齿齿机机、拉拉齿齿机机和加工弧齿锥齿轮的和加工弧齿锥齿轮的铣齿机铣齿机。用来精加工齿轮齿面的机床有用来精加工齿轮齿面的机床有研齿机
2、、剃齿机和磨齿机研齿机、剃齿机和磨齿机等。等。2021/9/2311齿轮加工方法齿轮加工方法根据齿形形成的原理,齿轮加工方法可分为成形法和展成法两类。根据齿形形成的原理,齿轮加工方法可分为成形法和展成法两类。(1)成成形形法法:成成形形法法是是用用与与被被加加工工齿齿轮轮齿齿槽槽形形状状相相同同的的成成形形刀刀具具切切削削轮齿。轮齿。2021/9/232(2)展成法)展成法展展成成法法切切削削齿齿轮轮,其其刀刀具具的的切切削削刃刃相相当当于于齿齿条条或或齿齿轮轮的的齿齿廓廓,与与被被加加工工齿齿轮轮的的齿齿数数无无关关,只只需需一一把把刀刀具具就就能能加加工工出出模模数数相相同同而而齿齿数数不
3、不同同的的齿轮,其加工精度和生产率都比成形法高,因而应用也最广泛。齿轮,其加工精度和生产率都比成形法高,因而应用也最广泛。采采用用展展成成原原理理加加工工齿齿轮轮的的机机床床有有滚滚齿齿机机、插插齿齿机机、磨磨齿齿机机、剃剃齿机和珩齿机齿机和珩齿机等。等。2021/9/2332滚齿机滚齿机滚滚齿齿机机广广泛泛用用于于加加工工直直齿齿和和斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮,又又是是唯唯一一能能加加工工蜗蜗轮轮的的齿轮加工机床。齿轮加工机床。(1)滚齿原理)滚齿原理滚齿机是用齿轮滚刀根据展成原理来加工齿轮渐开线齿廓的。滚齿机是用齿轮滚刀根据展成原理来加工齿轮渐开线齿廓的。2021/9/234(2)加工直齿圆
4、柱齿轮的传动原理)加工直齿圆柱齿轮的传动原理加加工工直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮的的成成形形运运动动必必须须包包括括形形成成渐渐开开线线齿齿廓廓的的展展成成运运动和形成直线形齿线的运动。动和形成直线形齿线的运动。a展成运动传动链:展成运动传动链:属内联系传动链。属内联系传动链。b主运动传动链:主运动传动链:属外联系传动链。属外联系传动链。c轴向进给运动传动链:轴向进给运动传动链:属外联系传动链。属外联系传动链。2021/9/235(3)滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理)滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮与与直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮相相比比,其其端端面面上上齿齿廓廓是是渐渐开开线线齿齿形形
5、,而而齿齿长长方方向向不不是是一一条条直直线线,是是螺螺旋旋线线。因因此此,在在滚滚切切斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮时时,除除需需要要有有展展成成运运动动,主主运运动动和和轴轴向向进进给给运运动动以以外外,为为了了形形成成螺螺旋旋线线齿齿线线,在在滚滚刀刀作作轴轴向向进进给给运运动动的的同同时时,工工件件还还应应作作附附加加旋旋转转运运动动B22,而而且且这这两两个个运运动动之之间间必必须须保保持持确确定定的的关关系系:滚滚刀刀移移动动一一个个工工件件螺螺旋旋线线导导程程时时,工件应准确地附加转过一转。工件应准确地附加转过一转。2021/9/236滚滚切切斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮时时,展展成成运运
6、动动、主主运运动动以以及及轴轴向向进进给给运运动动传传动动链链与与加加工工直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮相相同同,只只是是刀刀架架与与工工件件之之间间增增加加了了一一条条附附加加运运动动传传动链;这条传动链属于内联系传动链。动链;这条传动链属于内联系传动链。2021/9/2372021/9/238(4)滚刀的安装)滚刀的安装在在滚滚齿齿时时,要要求求滚滚刀刀的的刀刀齿齿螺螺旋旋线线方方向向与与工工件件齿齿槽槽方方向向必必须须一一致致,这这是沿齿向进给切出全齿长的条件。所以,加工前要调整滚刀的安装角。是沿齿向进给切出全齿长的条件。所以,加工前要调整滚刀的安装角。滚滚刀刀加加工工直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮
7、的的安安装装角角。滚滚刀刀位位于于工工件件前前面面,滚滚刀刀的的螺螺旋旋升升角角为为 0。从从几几何何关关系系可可知知,滚滚刀刀安安装装角角 0。角角度度的的偏偏转转方方向向与与刀刀齿齿的的螺螺旋方向有关。旋方向有关。002021/9/239用用滚滚刀刀加加工工斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮时时,由由于于滚滚刀刀和和工工件件的的螺螺旋旋方方向向都都有有左左、右右方方向向之之分分,则则它它们们之之间间共共有有四四种种不不同同的的组组合合。则则有有 0,式式中中 为为被加工齿轮螺旋角。被加工齿轮螺旋角。00000000(a)左旋滚刀滚切左旋齿轮;(b)右旋滚刀滚切右旋齿轮;(c)左旋滚刀滚切右旋齿轮;(
8、d)右旋滚刀滚切左旋齿轮2021/9/2310(6)Y3150E型滚齿机型滚齿机Y3150E型型滚滚齿齿机机主主要要用用于于滚滚切切直直齿齿和和斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮,使使用用蜗蜗轮轮滚滚刀刀时,还可以手动径向进给滚切蜗轮。时,还可以手动径向进给滚切蜗轮。2021/9/23112021/9/2312 传动系统中分析计算任一条传动链的具体步骤是:传动系统中分析计算任一条传动链的具体步骤是:(1 1)确定末端件,即这条动链的首、末件;)确定末端件,即这条动链的首、末件;(2 2)确定首、末件的计算位移;)确定首、末件的计算位移;(3 3)对对照照传传动动系系统统图图,列列出出运运动动平平衡衡式式
9、;在在列列运运动动平平衡衡式式之之前前,可可先列出其传动路线表达式;先列出其传动路线表达式;(4 4)根据运动平衡式计算换置机构的传动比。)根据运动平衡式计算换置机构的传动比。2021/9/23131)滚切直齿圆柱齿轮的传动链及换置计算)滚切直齿圆柱齿轮的传动链及换置计算主运动传动链主运动传动链a找末端件:电动机找末端件:电动机滚刀滚刀b确定计算位移:确定计算位移:n电电(r/min)n刀刀(r/min)c列出运动平衡式:列出运动平衡式:根据计算位移关系及传动路线,可得运动平衡式:根据计算位移关系及传动路线,可得运动平衡式:式中式中n刀刀为滚刀转速。为滚刀转速。2021/9/2314d计算换置
10、式计算换置式 将上面的运动平衡式化简得:将上面的运动平衡式化简得:只只要要确确定定了了n刀刀,就就可可计计算算出出uv v的的值值,并并由由此此确确定定出出变变速速箱箱中中啮啮合合的的齿齿轮轮对和挂轮的齿数。对和挂轮的齿数。2021/9/2315展成运动传动链展成运动传动链a找末端件:滚刀找末端件:滚刀工件工件b确定计算位移:确定计算位移:1/Kr(滚刀)(滚刀)1/Z工工r(工件)(工件)c列出运动平衡式列出运动平衡式式式中中u合合成成表表示示通通过过合合成成机机构构的的传传动动比比。当当加加工工直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮时时,以以轴轴IX端端使使用用短短齿齿爪爪式式离离合合器器M1,M1将将
11、合合成成机机构构的的转转臂臂与与轴轴IX连连成成一一体体。此时此时u合成合成=1。2021/9/2316d计算换置式计算换置式式式中中e、f为为结结构构挂挂轮轮,根根据据被被加加工工齿齿轮轮的的齿齿数数选选取取,用用以以调调整整ux的的数数值值,使其不会过大或过小,便于挂轮的选取。使其不会过大或过小,便于挂轮的选取。称为分齿挂轮。称为分齿挂轮。2021/9/2317进给运动传动链进给运动传动链a找末端件:工件(工作台)找末端件:工件(工作台)刀架刀架b确定计算位移:确定计算位移:l(r)f(mm)c列出运动平衡式:列出运动平衡式:d.计算换置式:计算换置式:式式中中f为为轴轴向向进进给给量量,
12、单单位位为为mm/r。u进进为为进进给给箱箱轴轴XVIIXVIII之之间间的传动比,共有三种:的传动比,共有三种:49/35、30/54、39/45。2021/9/23182)滚切斜齿圆柱齿轮的传动链及换置)滚切斜齿圆柱齿轮的传动链及换置滚滚切切斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮与与滚滚切切直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮的的传传动动链链基基本本相相同同,只只是是增增加了一条差动运动传动链。这时将短齿离合器加了一条差动运动传动链。这时将短齿离合器Ml换成长齿离合器换成长齿离合器M2。2021/9/2319M2同同时时与与合合成成机机构构壳壳体体(系系杆杆H)齿齿轮轮Z72的的端端面面齿齿相相啮啮合合,系系杆杆H
13、与与外外部部接接通通。由由展展成成运运动动传传动动链链和和差差动动传传动动链链传传来来的的运运动动分分别别通通过过齿齿轮轮Z56和和Z72输入合成机构,运动合成后由输入合成机构,运动合成后由轴输出。轴输出。2021/9/2320差动运动传动链差动运动传动链a找末端件:刀架找末端件:刀架工件工件b定定计计算算位位移移:刀刀架架沿沿轴轴向向移移动动一一个个工工件件螺螺旋旋线线导导程程Lmm,工工件件附附加加1r。记作:记作:Lmm1r(附加)(附加)设工件的螺旋角为设工件的螺旋角为,齿数为,齿数为ZI,端面模数为,端面模数为m端端。其导程。其导程L为:为:2021/9/2321c列出运动平衡式:列
14、出运动平衡式:对于差动运动传动链,对于差动运动传动链,ux为分齿挂轮为分齿挂轮的传动比,的传动比,d计算换置式:计算换置式:式中式中称为差动挂轮。称为差动挂轮。2021/9/23223插齿机插齿机插插齿齿机机用用于于加加工工内内啮啮合合和和外外啮啮合合的的直直齿齿、斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮,尤尤其其适适用用于于加加工工内内齿齿轮轮和和多多联联齿齿轮轮中中的的小小齿齿轮轮,装装上上附附件件后后还还可可以以加加工工齿齿条条,但但插齿机不能加工蜗轮。插齿原理及插齿时所需要的成形运动如下:插齿机不能加工蜗轮。插齿原理及插齿时所需要的成形运动如下:2021/9/2323插插齿齿机机除除了了必必须须的的插
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