08第八章齿面与齿轮加工.doc

8-34一、引入1、简述M1432A型万能外圆磨床的传动系统2、M1432A型万能外圆磨床的主要部件有何结构特点？二、讲授新课第八章 齿面与齿轮加工齿轮是机械传动中的重要零件，应用广泛，齿轮加工在机械制造业中占有重要的地位第一节 概述齿轮加工的主要方法有无屑加工和切削加工两大类1、无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金等具有生产率高，材料消耗小，成本低，但加工精度不高2、切削加工：成形法（仿形法）、展成法（又称范成法）通过切削和磨削加工而成，具有加工精度高，但生产周期长、成本高，高精度齿轮还需专用齿轮加工机床⑴成形法：利用与被加工齿轮齿槽法面截形相一致的刀具齿形，在齿坯上加工出齿面一般用普通铣床加工，工件安装在分度头上，斜齿圆柱齿轮用万能铣床加工齿轮加工刀具有盘形齿轮铣刀（一般齿轮加工）和指形齿轮铣刀（大规模齿轮，特别是人字齿轮加工）实际生产中将同一模数的齿轮铣刀按其所加工的齿数通常分为8组（精确的是15组）（表8-1）每一刀号的铣刀刀齿开头按加工齿数范围中最小齿数设计，因此，在加工范围内其它齿数齿轮时，会有齿形误差产生，是近似加工法成形法铣齿一般用于单件小批量生产，加工精度为9～12级，表面粗糙度值为Ra6.3～3.2μm的直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮。

⑵展成法：刀具与工件（齿坯）模拟一对齿轮作啮合运动来完成切削加工刀具制作精确，一把刀具能加工同一模数的齿数产同的齿轮加工时能连续分度，生产率较高，但需在专用的齿轮加工机床上做，机床调整、刀具的制造和刀磨都比较复杂，一般用于成批和大量生产加工精度为6级，表面粗糙度值勤为Ra3.2～1.6μm第二节 滚齿 一、滚齿原理刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动齿轮滚刀本质上是一个圆柱斜齿轮，其螺旋角很大（近似于90）齿数很少（一个或几个），可视为一蜗杆（滚刀的基本蜗杆）用刀具材料来制造这蜗杆，并使它形成必要的几何角度和切削刃，就构成一把齿轮滚刀 滚齿过程，复合成形运动B11和B12组成和简单成形运动A2B11与B12之间应有严格的速比关系，滚刀的回转（B11）为主运动，n0；工件的回转（B12）为圆周进给运动，nw；滚刀的直线运动（A1）为垂直进给运动，f1、加工直齿圆柱齿轮的传动原理必须具备以下两个运动：形成渐开线齿廓的展成运动和形成直线齿形（导线）的运动⑴展成运动传动链刀具旋转、工件旋转刀具-4-5-ux-6-7-工作台⑵主运动传运链电动机-1-2-uv-3-4-滚刀⑶垂直进给运动传动链刀架沿立柱导轨移动。

工作台-7-8-uf-9-10-立柱螺杆2、加工斜齿圆柱齿轮的传动原理基本同直齿圆柱齿轮一致斜齿不同于直齿的是齿形线是一条螺旋线因此，当滚刀在沿工件轴线移动时，要求工件在展成运动B12的基础上再产生一个附加运动B22，以形成螺旋齿的形成刀架-12-13-uy-14-15-合成机构-6-7-ux-8-9-工作台为使B12和B22两个运动同时传给工件又不发生干涉，需要在传动系统中配置运动合成机构，将这两个运动合成之后，再传给工件3、滚刀的安装应使滚刀的螺旋方向与被加工齿轮的齿形线方向一致直齿圆柱齿轮：滚刀安装角δ=滚刀螺旋升角γ斜齿圆柱齿轮：滚刀与被加工齿轮的螺旋方向相同，滚刀安装角δ=螺旋角β-滚刀螺旋升角γ；当方向相反，滚刀安装角δ=螺旋角β+滚刀螺旋升角γ4、滚刀的结构及基本尺寸结构分整体式、镶片式和可转位式等类型基本尺寸：外径d、孔径D、长度L及容屑槽数Z按精密程度分为AAA、AA、A、B、C级（表8-2）三、新课小结本节主要是使学生了解齿轮的两大类加工方法，特别是切削齿轮的加工方法；掌握滚齿原理和滚刀的安装方法；掌握滚刀的结构及基本尺寸的选择四、布置作业1、齿轮加工的主要方法，各自特点。

一、引入1、齿轮加工的主要方法，各自特点二、讲授新课第二节 滚齿二、Y3150E型滚齿机传动系统及调整计算中型通用滚齿机，主要用于直齿和斜齿圆柱齿轮加工，也可用径向切入法加工蜗轮加工工件最大直径为Φ500mm，最大模数8mm如图8-9所示外形：床身、立柱、刀架溜板（安装于立柱导轨上，可上下移动）、刀架体、刀杆（安装滚刀）、心轴（安装齿坯）、支架、后立柱、工作台、床鞍主要运动是主运动传动链，垂直进给运动和附加运动传动链另有空行程快速传动链如图8-10所示1、主运动传动链两端：电动机—滚刀主轴Ⅶ位移：电动机n电(r/min) —滚刀主轴n刀(r/min)n刀=uⅡ—Ⅲ uv= uⅡ—Ⅲ=式中：uⅡ—Ⅲ有三种变速主运动变速挂轮齿数比有三种滚刀转速确定后，就可算出uv，由此定uⅡ—Ⅲ啮合位置和挂轮的齿数2、展成运动传动链两端：滚刀主轴—工作台位移：滚刀主轴转1周，工件转K/Z周 挂轮E/F用于工作齿数Z在较大范围内变化时，对ux的数值起调节作用，使其数值适中，以便于选取挂轮根据Z/K值，E/F有三种选择：5≤Z/K≤20 → E=48，F=2421≤Z/K≤142 → E=36，F=36143≤Z/K → E=24，F=483、垂直进给运动链两端：工作台—刀架位移：工作台转1周，刀架进给fuⅩⅦ—ⅩⅧπ=f ui=uⅩⅦ—ⅩⅧ=uⅩⅦ—ⅩⅧ:ⅩⅦ—ⅩⅧ之间三种转速,。

三、蜗轮加工概述1、蜗轮滚刀的应用和特点与齿轮滚刀基本相同，区别在于蜗轮滚刀的基本蜗杆必须和与蜗轮相啮合的蜗杆相同蜗轮滚刀是一种专用工具，每加工一种蜗轮，就要设计一种专用滚刀2、蜗轮滚刀的进给方式因在蜗轮的轴平面内，轮齿的底部呈圆弧形，而滚刀的轴线就在圆弧中心，所以滚刀不能沿蜗轮轴向进给，而只能作径向或切向进给，以逐渐切出蜗轮牙齿的形状有径向（图8-11a）、切向进给两种（图8-11b）四、滚齿加工的特点及应用1、适应性好；2、生产效率高；3、加工齿轮的齿距偏差小；4、一般用滚齿加工的齿廓表面粗糙度与插齿大；5、用于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮，不能加工内齿轮和多联齿轮五、滚齿加工的发展前景1、高速滚齿一般Vs=25～50m/min高速：德国200～1500r/min,日本400～1600;Y3150E 44～250r/min2、硬齿面加工用滚齿代替粗磨齿加工3、数控滚齿技术80年代开始，应用于实际生产三、新课小结本节主要是使学生了解Y3150E型滚齿机的结构；掌握Y3150E滚齿机的传动系统的调整计算方法；了解蜗轮的加工方法；了解滚齿加工的特点及发展前景四、布置作业1、简述滚齿加工的特点及应用。

一、引入1、简述滚齿加工的特点及应用二、讲授新课第三节 插齿插齿加工是一种应用非常广泛的展成法加工齿轮的方法，能一次完成齿槽的粗和半精加工，精度为8～7级，Ra1.6μm一、插齿原理加工过程是模拟一对直齿圆柱齿轮的啮合过程插齿刀所模拟的那个齿轮称为产形齿轮产形齿轮用刀具材料制造，并具备必要的切削参数，成为刀具（插齿刀）刀具沿工件轴向作高速往复直线运动，形成切削加工主运动，同时还与工件作无间隙的啮合运动，从而在工件上加工出全部轮齿齿廓插齿加工时，机床必须具备以下运动：⑴主运动插齿刀作上、下往复运动，向下为切削运动，向上为返回的退刀运动往复数 ⑵展成运动刀具和工件二者的运动组成一个复合运动，即刀具转过一个齿，工件应准确地转过一个齿，即⑶经向进给运动刀具沿经向逐渐切至工件的全齿深 ⑷圆周进给运动插齿刀每往复行程一次，同时回转一个角度⑸让刀运动回程时，刀具与工件让开一段距离，向下切削时，刀具恢复到原位二、插齿刀1、插齿刀的类型 名称定位方式规格加工模数用途盘形插齿刀内孔支承端面75，100，160，2001～12加工直齿外齿轮及大直径内齿轮碗形直齿插齿刀内孔50，75，100，1251～8加工多联齿轮和带凸肩的齿轮锥柄插齿刀锥柄25，381～3.75加工内齿轮一般制成AA 、A 、B三种精度，分别对应加工6、7、8级齿轮。

2、插齿刀的结构每个刀齿上有一条呈圆弧形的顶切削刀，两条呈渐开线的侧切削刃，一个呈平面或呈圆锥面的前面及两个呈左、右旋转开螺旋面的侧后面3、插齿刀的齿形误差易产生齿轮顶厚度增大和齿根厚度减小三、插齿的工艺特点与应用与滚齿相比，插齿有以下工艺特点：⑴齿形精度比滚齿高⑵齿面的表面粗糙度值小⑶运动精度低于滚齿⑷齿向偏差（轴向偏差）比滚齿大⑸插齿的生产率比滚齿低⑹适合加工内齿轮、双联或多联齿轮、齿条、扇形齿轮而滚齿则无法加工应用高速插齿机（南京Ys5120，N0=1250；天津Yzx5125，N0=1350）硬齿面加工（HRC45-64的齿轮加工）等新技术三、新课小结本节主要是使学生掌握插齿原理；了解插齿刀的类型和结构；了解插齿的工艺特点与应用四、布置作业1、简述插齿的工艺特点与应用一、引入1、简述插齿的工艺特点与应用二、讲授新课第四节 齿面精加工对于6级精度以上的齿轮或者淬火后的硬齿面加工，往往要在滚齿或插齿后进行热处理，再进行齿面的精加工常用有剃齿、珩齿、磨齿等一、剃齿常用于未淬火圆柱齿轮的精加工生产效率很高，是软齿面精加工最常见的加工方法1、剃齿原理剃齿是由剃齿刀带动工件自由转动并模拟一对螺旋齿轮作双面无侧隙啮合的过程。

剃齿刀与工件的轴线交错成一定角度，轴交角∑=β1β0，其中β1和β0分别为被剃齿轮和剃齿刀的螺旋角，二者螺旋方向相同，取“+”；相反取“-”剃直齿圆柱齿轮β1=0剃齿应具备运动，如图8-22a所示：2 剃齿刀的正反旋转运动；⑵工件沿轴向的往复运动；⑶工件每往复运动一次后的经向进给运动2、剃齿的工艺特点及应用⑴剃齿加工效率高3 剃齿加工对齿轮的切向误差的修正能力差4 剃齿加工可修正齿形误差和基节误差新技术：CBN镀层剃齿刀，CNC机床，刀具高速二、珩齿1、珩齿原理珩齿是一种用于加工淬硬齿面的齿轮精加工方法工作方式与剃齿相同，如图8-24所示，只是刀具由金刚砂磨料加入环氧树脂等浇铸成热压而成的塑料齿轮珩磨余量一般不超过0.025mm2、珩磨的特点⑴加工过程为低速磨削，研磨和抛光的综合作用过程，表面质量好⑵修正误差的能力较差⑶容易获得高精度的造形⑷生产率高3、珩齿的应用用来减小齿轮热处理后表面粗糙度值，可从Ra1.60μm减到Ra0.40μm以下4、新技术⑴多轴联动，高速CNC机床⑵蜗杆状珩轮采用CBN涂层三、磨齿采用滚成法磨削齿面加工精度最可达3-4级，效率较低1、磨齿原理如图8-25所示，用碟形砂轮的工作棱边形成假想齿条的两齿侧面。

砂轮高速旋轮为主运动，工件按啮合原理作展成运动目前，批量生产中采用蜗杆砂轮，工作原理同滚齿加工，砂轮相当于滚刀2、磨齿加工特点及应用加工精度高，可达IT6～4级，Ra0.8-0.2μm；修正误差能力强；可加工表面硬度很高的齿轮；加工效率低主要用于加工精度要求很高的齿轮三、新课小结本节主要是使学生掌握剃磨。