滾齒加工工藝描述

1．滾齒加工原理
滾齒加工是按照展成法的原理來加工齒輪的。用滾刀來加工齒輪相當(dāng)于一對交錯(cuò)軸的螺旋齒輪嚙合。在這對嚙合的齒輪副中，一個(gè)齒數(shù)很少、只有一個(gè)或幾個(gè)，螺旋角很大，就演變成了一個(gè)蝸桿狀齒輪，為了形成切削刃，在該齒輪垂直于螺旋線的方向上開出容屑槽，磨前、后刀面，形成切削刃和前、后角，于是就變成了滾刀。滾刀與齒坯按嚙合傳動關(guān)系作相對運(yùn)動，在齒坯上切出齒槽，形成了漸開線齒面，如圖1a所示。在滾切過程中，分布在螺旋線上的滾刀各刀齒相繼切出齒槽中一薄層金屬，每個(gè)齒槽在滾刀旋轉(zhuǎn)中由幾個(gè)刀齒依次切出，漸開線齒廓則由切削刃一系列瞬時(shí)位置包絡(luò)而成，如圖1b所示。因此，滾齒加時(shí)齒面的成形方法是展成法，成形運(yùn)動是由滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成的復(fù)合運(yùn)動（B11+B12），這個(gè)復(fù)合運(yùn)動稱為展成運(yùn)動。當(dāng)滾刀與工件連續(xù)嚙合轉(zhuǎn)動時(shí)，便在工件整個(gè)圓周上依次切出所有齒槽。在這一過程中，齒面的形成與齒輪分度是同時(shí)進(jìn)行的，因而展成運(yùn)動也就是分度運(yùn)動。
 
圖1 滾齒加工原理
綜上所述，為了得到漸開線齒廓和齒輪齒數(shù)，滾齒時(shí)，滾刀和工件間必須保持嚴(yán)格的相對運(yùn)動關(guān)系，即當(dāng)滾刀轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)時(shí)，工件相應(yīng)地轉(zhuǎn)過K/Z轉(zhuǎn)（K為滾刀頭數(shù)，Z為工件齒數(shù)）。
2．加工直齒圓柱齒輪的傳動原理
在滾齒機(jī)上加工直齒圓柱齒輪必須具備兩個(gè)運(yùn)動：形成漸開線齒廓的展成運(yùn)動和形成直線齒面（導(dǎo)線）的運(yùn)動。
圖2為滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖。
 
圖2 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖
（1）展成運(yùn)動傳動鏈    聯(lián)系滾刀主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B11和工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B12的傳動鏈（4—5—ux—6—7—工作臺）為展成運(yùn)動傳動鏈。由這條傳動鏈保證工件和刀具之間嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系，其中換置機(jī)構(gòu)ux用來適應(yīng)工件齒數(shù)和滾刀頭數(shù)的變化。這是一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，它不僅要求傳動比正確，而且要求滾刀和工件兩者旋轉(zhuǎn)方向必須符合一對交錯(cuò)軸螺旋齒輪嚙合時(shí)相對運(yùn)動方向。當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)方向一定時(shí)，工件的旋轉(zhuǎn)方向由滾刀螺旋方向確定。
（2）主運(yùn)動傳動鏈    主運(yùn)動傳動鏈?zhǔn)锹?lián)系動力源和滾刀主軸的傳動鏈。如圖2所示，主運(yùn)動傳動鏈為：電動機(jī)—1—2—uv—3—4—滾刀。這是一條外聯(lián)系傳動鏈，其傳動鏈中換置機(jī)構(gòu)uv用于調(diào)整漸開線齒廓的成形速度，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝條件確定滾刀轉(zhuǎn)速來調(diào)整其傳動比。
（3）垂直進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈    為了切出整個(gè)齒寬，滾刀在自身旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，必須沿工件軸線作直線進(jìn)給運(yùn)動A2，滾刀的垂直進(jìn)給運(yùn)動是由滾刀刀架沿立柱導(dǎo)軌移動實(shí)現(xiàn)的。在圖2中，將工作臺和刀架聯(lián)系起來的垂直進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈為：7—8—uf—9—10，傳動鏈中的換置機(jī)構(gòu)uf用以調(diào)整垂直進(jìn)給量的大小和進(jìn)給方向，以適應(yīng)不同加工表面粗糙度的要求。由于刀架的垂直進(jìn)給運(yùn)動是簡單運(yùn)動，所以，這條傳動鏈?zhǔn)峭饴?lián)系傳動鏈。通常以工作臺（工件）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架的位移來表示垂直進(jìn)給量的大小。
3．加工斜齒圓柱齒輪的傳動原理
斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比，端面齒廓都是漸開線，但齒長方向不是直線，而是螺旋線。因此，加工斜齒圓柱齒輪也需要兩個(gè)成形運(yùn)動：一個(gè)是形成漸開線齒廓的展成運(yùn)動；另一個(gè)是形成齒長螺旋線的運(yùn)動。前者與加工直齒圓柱齒輪相同，后者要求當(dāng)滾刀沿工件軸向移動時(shí)，工件在展成法運(yùn)動B12的基礎(chǔ)上再產(chǎn)生一個(gè)附加轉(zhuǎn)動，以形成螺旋齒形線軌跡。

圖3 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖
圖3b是滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖，其中展成運(yùn)動傳動鏈、垂直進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈、主運(yùn)動傳動鏈與直齒圓柱齒輪的傳動原理相同，只是在刀架與工件之間增加了一條附加運(yùn)動傳動鏈：刀架（滾刀移動A21）—12—13—uy—14—15—合成機(jī)構(gòu)—6—7—ux—8—9—工作臺（工件附加轉(zhuǎn)動B22），以保證螺旋齒形線，這條傳動鏈亦稱為差動運(yùn)動傳動鏈，其中換置機(jī)構(gòu)uy適應(yīng)工件螺旋線導(dǎo)程L和螺旋方向的變化。圖3a可以形象說明這個(gè)題目：設(shè)工件的螺旋線為右旋，當(dāng)滾刀沿工件軸向進(jìn)給f（單位為mm），滾刀由a點(diǎn)到b點(diǎn)，這時(shí)工件除了作展成運(yùn)動B12以外，還要再加轉(zhuǎn)動bb′，才能形成螺旋齒形線。同理，當(dāng)滾刀移至c點(diǎn)時(shí)，工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)動cc′。依次類推，當(dāng)滾刀移至p點(diǎn)時(shí)（一個(gè)工件螺旋導(dǎo)程L），工件附加轉(zhuǎn)動pp′,正好附加轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。附加運(yùn)動B22的旋轉(zhuǎn)方向與工件展成運(yùn)動B12旋轉(zhuǎn)方向是否相同，取決于工件的螺旋方向及滾刀的進(jìn)給方向。如圖B12和B22同向，計(jì)算附加運(yùn)動取加1轉(zhuǎn)，反之取減1轉(zhuǎn)。在滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，要保證B12和B22這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動同時(shí)傳給工件又不發(fā)生干涉，需要在傳動系統(tǒng)中配置運(yùn)動合成機(jī)構(gòu)，將這兩個(gè)運(yùn)動合成之后，再傳給工件。工件的實(shí)際旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是由展成運(yùn)動B12和形成螺旋線的附加運(yùn)動B22合成的。
4．滾齒加工的工藝特點(diǎn)
（1）加工精度高    屬于展成法的滾齒加工，不存在成形法銑齒的那種齒形曲線理論誤差，所以分齒精度高，一般可加工8~7級精度的齒輪。
（2）生產(chǎn)率高     滾齒加工屬于連續(xù)切削，無輔助時(shí)間損失，生產(chǎn)率一般比銑齒、插齒高。
（3）一把滾刀可加工模數(shù)和壓力角與滾刀相同而齒數(shù)不同的圓柱齒輪。
在齒輪齒形加工中，滾齒應(yīng)用最廣泛，它除可加工直齒、斜齒圓柱齒輪外，還可以加工蝸輪、花鍵軸等。但一般不能加工內(nèi)齒輪、扇形齒輪和相距很近的雙聯(lián)齒輪。滾齒適用于單件小批量生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)。
5．Y3150E型滾齒機(jī)的組成
Y3150E型滾齒機(jī)是一種中型通用滾齒機(jī)，主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪，也可以采用徑向切進(jìn)法加工蝸輪?？梢约庸さ墓ぜ畲笾睆綖?00mm，最大模數(shù)8mm，圖4為該機(jī)床的外形圖。立柱2固定在床身1上，刀架溜板3可沿立柱導(dǎo)軌上下移動。刀架體5安裝在刀架溜板3上，可繞自己的水平軸線轉(zhuǎn)位。滾刀安裝在刀桿4上，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。工件安裝在工作臺9的心軸7 上，隨工作臺一起轉(zhuǎn)動。后立柱8和工作臺9 一起裝在床鞍10上，可沿機(jī)床水平導(dǎo)軌移動。用于調(diào)整工件的徑向位置或作徑向進(jìn)給運(yùn)動。

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