《金屬切削機床》-教學單元5

5-1任務引入

齒輪加工機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床。齒輪作為最常用的傳動件，廣泛應用于各種機械及儀表中，隨著現代工業的發展，對齒輪制造質量要求越來越高，齒輪加工設備向著高精度、高效率和高自動化的方向發展。滾齒加工生產效率高，可加工工件種類多。齒輪加工機床已成為現代機械制造裝備業中的重要加工裝備。任務直齒圓柱齒輪加工明確直齒圓柱齒輪加工刀具的選用、切削參數的確定、機床選型、機床調整計算、對刀等。返回5-2相關知識5-2-1齒輪加工概述一、齒輪加工機床工作原理齒輪作為最常用的傳動件，廣泛應用于各種機械及儀表中，隨著現代工業的發展對齒輪制造質量要求越來越高，使齒輪加工設備向高精度、高效率和高自動化的方向發展。齒輪加工機床的種類很多，構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相關知識

即由刀具的切削刃形成漸開線母線，再加上一個沿齒坯齒向的直線運動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。根據成型刀具每次所能加工的齒廓數多少，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，即加工完一個齒，退回，工件分度，再加工下一個齒。因此生產率較低而且對于同一模數的齒輪，只要齒數不同，齒廓形狀就不同，需采用不同的成型刀具，進而增加刀具的數量，提高制造成本。上一頁下一頁返回5-2相關知識

在實際生產中為廠減少成型刀具的數量，每一種模數通常只配有八把刀，各自適應一定的齒數范圍，因此加工出的齒形是近似的，加工精度較低。但是這種方法，機床簡單，不需要專用設備，適用于單件小批生產及加工精度不高的修理行業。

2·展成法展成法加工齒輪是利用齒輪嚙合的原理(即上一對嚙合輪齒脫離嚙合之前，下一對輪齒應及時進人嚙合狀態，保證運動傳遞的連續性)進行的，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。把其中的一個轉化為刀具，另一個轉化為工件，并強制刀具和工件作嚴格的嚙合運動，被加工工件的齒形表面是在刀具和工件包絡過程中由7J具切削刃的位置連續變化而形成的。上一頁下一頁返回5-2相關知識

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

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(m<8)直齒和螺旋齒輪的加工。上一頁下一頁返回5-2相關知識

指形齒輪銑刀屬于成型立銑刀，主要用于大模數的直齒、斜齒或人字齒輪加工，漸開線輪的廓形是由模數、齒數和壓力角決定的。因此，要用成型法銑出高精度的齒輪就必須針對被加工齒輪的模數、齒數等參數，設計與其齒形相同的專門銑刀。這樣做在生產上不方便，也不經濟，甚至不可能。實際生產中通常是把同一模數下不同齒數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，每一刀號的銑刀是按同組齒數中最少齒數的齒形設計的。選用銑刀時，應根據被切齒輪的齒數選出相應的銑刀刀號。加工斜齒輪時，則應按照其法向截面內的當量齒數來選擇刀號。

(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相關知識

被切齒輪齒形是由刀具在展成運動中若干位置包絡形成的。展成法刀具的主要優點是一把刀具可加工同一模數的不同齒數的各種齒輪。與成型法相比，具有通用性廣、加工精度和生產率高的特點。但展成法加工齒輪時，需配備專門機床，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)齒輪滾刀的結構。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，并對滾刀的頂面和側面進行鏟背，鏟磨出后角。根據滾齒的工作原理，滾刀應當是一個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，日前應用較少。上一頁下一頁返回5-2相關知識

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，當滾刀作旋轉運動時，就如同齒條在軸向平面內作軸向移動，滾JJ轉一轉，刀齒軸向移動一個齒距,齒坯分度圓也相應轉過一個周節的弧長，從而由切削刃包絡出正確的漸開線齒形。如圖5-4所示為齒輪滾刀的結構。

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

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、外齒輪和齒條，尤其是對于雙聯或多聯齒輪、扇形齒輪等的加工有其獨特的優越性。插齒刀的外形像一個直齒圓柱齒輪。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相關知識

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

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

剃齒過程中，剃齒刀與被剃齒輪之間的位置和運動關系與一對螺旋圓柱齒輪的嚙合關系相似。但被剃齒輪是由剃齒刀帶動旋轉。剃齒為一種非強制嚙合的展成加工，如圖5-6所示。四、滾齒機滾齒機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展成法原理加工齒輪，滾齒的過程相當于一對交錯軸斜齒輪副嚙合滾動的過程，見圖5-7。將這對嚙合傳動副中的一個齒輪的齒數減少到一個或兒個，螺旋角增大到很大，它就成廠蝸桿。上一頁下一頁返回5-2相關知識

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。因此滾刀相當于一個斜齒輪，當機床使滾刀和工件嚴格地按一對斜齒圓柱齒輪的速比關系作旋轉運動時，滾刀就可以在工件上連續不斷地切出齒來。

2.滾切直齒圓柱齒輪

(1)機床的運動和傳動原理圖。根據表面成型原理，加工直齒圓柱齒輪的成型運動必須包括形成漸開線齒廓(母線)的運動B1、B2和形成直線形齒線(導線)的運動A2(圖5-8)。①展成運動及傳動鏈。展成運動是滾刀與工件之間的嚙合運動，是一個復合的表面成型運動。

上一頁下一頁返回5-2相關知識②主運動及傳動鏈。每個表面成型運動都應有一個外聯系傳動鏈與動力源相聯系，以產生切削運動。在圖5-9中，外聯系傳動鏈:電動機1-2-uv-3-4-滾刀，提供滾刀的旋轉運動(稱為主運動傳動鏈)。傳動鏈中的換置機構用于調整漸開線齒廓的成型速度，以適應滾刀直徑、滾刀材料、工件材料、硬度以及加工質量要求等的變化。③豎直進給運動及傳動鏈。為廠切出整個齒寬，即形成輪齒表面的導線，滾刀在自身旋轉的同時，必需沿齒坯軸線方向作連續的進給運動A2。

上一頁下一頁返回5-2相關知識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，為廠使滾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傾斜一個角度δ，稱為滾刀的安裝角。它在數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，用左旋滾刀時傾斜相反，如圖5-10(b)。圖中虛線表示滾刀與齒坯接觸一側的滾刀螺旋線方向。

3.滾切針齒圓柱齒輪

(1)機床的運動和傳動原理圖。斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比，端面齒廓都是漸開線，但齒長方向不是直線，而是螺旋線。上一頁下一頁返回5-2相關知識

因此，加工斜齒圓柱齒輪也需要兩個運動:一個是產生漸開線(母線)的展成運動;另一個是產生螺旋線(導線)的運動。前者與加工直齒齒輪時相同，后者則有所不同。加工直齒圓柱齒輪時，進給運動是直線運動，是一個簡單運動。加工斜齒圓柱齒輪時，進給運動是螺旋運動，是一個復合運動，如圖5-11所示，這個運動可分解為兩部分，滾刀架的直線運動A21和工作臺的旋轉運動。滾切斜齒圓柱齒輪時的兩個成型運動都各需一條內聯系傳動鏈和一條外聯系傳動鏈，如圖5-12所示。展成運動的傳動鏈與滾切直齒時完全相同。如圖5-13所示，合成機構把來自滾刀的運動(點5)和來自刀架的運動(點15)合并起來，在點6輸出，傳給工件。上一頁下一頁返回5-2相關知識(2)工件的附加轉動。滾切斜齒圓柱齒輪時，為廠獲得螺旋線齒線，要求工件附加轉動B22與滾刀軸向進給運動A21之間必須保持確定的關系，即滾刀移動一個工件螺旋線導程T時，工件應準確地附加轉過1轉，對此，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，為廠使滾刀的螺旋線方向和被加工齒輪的輪齒方向一致，加工前，要調整滾刀的安裝角。5-2-2Y3150E型滾齒機

Y3150E型滾齒機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相關知識

此外，使用蝸輪滾刀時，還可用手動徑向進給滾切蝸輪或通過切向進給機構切向進給滾切蝸輪，也可用相應的滾切加工花鍵軸、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帶動滾刀架可沿立柱導軌做垂向進給運動或快速移動。滾刀安裝在刀桿4上，由滾刀架5的主軸帶動作旋轉主運動。滾刀架可繞自己的水平軸線轉動，以調整滾刀的安裝角度。工件安裝在工作臺9的心軸7上或直接安裝在工作臺上，隨同工作臺一起作旋轉運動。上一頁下一頁返回5-2相關知識

工作臺和后立柱裝在同一滑板上，可沿床身的水平導軌移動，以調整工件的徑向位置或作手動徑向進給運動。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性。二、機床運動的調整計算

(一)加工直齒圓柱齒輪

1.工作運動根據展成法滾齒原理可知，用滾刀加工齒輪時，除具有切削工作運動外，還必須嚴格保持滾刀與工件之間的運動關系，這是切制出正確齒廓形狀的必要條件。因此，滾齒機在加工直齒圓柱齒輪時的工作運動有以下幾種。上一頁下一頁返回5-2相關知識(1)主運動。主運動即滾刀的旋轉運動。根據合理的切削速度和滾刀直徑，即可確定滾刀的轉速。

(2)展成運動。展成運動即滾刀與工件之間的嚙合運動。兩者應準確地保持一對嚙合齒輪的傳動比關系。

(3)垂向進給運動。垂向進給運動即滾刀沿工件軸線方向作連續的進給運動，以切出整個齒寬上的齒形。根據合理的工藝條件(滾刀和工件材料)，即可確定滾刀的垂向進給速度。為廠實現上述三個運動，機床就必須具有三條相應的傳動鏈，而每一傳動鏈中，又必須有可調環節(即變速機構)，以保證傳動鏈兩端件間的運動關系。圖5-16即為加工直齒圓柱齒輪時的滾齒機傳動原理圖。

上一頁下一頁返回5-2相關知識2.傳動鏈的調整計算根據上面討論的機床在加工直齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理圖，即可從圖5-17所示的傳動系統圖中找出各個運動的傳動鏈，并進行運動的調整運算。圖中的數字標號表示齒輪的齒數。

(1)主運動傳動鏈。(2)展成運動傳動鏈。(3)垂向進給運動鏈。

(二)加工斜齒圓柱齒輪

1.工作運動與加工直齒圓柱齒輪時一樣，加工斜齒圓柱齒輪時同樣需要主運動、展成運動、垂向進給運動。此外，為廠形成螺旋形的輪齒，還必須給工件一個附加運動，這同在銑床上銑螺旋槽相似，即刀具沿工件軸線方向進給一個螺旋線導程時，工件應均勻的轉一轉。上一頁下一頁返回5-2相關知識

所以，在加工斜齒圓柱齒輪時，機床必須具有四條相應的傳動鏈來實現上述四個工作運動，圖5-18為加工斜齒圓柱齒輪時滾齒機的傳動原理圖。

2.運動合成機構滾齒機所用的運動合成機構通常是圓柱齒輪或錐齒輪行星機構。圖5-19為Y3150型滾齒機所用的運動合成機構。

3.傳動鏈的調整計算

(1)主運動傳動鏈。加工斜齒圓柱齒輪時，機床主運動傳動鏈的調整計算與加工直齒圓柱齒輪時相同。

(2)展成運動傳動鏈。

(3)垂向進給運動傳動鏈。加工斜齒圓柱齒輪時，垂向進給傳動鏈及其調整計算和加工直齒圓柱齒輪相同。

上一頁下一頁返回5-2相關知識(4)附加運動傳動鏈。加工斜齒圓柱齒輪時，附加運動傳動鏈的兩端件及其運動關系是:當滾刀架帶動滾刀垂向移動工件的一個螺旋線導程L時，工件應附加轉動士1轉。

(三)同步帶輪、鏈輪和蝸輪的加工

Y3150E型滾齒機加工同步帶輪和鏈輪時的傳動路線表達式與加工直齒圓柱齒輪的傳動路線表達式類似，所不同的是滾刀的齒型。蝸輪的加工，其主傳動路線表達式和展成運動的傳動路線表達式與加工直齒圓柱齒輪的傳動路線表達式類似，進給運動要根據機床的結構和加工要求而定，若機床上有切向進給機構，則可采用切向進給的方法滾切蝸輪;若機床上沒有切向進給機構，則要斷開直齒圓柱齒輪垂向進給傳動鏈中的離合器M3，采用手動徑向進給的方法滾切蝸輪。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相關知識三、機床的工作調整

1.運動方向的確定滾刀的旋轉方向，一般情況下應按圖5-20及圖5-21所示的方向轉動，當滾刀按圖示方向轉動時，滾刀的垂向進給運動方向一般是從上向下的，此時工件的展成運動方向只取決于滾刀的螺旋方向(如圖5-20及圖5-21中實線箭頭所示);工件的附加運動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，為廠切出準確的齒型，應使滾刀和工件處于正確的“嚙合”位置，即滾刀在切削點處的螺旋方向應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，應盡量采用與工件螺旋方向相同的滾旋線方刀，使滾刀的安裝角較小，以有利于提高機床運動的平穩性和加工精度。5-2-3Y3150E型滾齒機典型結構一、滾刀刀架滾齒機刀架部件的兒何精度，對被加工齒輪的齒距誤差、齒形誤差有直接的影響，GB8064-1987滾齒機檢驗的19項標準中，涉及到刀架部件有關的就有11項之多。因此，刀架部件是滾齒機的主要關鍵部件之一。上一頁下一頁返回5-2相關知識1.Y3150E型滾齒機滾刀刀架結構滾刀刀架結構如圖5-23所示。滾刀刀架用于支承滾刀主軸，并帶動安裝在主軸上的滾刀作垂直進給運動。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經長期使用后，滾刀架部件容易出現主軸徑向圓跳動和軸向竄動超差、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，前滑動軸承13、后支架滑動軸承17及銅套8磨損所致。滾刀主軸易磨損部位是:主軸與前滑動軸承和銅套的配合表面;主軸錐孔(莫氏5號)與滾刀刀桿錐柄的配合表面。上一頁下一頁返回5-2相關知識

滾刀主軸的修復或更換應根據其磨損程度來確定。當主軸磨損較小時，可采用研磨法或磨削法予以修復;若主軸磨損、拉毛嚴重時，應予以更換。滾刀刀桿很容易出現磨損、彎曲、拉毛現象，在使用中應經常對其進行檢查，及時更換磨損、變形嚴重的刀桿。二、工作臺的結構、常見故障及排除方法工作臺部件既是展成運動傳動鏈的末端件，又是附加運動傳動鏈的首端件，不但運動精度要求高，而且要求抗振好，它是滾齒機的主要部件之一。

1.工作臺的結構

Y3150E型滾齒機的工作臺結構如圖5-24所示，工作臺2支承在溜板1的平面圓環導軌上作旋轉運動。上一頁下一頁返回5-2相關知識

該導軌制造容易，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2的下部的圓錐體與溜板1上的錐體滑動軸承17精密配合，起定心作用，并承受徑向載荷。

2.工作臺的常見故障及排除方法工作臺經長時間使用，常常會出現工作臺的徑向跳動、軸向跳動超差，使工件的加工精度、工件的表面粗糙度下降，影響機床加工的平穩性。產生故障的主要原因是:錐體滑動軸承17、平面圓環導軌M和N因長期工作的不均勻磨損且磨損量過大，使工作臺與錐體滑動軸承的配合間隙超過標準，而引起回轉定心精度下降，工作臺與平面圓環導軌間產生軸向竄動;分度蝸桿蝸輪副因長期磨損導致嚙合側隙增大，嚙合不良。上一頁下一頁返回5-2相關知識

因突然事故產生較大沖擊，導致分度蝸輪與工作臺中心偏斜，甚至可能使分度蝸桿軸產生彎曲變形;工作臺部件維護不良，使用不當(主要是超負荷使用)、潤滑不良等。如果是修理后的滾齒機出現上述故障，應側重對錐體滑動軸承17、平面導軌的精度、蝸桿副的修理質量進行檢查，采用適當的方法予以修正。滾齒機長期工作，會引起分度蝸桿副的嚙合側隙增大，此時需對其嚙合側隙進行調整。調整的方法有徑向調整法和軸向調整法。特別要注意的是:在調整分度蝸桿副側隙時，應仔細檢查各輪齒的磨損狀況，發現輪齒表面磨損嚴重時，應先修復蝸輪，并更換蝸桿后方可進行調整作業;否則，將會破壞其接觸精度和傳動精度。

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

(2)軸向調整法。為廠克服徑向調整分度蝸桿蝸輪嚙合側隙時會改變其嚙合精度的缺點，高精度的齒輪加工機床分度蝸桿副常采用雙導程分度副結構。該結構依靠分度蝸桿的軸向移動實現嚙合側隙的調整。雙導程蝸桿蝸輪分度副除結構緊湊、調整方便外，還具有調整時始終不會改變分度蝸桿副的嚙合精度—傳動精度和接觸精度的最大特點。但是對于加工大模數齒輪時，容易產生根切現象。上一頁下一頁返回5-2相關知識

另外，用雙導程蝸桿的左右齒面螺旋線導程不相等，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，應分別按原始左右齒面螺旋線升角，調整砂輪的安裝角度，才能進行左右齒面的加工。雙導程蝸桿的軸向調整，是靠配磨蝸桿軸肩上的墊片厚度來實現的。5-2-4插齒機常見的圓柱齒輪加工機床除滾齒機外，還有插齒機。插齒機主要用于加工直齒圓柱齒輪，尤其適用于加工在滾齒機上不能滾切的內齒輪和多聯齒輪。插齒機用來加工內、外嚙合的圓柱齒輪，尤其適用于加工在滾齒機上不能加工的內齒輪和多聯齒輪(如圖5-25，件1是插齒機刀具主軸、2是插齒刀，3是被加工齒輪)，加工精度一般可達7級。上一頁下一頁返回5-2相關知識

一、插齒機的工作原理插齒機是按展成法原理來加工齒輪的。插齒刀實質上是一個端面磨有前角，齒頂及齒側均磨有后角的齒輪。插齒時，插齒刀沿工件軸向作直線往復運動以完成切削主運動，在刀具和工件輪坯作“無間隙嚙合運動”過程中，在輪坯上漸漸切出齒廓。加工過程中，刀具每往復一次，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，由切削刃各瞬時位置的包絡線所形成的，如圖5-26、圖5-27所示。上一頁下一頁返回5-2相關知識

二、插齒機的工作運動加工直齒圓柱齒輪時的加工原理如圖5-30所示。

1.主運動插齒刀沿其軸線(即沿工件的軸向)所作的直線往復運動A2(

圖5-27(b))。它是一個簡單的成型運動，用以形成輪齒齒面的導線—直線。

2.展成運動加工過程中，插齒刀和工件必須保持一對圓柱齒輪的嚙合運動關系即在插齒刀轉過一個齒時工件也轉過一個齒。

3.圓周進給運動上一頁下一頁返回5-2相關知識

插齒刀繞自身軸線的旋轉運動，其旋轉速度的快慢決定廠工件轉動的快慢，也直接關系到插齒刀的切削負荷、被加工齒輪的表面質量、機床生產率和插齒刀的使用壽命。

4.徑向切入運動開始插齒時，如插齒刀立即徑向切人工件至全齒深，將會因切削負荷過大而損壞刀具和工件。為廠避免這種情況，工件應逐漸地向插齒刀作徑向切人。

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

插齒機的讓刀運動可以由安裝工件的工作臺移動來實現，也可由刀具主軸擺動得到。三、插齒機的傳動原理

圖5-28為插齒機傳動原理圖，傳動鏈中有3個成型運動的傳動鏈。當加工斜齒圓柱齒輪時，插齒刀主軸及機床導軌應依靠螺旋導軌形成螺旋轉動，插齒刀應具有一定大小的螺旋角，如圖5-29所示。四、Y5132型插齒機

1.Y5132型插齒機組成

Y5132型插齒機主要由床身1、立柱2、刀架3、插齒刀主軸4、工作臺5、擋塊支架6、工作臺溜板7等部分組成，其外形結構如圖5-30所示。上一頁下一頁返回5-2相關知識2.Y5132型插齒機傳動系統分析

Y5132型插齒機傳動系統如圖5-31所示。

(1)展成運動傳動鏈。由傳動原理圖，可見展成運動傳動鏈聯系插齒刀旋轉和工件旋轉。

(2)主運動傳動鏈。主運動傳動鏈是聯系主電動機與曲柄偏心盤之間的傳動鏈。運動由雙速電動機經軸I傳至軸II。軸II端部是一個曲柄偏心機構，把旋轉運動轉變為上下往復運動。刀具主軸每分鐘上下往復行程次數由軸I、軸II司變速齒輪組調整，再加上雙速電動機的兩種轉速，得到六組具有高速和低速的刀具主軸每分鐘上下往復行程次數。加工工件時可選用其中任一級速度，也可以自動轉換。上一頁下一頁返回5-2相關知識(3)圓周進給傳動鏈。圓周進給傳動鏈是聯系插齒刀上下往復運動和插齒刀旋轉運動的傳動鏈。

Y5132型插齒機的圓周進給傳動鏈中設計有變向機構(軸VII至軸VIII間)，用以同時改變插齒刀與工件的旋轉方向，確定展成運動方向(圖5-32)。設計變向機構的日的是充分利用插齒刀的兩個側刃。

2.Y5132型插齒機的部分結構

(1)刀具主軸和讓刀機構。插齒刀向上運動(空行程)時，為廠避免擦傷工件齒面和減少刀具磨損，刀具和工件間應讓開一小段距離(一般為0.5mm的間隙)，而在插齒刀向下開始工作行程之前，又迅速恢復到原位，以便刀具進行下一次切削，這種讓開和恢復原位的運動稱為讓刀運動。Y5132型插齒機讓刀運動由刀具主軸擺動得到，如圖5-33。上一頁下一頁返回5-2相關知識(2)徑向切人機構。插齒時插齒刀要相對于工件作徑向切人運動，直至全齒深時刀具與工件再繼續對滾至工件轉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其他齒輪加工機床簡介一、Y54插齒機簡介

1.Y54型插齒機運動

圖5-35為Y54型插齒機的外形結構圖。Y54型插齒機插齒刀的上下往復移動為主運動，插齒刀和工件的嚙合運轉為展成運動，插齒刀的徑向移動為徑向進給運動，工件的移動為讓刀運動，其工作原理如

圖5-36所示。

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

圖5-37為弧齒錐齒輪銑齒機的外形結構圖。用弧齒錐齒輪銑刀盤按展成法粗、精加工弧齒錐齒輪和準雙曲面齒輪齒部的齒輪加工機床。弧齒錐齒輪銑齒機廣泛用于機器制造業，尤在汽車、拖拉機工業中使用最多。弧齒錐齒輪銑齒機的變型很多，有結構簡單、不帶展成運動的粗切機，也有帶展成運動的粗切機，還有專門精切大輪的拉齒機、專切大輪和兼切大、小輪的銑齒機等。上一頁下一頁返回5-2相關知識

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

1.蝸桿砂輪磨齒機這種磨齒機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。其工作原理與滾齒機相似，如圖5-38(a)。上一頁下一頁返回5-2相關知識2.錐形砂輪磨齒機錐形砂輪磨齒機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。當砂輪按切削速度高速旋轉，并沿工件齒線方向作直線往復運動時，砂輪兩側錐面的母線就形成廠假想齒條的一個齒廓，如圖5-38(b)，加工時，被切齒輪在假想齒條上滾動的同時進行移動，與砂輪保持齒條和齒輪的嚙合運動關系，是砂輪錐面包絡出漸開線齒形。圖5-39為錐形砂輪磨齒機傳動原理圖。上一頁下一頁返回5-2相關知識

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