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于一對交錯軸的螺旋齒輪嚙合。在這對嚙合的齒輪副中，一個齒數很少、只有一個或幾個，螺旋角很大，就演變成了一個蝸桿狀齒輪，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系作相對運動，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，每個齒槽在滾刀旋轉中由幾個刀齒依次切出，漸開線齒廓則由切削刃一系列瞬時位置包絡而成，如圖1b所示。因此，滾齒加時齒面的成形方法是展成法，成形運動是由滾刀的旋轉運動和工件的旋轉運動組成的復合運動（B11+B12），這個復合運動稱為展成運動。當滾刀與工件連續嚙合轉動時，便在工件整個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進行的，因而展成運動也就是分度運動。
 
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，滾齒時，滾刀和工件間必須保持嚴格的相對運動關系，即當滾刀轉過1轉時，工件相應地轉過K/Z轉（K為滾刀頭數，Z為工件齒數）。
2．加工直齒圓柱齒輪的傳動原理
在滾齒機上加工直齒圓柱齒輪必須具備兩個運動：形成漸開線齒廓的展成運動和形成直線齒面（導線）的運動。
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）展成運動傳動鏈    聯系滾刀主軸的旋轉運動B11和工件旋轉運動B12的傳動鏈（4—5—ux—6—7—工作臺）為展成運動傳動鏈。由這條傳動鏈保證工件和刀具之間嚴格的運動關系，其中換置機構ux用來適應工件齒數和滾刀頭數的變化。這是一條內聯系傳動鏈，它不僅要求傳動比正確，而且要求滾刀和工件兩者旋轉方向必須符合一對交錯軸螺旋齒輪嚙合時相對運動方向。當滾刀旋轉方向一定時，工件的旋轉方向由滾刀螺旋方向確定。
（2）主運動傳動鏈    主運動傳動鏈是聯系動力源和滾刀主軸的傳動鏈。如圖2所示，主運動傳動鏈為：電動機—1—2—uv—3—4—滾刀。這是一條外聯系傳動鏈，其傳動鏈中換置機構uv用于調整漸開線齒廓的成形速度，應當根據工藝條件確定滾刀轉速來調整其傳動比。
（3）垂直進給運動傳動鏈    為了切出整個齒寬，滾刀在自身旋轉的同時，必須沿工件軸線作直線進給運動A2，滾刀的垂直進給運動是由滾刀刀架沿立柱導軌移動實現的。在圖2中，將工作臺和刀架聯系起來的垂直進給運動傳動鏈為：7—8—uf—9—10，傳動鏈中的換置機構uf用以調整垂直進給量的大小和進給方向，以適應不同加工表面粗糙度的要求。由于刀架的垂直進給運動是簡單運動，所以，這條傳動鏈是外聯系傳動鏈。通常以工作臺（工件）每轉一轉，刀架的位移來表示垂直進給量的大小。
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成形運動：一個是形成漸開線齒廓的展成運動；另一個是形成齒長螺旋線的運動。前者與加工直齒圓柱齒輪相同，后者要求當滾刀沿工件軸向移動時，工件在展成法運動B12的基礎上再產生一個附加轉動，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，其中展成運動傳動鏈、垂直進給運動傳動鏈、主運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動傳動鏈：刀架（滾刀移動A21）—12—13—uy—14—15—合成機構—6—7—ux—8—9—工作臺（工件附加轉動B22），以保證螺旋齒形線，這條傳動鏈亦稱為差動運動傳動鏈，其中換置機構uy適應工件螺旋線導程L和螺旋方向的變化。圖3a可以形象說明這個題目：設工件的螺旋線為右旋，當滾刀沿工件軸向進給f（單位為mm），滾刀由a點到b點，這時工件除了作展成運動B12以外，還要再加轉動bb′，才能形成螺旋齒形線。同理，當滾刀移至c點時，工件應附加轉動cc′。依次類推，當滾刀移至p點時（一個工件螺旋導程L），工件附加轉動pp′,正好附加轉一轉。附加運動B22的旋轉方向與工件展成運動B12旋轉方向是否相同，取決于工件的螺旋方向及滾刀的進給方向。如圖B12和B22同向，計算附加運動取加1轉，反之取減1轉。在滾切斜齒圓柱齒輪時，要保證B12和B22這兩個旋轉運動同時傳給工件又不發生干涉，需要在傳動系統中配置運動合成機構，將這兩個運動合成之后，再傳給工件。工件的實際旋轉運動是由展成運動B12和形成螺旋線的附加運動B22合成的。
4．滾齒加工的工藝特點
（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）生產率高     滾齒加工屬于連續切削，無輔助時間損失，生產率一般比銑齒、插齒高。
（3）一把滾刀可加工模數和壓力角與滾刀相同而齒數不同的圓柱齒輪。
在齒輪齒形加工中，滾齒應用最廣泛，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。但一般不能加工內齒輪、扇形齒輪和相距很近的雙聯齒輪。滾齒適用于單件小批量生產和大批大量生產。
5．Y3150E型滾齒機的組成
Y3150E型滾齒機是一種中型通用滾齒機，主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪，也可以采用徑向切進法加工蝸輪。可以加工的工件最大直徑為500mm，最大模數8mm，圖4為該機床的外形圖。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位。滾刀安裝在刀桿4上，作旋轉運動。工件安裝在工作臺9的心軸7 上，隨工作臺一起轉動。后立柱8和工作臺9 一起裝在床鞍10上，可沿機床水平導軌移動。用于調整工件的徑向位置或作徑向進給運動。

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