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1發(fā)展沿革

古代的齒輪是用手工修銼成形的。1540年 ，意大利的托里亞諾在制造鐘表時(shí)，制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀的切齒 裝置；1783年，法國(guó)的勒內(nèi)制成了使用銑刀的齒輪加工機(jī)床 ，并有切削齒條和內(nèi)齒輪的附件；1820年前后，英國(guó) 的懷特制造出臺(tái)既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪的機(jī)床 。具有這一性能的機(jī)床到19世紀(jì)后半葉又有發(fā)展。

1835年，英國(guó)的惠特沃思獲得蝸輪滾齒機(jī)的；1858年，席勒取得圓柱齒輪滾齒機(jī)的；以后經(jīng)多次改進(jìn)，至1897年德國(guó)的普福特制成帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾齒機(jī)，才圓滿解決了加工斜齒輪的問(wèn)題。在制成齒輪形插齒刀后，美國(guó)的費(fèi)洛斯于1897年制成了插齒機(jī)。

二十世紀(jì)初，由于汽車(chē)工業(yè)的需要，各種磨齒機(jī)相繼問(wèn)世。1930年左右在美國(guó)制成剃齒機(jī)；1956年制成珩齒機(jī)。60年代以后，現(xiàn)代技術(shù)在一些*的圓柱齒輪加工機(jī)床上獲得應(yīng)用，比如在大型機(jī)床上采用數(shù)字顯示指示移動(dòng)量和切齒深度；在滾齒機(jī)、插齒機(jī)和磨齒機(jī)上采用電子伺服系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)代替機(jī)械傳動(dòng)鏈和交換齒輪；用設(shè)有故障診斷功能的可編程序控制器，控制工作循環(huán)和變換切削參數(shù)；發(fā)展了數(shù)字控制非圓齒輪插齒機(jī)和適應(yīng)控制滾齒機(jī)；在滾齒機(jī)上用電子傳感器檢測(cè)傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)誤差，并自動(dòng)反饋補(bǔ)償誤差等。

1884年，美國(guó)的比爾格拉姆發(fā)明了采用單刨刀按展成法加工的直齒錐齒輪刨齒機(jī)；1900年，美國(guó)的比爾設(shè)計(jì)了雙刀盤(pán)銑削直齒錐齒輪的機(jī)床。

由于汽車(chē)工業(yè)的需要，1905年在美國(guó)制造出帶有兩把刨刀的直齒錐齒輪刨齒機(jī)，又于1913年制成弧齒錐齒輪銑齒機(jī)；1923年，出現(xiàn)了準(zhǔn)漸開(kāi)線齒錐齒輪銑齒機(jī)；30年代研制成能把直齒錐齒輪一次拉削成形的拉齒機(jī)，主要用于汽車(chē)差動(dòng)齒輪的制造。

40年代，為適應(yīng)航空工業(yè)的需要，發(fā)展了弧齒錐齒輪磨齒機(jī)。 1944年，瑞士厄利康公司制成延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)；從50年代起 ，又發(fā)展了用雙刀體組合式端面銑刀盤(pán)，加工延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪的銑齒機(jī)。

齒輪加工機(jī)床主要分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類(lèi) 。圓柱齒輪加工機(jī)床主要用于加工各種圓柱齒輪、齒條、蝸輪。 常用的有滾齒機(jī)，插齒機(jī)、銑齒機(jī)、剃齒機(jī)等。

2工作原理

齒輪加工機(jī)床的種類(lèi)繁多，構(gòu)造各異：

成形法

要求：刀具的切削刃形狀與被切齒輪的齒槽形狀相吻合。

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床較簡(jiǎn)單，可利用通用機(jī)床加工。

缺點(diǎn)：
1.對(duì)于同一模數(shù)的齒輪，只要齒數(shù)不同，齒廓形狀就不相同，需采用不同的成形刀具；
2.加工出來(lái)的齒形是近似的，加工精度較低；
3.每加工完一個(gè)齒槽后，工件需要周期地分度一次，生產(chǎn)率也較低。

1） 滾齒法
母線（漸開(kāi)線）:采用成形法，機(jī)床不需要表面成形運(yùn)動(dòng)。形成導(dǎo)線（直線）:相切法。機(jī)床需要兩個(gè)成形運(yùn)
動(dòng)。一個(gè)是銑刀的旋轉(zhuǎn)B1，一個(gè)銑刀沿齒坯的軸向移動(dòng)A。兩個(gè)都是簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。銑完一個(gè)齒后，銑刀返回原位，齒坯作分度運(yùn)動(dòng)——轉(zhuǎn)過(guò)360º/z（z是被加工齒輪的齒數(shù)），然后再銑下一個(gè)齒槽，直至全部齒被銑削完畢。
用單齒廓成形刀具加工齒輪——
用于修配行業(yè)中加工精度要求不高的齒輪；
用于重型機(jī)器制造業(yè)中，以解決缺乏大型齒輪加工機(jī)床的問(wèn)題。

2）銑齒法
采用多齒廓成形刀具時(shí)，在一個(gè)工作循環(huán)中即可加工出全部齒槽，生產(chǎn)率很高，但刀具制造復(fù)雜，僅用于大量生產(chǎn)中。

范成法

范成法：利用齒輪的嚙合原理把齒輪嚙合副（齒條——齒輪、齒輪——齒輪）中的一個(gè)轉(zhuǎn)化為刀具；另一個(gè)轉(zhuǎn)化為工件，并強(qiáng)制刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)而范成切出齒廓。

范成法切齒所用刀具切削刃的形狀相當(dāng)于齒條或齒輪的齒廓，它與被切齒輪的齒數(shù)無(wú)關(guān)。

每一種模數(shù)，只需用一把刀具就可以加工各種不同齒數(shù)的齒輪；加工時(shí)能連續(xù)分度，加工精度和生產(chǎn)率一般比較高，應(yīng)用廣泛。

此法必須在專(zhuān)門(mén)的齒輪機(jī)床上加工 ，而且機(jī)床的調(diào)整、刀具的制造和刃磨都比較復(fù)雜，一般用于成批大量生產(chǎn)。

3類(lèi)型

按照被加工齒輪種類(lèi)不同，齒輪加工機(jī)床可分為兩大類(lèi)：圓柱齒輪加工機(jī)床—滾齒機(jī)、插齒機(jī)、車(chē)齒機(jī)等。

錐齒輪加工機(jī)床——加工直齒錐齒輪：刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)。加工弧齒錐齒輪：銑齒機(jī)。加工齒線形狀為延伸漸開(kāi)線：錐齒輪銑齒機(jī)。精加工齒輪齒面：珩齒機(jī)、剃齒機(jī)和磨齒機(jī)。

滾齒機(jī)

是用滾刀按展成法粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等，加工范圍廣，可達(dá)到高精度或高生產(chǎn)率；插齒機(jī)是用插齒刀按展成法加工直齒、斜齒齒輪和其他齒形件，主要用于加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪；銑齒機(jī)是用成形 銑刀按分度法加工，主要用于加工特殊齒形的儀表齒輪；剃齒機(jī)是用齒輪式剃齒刀精加工齒輪的一種機(jī)床；磨齒機(jī)是用砂輪，精加工淬硬圓柱齒輪或齒輪刀具齒面的高精度機(jī)床；珩齒機(jī)是利用珩輪與被加工齒輪的自由嚙合，消除淬硬齒輪毛刺和其他齒面缺陷的機(jī)床； 擠齒機(jī)是利用高硬度無(wú)切削刃的擠輪與工件的自由嚙合，將齒面上的微小不平碾光，以提高精度和光潔程度的機(jī)床；齒輪倒角機(jī)是對(duì)內(nèi)外嚙合的滑移齒輪的齒端部倒圓的機(jī)床，是生產(chǎn)齒輪變速箱和其他齒輪移換機(jī)構(gòu)*的加工設(shè)備。圓柱齒輪加工機(jī)床還包括齒輪熱軋機(jī)和齒輪冷軋機(jī)等。
錐齒加工機(jī)床主要用于加工直齒、斜齒、弧齒和延長(zhǎng)外擺線齒等錐齒輪的齒部。

直齒錐齒輪刨齒機(jī)是以成對(duì)刨齒刀按展成法粗、精加工直齒錐齒輪的機(jī)床，有的機(jī)床還能刨制斜齒錐齒輪，在中小批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣。

雙刀盤(pán)直齒錐齒輪銑齒機(jī)

使用兩把刀齒交錯(cuò)的銑刀盤(pán)，按展成法銑削同一齒槽中的左右兩齒面，生產(chǎn)效率較高，適用于成批生產(chǎn)。由于銑刀盤(pán)與工件無(wú)齒長(zhǎng)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，銑出的齒槽底部呈圓弧形，加工模數(shù)和齒寬均受到限制。這種機(jī)床也可配以自動(dòng)上下料裝置，實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化。

直齒錐齒輪拉銑機(jī)是在一把大直徑的拉銑刀盤(pán)的一轉(zhuǎn)中，從實(shí)體輪坯上用成形法切出一個(gè)齒槽的機(jī)床。它是錐齒輪切削加工機(jī)床中生產(chǎn)率高的機(jī)床，由于刀具復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而且每種工件都需要專(zhuān)用刀盤(pán)，只適用于大批大量生產(chǎn)。機(jī)床一般都帶有自動(dòng)上下料裝置。

弧齒錐齒輪銑齒機(jī)以弧齒錐齒輪銑刀盤(pán)，按展成法粗、精加工弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的機(jī)床，有精切機(jī)、粗切機(jī)和拉齒機(jī)等變型。

弧齒錐齒輪磨齒機(jī)是用于磨削淬硬的弧齒錐齒輪，以提高精度和光潔程度的機(jī)床，其結(jié)構(gòu)與弧齒錐齒輪銑齒機(jī)相似，但以砂輪代替銑刀盤(pán)，并裝有砂輪修整器，也可磨削準(zhǔn)雙曲面齒輪。

延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)

利用延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪銑刀盤(pán)，或雙刀體組合式端面銑刀盤(pán)，按展成法連續(xù)分度切齒的機(jī)床。切齒時(shí)，搖臺(tái)銑刀盤(pán)和工件均作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)搖臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)加工一個(gè)工件搖臺(tái)往復(fù)一次。銑刀盤(pán)和工件的連續(xù)旋轉(zhuǎn)使工件獲得一定齒數(shù)的連續(xù)分度，并形成齒長(zhǎng)曲線。搖臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和工件的附加運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)，產(chǎn)生展成運(yùn)動(dòng)，使工件獲得齒形曲線。

準(zhǔn)漸開(kāi)線齒錐齒輪銑齒機(jī)用錐度滾刀，按展成法連續(xù)分度切齒的機(jī)床。切齒時(shí)，錐度滾刀首先以大端切削，然后以它較小直徑的一端切削，為保證整個(gè)切削過(guò)程中切削速度一致，機(jī)床靠無(wú)級(jí)變速裝置控制滾刀轉(zhuǎn)速在切齒時(shí)，搖臺(tái)、滾刀和工件均作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，加工一個(gè)工件，搖臺(tái)往復(fù)一次。搖臺(tái)和工件的旋轉(zhuǎn)通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生展成運(yùn)動(dòng)，使工件獲得沿齒長(zhǎng)為等高的齒形曲線。

錐齒輪加工機(jī)床的配套設(shè)備有磨削銑刀盤(pán)和拉刀盤(pán)刀刃的磨刀機(jī)，配研成對(duì)錐齒輪的研齒機(jī)，檢驗(yàn)成對(duì)錐齒輪嚙合接觸情況的錐齒輪滾動(dòng)檢查機(jī)和防止齒部熱處理變形的淬火壓床等。
滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析

應(yīng)用廣泛的齒輪加工機(jī)床，多數(shù)是立式。加工： 直齒、斜齒的外嚙合圓柱齒輪、蝸輪臥式滾齒機(jī)，用于儀表工業(yè)中加工小模數(shù)齒輪和在一般機(jī)械制造業(yè)中加工軸齒輪、花鍵軸等。

滾齒原理

由一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合傳動(dòng)原理演變而來(lái)將這對(duì)嚙合傳動(dòng)副中的一個(gè)齒輪的齒數(shù)減少到幾個(gè)或一個(gè)，螺旋角β增大到很大（即螺旋升角ω很小），它就成了蝸桿。再將蝸桿開(kāi)槽并鏟背，就成為齒輪滾刀。

4應(yīng)用

齒輪加工機(jī)床主要分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類(lèi)。圓柱齒輪加工機(jī)床主要用于加工各種圓 柱齒輪、齒條、蝸輪。常用的有滾齒機(jī)，插齒機(jī)、銑齒機(jī)、剃齒機(jī)等。

齒輪加工機(jī)床廣泛應(yīng)用在汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、石油、儀表、飛機(jī)和航天器等各種機(jī)械制造業(yè)中。

齒輪加工機(jī)床是加工各種圓柱齒輪、錐齒輪和其他帶齒零件齒部的機(jī)床。齒輪加工機(jī)床的品種規(guī)格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪的小型機(jī)床，加工十幾米直徑齒輪的大型機(jī)床，還有大量生產(chǎn)用的機(jī)床和加工精密齒輪的高精度機(jī)床。

古代的齒輪是用手工修銼成形的。1540年，意大利的托里亞諾在制造鐘表時(shí)，制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀的切齒裝置；1783年，法國(guó)的勒內(nèi)制成了使用銑刀的齒輪加工機(jī)床，并有切削齒條和內(nèi)齒輪的附件；1820年前后，英國(guó)的懷特制造出臺(tái)既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪的機(jī)床。具有這一性能的機(jī)床到19世紀(jì)后半葉又有發(fā)展。

40年代，為適應(yīng)航空工業(yè)的需要，發(fā)展了弧齒錐齒輪磨齒機(jī)。1944年，瑞士厄利康公司制成延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪銑齒機(jī)；從50年代起，又發(fā)展了用雙刀體組合式端面銑刀盤(pán)，加工延長(zhǎng)外擺線齒錐齒輪的銑齒機(jī)。

滾齒機(jī)是用滾刀按展成法粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等，加工范圍廣，可達(dá)到高精度或高生產(chǎn)率；插齒機(jī)是用插齒刀按展成法加工直齒、斜齒齒輪和其他齒形件，主要用于加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪；銑齒機(jī)是用成形銑刀按分度法加工，主要用于加工特殊齒形的儀表齒輪；剃齒機(jī)是用齒輪式剃齒刀精加工齒輪的一種機(jī)床；磨齒機(jī)是用砂輪，精加工淬硬圓柱齒輪或齒輪刀具齒面的高精度機(jī)床；珩齒機(jī)是利用珩輪與被加工齒輪的自由嚙合，消除淬硬齒輪毛刺和其他齒面缺陷的機(jī)床；擠齒機(jī)是利用高硬度無(wú)切削刃的擠輪與工件的自由嚙合，將齒面上的微小不平碾光，以提高精度和光潔程度的機(jī)床；齒輪倒角機(jī)是對(duì)內(nèi)外嚙合的滑移齒輪的齒端部倒圓齒輪加工機(jī)床主要分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類(lèi)。圓柱齒輪加工機(jī)床主要用于加工各種圓柱齒輪、齒條、蝸輪。常用的有滾齒機(jī)，插齒機(jī)、銑齒機(jī)、剃齒機(jī)等。