1、第 7 章 其它機床與刀具 齒輪加工機床拉床、刨床、插床組合機床數控機床內容1加工方法加工原理精 度表面粗糙度生產率設 備應用范圍銑 齒成形法96.33.2低普通銑床低精度圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪拉 齒成形法71.60.4高拉 床齒輪拉床制造復雜、應用少插 齒展成法873.21.6較高插齒機內齒輪、扇形齒輪、人字齒輪、帶凸臺齒輪等滾 齒展成法873.21.6較高滾齒機直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、蝸輪，剃 齒展成法760.80.4高剃齒機精加工未淬火圓柱齒輪珩 齒展成法改善不大0.80.4很高珩齒機光整加工已淬火的圓柱齒輪磨 齒成形法展成法630.80.2較低磨齒機精加工已淬火的圓柱齒輪7.1 齒

2、輪加工機床與齒輪加工刀具 齒輪切削加工，按形成齒形的原理分兩大類：成形法和展成法。 2成形法：利用與被加工齒輪齒槽形狀相同的刀 具，在齒 坯上加 工齒形：銑齒、拉齒、插齒、磨齒。圖 7-1 成形法加工齒輪 盤狀 指狀例：用盤狀銑刀和指狀銑刀在銑床上借助分度裝置銑齒3附：普通銑床上用成形銑刀銑齒步驟 將工件安裝在分度頭上，用銑刀對齒坯銑削加 工，工作臺帶動工件作直線進給運動。 銑完一個齒槽后，將齒坯分度轉過一個齒，再 加工另一個齒槽，依次加工出所有齒形。 分度頭4齒輪的齒廓形狀決定于基圓的大小（與齒輪的齒數有關）， 圖 7-2 漸開線形狀與基圓關系 5同模數的銑刀是按被加工工件齒數范圍分號的表

3、7-1 模數銑刀加工齒數范圍 每號銑刀的齒形是按最少齒數的齒輪齒形確定的，用這把銑刀銑削同號中其他齒數的齒輪時齒形有誤差。特點：成形法銑齒運動簡單，不需專門的機床，但要 用分度頭分度，生產效率低。應用：單件小批量生產低精度的齒輪。常制成8把一套（精確的是15把/套）6展成法是利用一對齒輪嚙合的原理加工的。銑刀看 成是特殊形狀的齒輪與被嚙合齒輪作齒輪傳 動展成運動。特點: 用一把銑刀就能加工同一模數而齒數不同的齒輪 生產率高。展成法加工時能連續分度。 較高的加工精度。是目前齒輪加工的主要方法。滾齒、插齒、剃齒、磨齒等都屬于展成法加工。（一對齒輪要正確嚙合，模數m相等）7插齒原理及所需的運動7.1

4、.1插齒原理和插齒刀 1. 插齒原理及運動分析 讓刀運動：避免空行程時刀具與工件的磨擦插齒運動切削運動：插齒刀的軸向往復運動徑向進給運動：切出全齒高8插齒機的傳動原理B11和B12是一個復合運動 ，需要一條內聯系傳動鏈和一條外聯系傳動鏈聯接。 9B1189ux1011工件 內聯系傳動鏈（展成運動傳動鏈）：UX換置機構，改變工件的速度10Uf換置機構，改變插齒刀的速度外聯系傳動鏈偏心輪帶動插齒刀上下往復 偏心輪456uf78插齒刀11插齒刀的往復運動A2只有一個外聯系傳動鏈電動機12uv354曲柄偏心輪這是主運動鏈。 12插齒刀盤狀直齒插齒刀：加工普通直齒外齒輪和大直徑內齒輪碗型直齒插齒刀：加工

5、塔形、雙聯直齒輪。錐型直齒插齒刀：加工直齒內齒輪盤狀直齒碗型直齒2. 插齒刀 13插齒刀(Gear Shaper Cutter)142、插齒加工的特點插齒加工精度、粗糙度同滾齒運動精度低于滾齒 齒向偏差比滾齒大生產率比滾齒低。 IT8IT7，Ra3.21.6m151617插齒機187.1.2 滾齒原理、齒輪滾刀及滾齒機的運動分析 1. 滾齒原理及齒輪滾刀 原理：相當于一對交錯軸螺旋齒輪的嚙合傳動過程IT8IT7，Ra3.21.6m圖 7-9 滾齒原理 19據齒輪嚙合原理，滾齒時：滾刀的轉速與齒坯的轉速 必須嚴格符合如下關系：滾刀和工件按斜齒圓柱齒輪嚙合作旋轉運動時，滾刀在工 件上連續不斷地切出

6、齒來。 n工 工件的轉速 r/minn刀 滾刀的轉速 r/minZ工 工件的齒數K 滾刀的頭數20 齒輪的齒數減少到一個或幾個，就成了蝸桿 (圖7-9b) 。再將蝸桿開槽并鏟背，就成了齒輪滾刀(圖7-9c) 圖 7-10 齒輪滾刀的基本蝸桿 齒輪滾刀的基本蝸桿 分圓柱截面展開圖重磨前后的齒形位置 蝸桿表面滾刀前刀面 頂刃后刀面 側刃后刀面 側切削刃 頂刃 21 滾刀基本蝸桿相當于一個螺旋角很大的斜齒圓柱齒輪 它的輪齒很長，繞軸幾圈，成為螺桿形狀。 滾刀基本結構整體式-中小模數滾刀做成整體式鑲齒式大模數滾刀。節材，便熱處理整體式滾刀22滾刀的幾何參數齒輪滾刀的外徑與孔徑大外徑系列（I型）小外徑系

7、列（II型）齒輪滾刀的長度齒輪滾刀的頭數齒輪滾刀的圓周齒數I型：12-16個II型：9-12個滾刀的精度AAA級、AA級、A級、B級、C級滾刀精度等級與被加工齒輪精度等級的關系滾刀精度等級AAA級AA級A級B級C級被加工齒輪精度等級IT6IT7-IT8IT8-IT9IT9IT10教材無：23（1） 滾刀的前刀面及前角 滾刀容屑槽的一側構成前刀面：剖截面是直線制造、重磨簡單。 圖 7-11 滾刀的容屑槽 螺旋槽 直槽 24容屑槽分：螺旋槽、直槽。 直槽制造、重磨和檢查滾刀齒形方便。但直槽滾刀，左右兩側刃的前角數值相等而正負號相反（如圖7-12a），等于滾刀基本蝸桿分圓柱螺旋升角o 。生產中o5做

8、成直槽的。 o5做成螺旋槽滾刀容屑槽的螺旋角等于滾刀基 本蝸桿螺紋的螺旋升角o（圖7-12b）左、右側刃點a和b的前角 相同，切削條件相同。 直槽 螺旋槽 圖 7-12 直槽和螺旋槽滾刀側刃前角 25（2）滾刀的后刀面和后角 滾刀的頂刃后角一般取1012，側刃后角3左右。 齒輪滾刀直徑較小、模數較小時常做成整體式，常用高速鋼制造 模數較大時做成鑲齒結構：在刀體上鑲裝高速鋼齒條或硬質合金齒條。 注：2. 蝸輪滾刀和蝸輪飛刀 教材：P164 自學！3. 滾齒機的運動分析 1）滾切直齒圓柱齒輪 26滾切直齒圓柱齒輪加工所需運動形成漸開線的展成運動 形成全齒長的垂直進給運動 切出全齒深的徑向進給運動2

9、7形成漸開線的展成運動由滾刀的旋轉運動B11 和工件的旋轉運動B12組成。形成全齒長的垂直進給運動機床帶動滾刀沿 工件軸向的運動A2圖7-15圖7-1628切出全齒深的徑向進給運動是工作臺帶動工件 沿工件徑向的運動展成運動傳動鏈： 滾刀主軸旋轉45UX67工作臺旋轉。UX換置機構 UX 用來適應工件齒數和滾刀線數的變化29主運動傳動鏈：聯系動力源和滾刀主軸的傳動鏈 電動機12UV34滾刀其中：換置機構UV用于調整漸開線齒廓的成形速度30垂直進給運動傳動鏈使刀架得到該運動 垂直運動傳動鏈：78Uf910其中：換置機構Uf用于調整漸開線齒廓的成形速度Uf312) 滾刀的安裝 滾刀刀齒是沿螺旋線分布

10、的，螺旋升角為。加工直齒圓柱齒輪時，為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，稱為滾刀的安裝角等于滾刀的螺旋升角。 （2） 滾切斜齒圓柱齒輪 加工斜齒圓柱齒輪的展成運動傳動鏈、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1213Uy1415合成機構67Ux89工作臺)，以保證形成螺旋齒形線參圖示32圖7-18 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖 刀架與工件之間增加了一條附加運動傳動鏈，以保證形成螺旋齒形線刀架1213Uy1415合成機構67Ux89工作臺332） 滾刀的安裝 圖 7-19

11、滾切斜齒圓柱齒輪時滾刀的安裝角 用右旋滾刀加工右旋齒輪 用右旋滾刀加工左旋齒輪 滾斜齒圓柱齒輪時，滾刀的安裝角不僅與滾刀的螺旋線方向及螺旋升角有關，而且還與被加工齒輪的螺旋線方向及螺旋角有關。 當滾刀與齒輪的螺旋線方向相同時：安裝角= 當滾刀與齒輪的螺旋線方向相反時，滾刀的安裝角=+ 34圖7-20 用右旋滾刀滾切斜齒輪時工件的附加轉動方向 加工右旋齒輪 加工左旋齒輪 工件附加轉動B22的方向見下圖。圖中ac是斜齒圓柱齒輪的齒向線。滾刀在位置I時，切削點在a點。滾刀下降f 到達位置時，需要切削的是b點而不是b點。右旋滾刀切右旋齒輪，則工件比切直齒時多轉一些( 圖 7-20a) ， 切左旋齒輪，

12、則應少轉一些(圖7-20b)，以便滾刀到達需要切削的b點。35床身立柱刀架溜板刀桿刀架體支架心軸后立柱工作臺床鞍Y3150E滾齒機（3）滾齒機結構和傳動系統圖 36床身立柱刀架溜板刀架體后立柱心軸工作臺Y3150E滾齒機3738謝 謝 觀 看391. 成型砂輪磨齒機的原理和運動 IT6IT5， Ra：0.80.4 m， 用成形砂輪磨削， 生產率較高，加工精度較低，應用較少。7.1.3 磨齒原理及所需運動 磨齒有兩類：成型磨齒、展成磨齒。多數磨齒機用展成法 圖 7-23 成型砂輪磨齒的工作原理 砂輪高速旋轉并沿工件軸線方向往復運動。一個齒磨完后分度，再磨第二個齒 402. 展成法磨齒機的原理和運

13、動 展成法磨齒機：連續磨齒、分度磨齒（1）連續磨齒 原理與滾齒相似，砂輪作展成運動，磨出漸開線。 工件作軸向直線往復運動，磨削直齒；作傾斜運動，磨削斜齒圖 7-24 展成法磨齒的工作原理 砂輪為蝸桿形，稱為： 蝸桿砂輪磨齒機 蝸桿砂輪法 蝶形砂輪法 大平面砂輪法 錐形砂輪法 41（2）分度磨齒 原理：利用齒條和齒輪的嚙合原理，用砂輪代替齒條來磨削齒輪。 碟形齒輪磨齒：兩個碟形砂輪相檔于與被加工齒輪相嚙合的齒條的兩個齒面。砂輪作高速旋轉運動，被加工齒輪往復移動和轉動實現漸開線展成運動。按砂輪形狀分蝶形砂輪型、大平面砂輪型和錐形砂輪型（圖7-24b c 、d ）427.1.4 錐齒輪的加工方法 錐

14、齒輪分：直齒錐齒輪、弧齒錐齒輪 圖 7-25 錐齒輪嚙合及當量圓柱齒輪齒廓 制造錐齒輪的方法：成形法、展成法。 成形法用單片銑刀或指狀銑刀在臥式銑床上加工。 43錐齒輪加工普遍采用展成法： 原理：一對相互嚙合的錐齒輪，將其中的一個錐齒輪轉化成平面齒輪。 教材：P171-173 自學謝 謝 觀 看447.2 拉床和拉刀 拉削用拉刀在拉床加工的工藝方法。加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra0.40.8um拉削孔徑8-125mm，孔的深徑比5臥式液壓拉床7.2.1 拉床的功用和類型 45圖 7-29 拉削加工的典型表面形狀 46（A為內拉削，為外拉削）47拉削的特點：生產率高：一次行程可同時完成

15、粗半精精加工。 是銑削的38倍 。較高的加工質量： IT8IT6 Ra1.60.4um拉刀耐用度高、壽命長 因切削速度低v18m/min，切削深度小，切削過程平穩。拉削屬封閉式切削，容屑、排屑和散熱困難拉刀制造復雜，成本高48圖 7-30 拉床的外形圖 臥式內拉床 立式內拉床 立式外拉床 連續式拉床 497.2.2 拉刀 1. 拉刀的類型及其應用 按受力為：拉刀和推刀。按工件的加工表面為：內拉刀 、外拉刀 類型：內拉刀加工工件內表面：圓孔拉刀、鍵槽拉刀、花鍵拉刀等。 外拉刀加工工件外表面：平面拉刀、成形表面拉刀、齒輪拉刀等。 按構造：分整體式、組合式兩類。 2. 拉刀的結構 （1）拉刀的組成部

16、分 頭部、頸部、過渡錐部、前導部、切削部、校準部、后導部及尾部組成 50頭部拉刀的夾持部分，用于傳遞拉力；頸部 頭部與過渡錐部的連接部分，是打標記的地方；過渡錐部 使拉刀前導部易進入工件孔中，起對準的作用；前導部 起引導作用，防止拉刀歪斜，可檢查拉前孔徑是否符合要求； 切削部擔負切削工作，由粗切齒、過渡齒與精切齒三部分組成； 校準部 切削很少，只切工件彈性恢復量，提高加工精度和表面質量 的作用，也作為精切齒的后備齒；后導部保證拉刀工作即將結束而離開工件時的正確位置， 防止工件 下垂而損壞已加工表面與刀齒； 尾部支撐拉刀、防止拉刀下垂。 51（2）拉刀切削部分設計參數 圖 7-32 拉刀切削部分

17、幾何參數 af 齒升量，相鄰兩齒高度差：影響拉力、生產率、表面質量； p 齒距，相鄰齒間的軸向距離：影響容屑空間、工作齒數及平穩性； b1 刃帶寬度 o 拉刀前角 o 拉刀后角 52拉削方式分層拉削分塊拉削成形式拉削漸成式拉削1、分層式拉削成形式拉削每個刀齒的廓形與被加工表面最終形 狀 一致，逐齒依次切去加工余量3. 拉削方式拉刀從工件上把拉削余量切下來的順序 圖 7-33 分層式拉削圖形 圖7-34漸成式拉削圖形53 可獲得較小的表面粗糙度數值。 成形式拉削優、缺點： 易容屑 除圓孔拉刀外，拉刀制造比較困難。 刀齒的形狀與工件的廓形不相似，工件表面不是由最 后一個刀齒形成，而是由各切削刃包絡

18、而成。 優點：是拉刀制造簡單， 缺點：是拉削表面質量不及同廓式拉削。 漸成式拉削（2）分塊式 ( 輪切式 ) 54圖 7-35 分塊式拉刀截形及拉削圖形 第一齒 第二齒 第三齒 4第一齒切去的金屬層 5被第二齒切去的金屬層 6被第三齒切去的金屬層 分塊拉削每層金屬是由一組尺寸基本相同的刀齒切去，每個刀 齒僅切去一層金屬的一部分。 55（3）綜合式拉削 綜合式拉刀，集中了成形式拉刀與輪切式拉刀的優點，即： 粗切齒制成分塊式結構， 精切齒采用成形式結構。這樣，既縮短拉刀長度，保持較高的生產率，又獲得較好的工件表面質量。我國生產的圓孔拉刀較多地采取這種結構。7.3.1 刨床 7.3 刨床與插床 刨床

19、、插床的主運動都是直線運動，都屬直線運動機床。 刨床是用刨刀加工工件的機床，加工各種平面、溝槽。 例：溝槽（直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽）56刨削種類尺寸公差等級表面粗糙度Ra 粗 刨IT12IT112512.5m 半精刨IT10IT96.33.2m精 刨IT8IT73.21.6m牛頭刨床：加工中小型工件龍門刨床：加工大型工件或同時加工多個中型工件刨床VC刨削速度ap吃刀量 f進給量57刨削加工的特點刨削和銑削加工平面和溝槽為主的加工方法，與銑 削加工相比，刨削加工特點： 加工質量：精度、粗糙度與銑削相當，但刨削中低速切削。 加工范圍：不及銑削廣泛，但適宜加工V形槽、T形槽、燕尾槽 生產率：

20、一般低于銑削，但加工窄長平面，效率高于 銑削，例：機床導軌面等窄平面用刨削加工。 加工成本：刨床簡單，刨刀易刃磨，成本一般比銑削低。 實際應用：單件、小批、修配，大重型生產用龍門刨。5859刨削燕尾槽刀架60圖 7-36 牛頭刨床 61牛頭刨床刀架滑枕621 左側刀架2 橫梁3 左立柱4 頂梁5 左垂直刀架6 右垂直刀架7 右立柱8 右側刀架9 工作臺10 床身龍門刨床外形圖63龍門刨床647.3.2 插床 用插刀加工工件表面的機床。 原理：滑枕5帶動刀具沿立柱6的導軌作上下往復主運動，工作臺可 作縱、橫兩個方向的進給運動，圓工作臺4帶動工件回轉進給。 圖 7-38 插床 底座 下滑座 上滑座

21、 圓工作臺 滑枕 立柱 65 牛頭刨床 龍門刨床 插床（立式牛頭刨床）主運動： 刨刀往復直線移動 工件往復直線移動 刀具往復垂直上下移動進給運動： 工件間歇移動 刨刀間歇移動 工件間歇縱向橫向和回轉運動刨削長度 1m 120m應用 中小件 大件 單件、小批量 批量、幾個件一塊刨 加工內表面（鍵槽），多邊形孔（直線孔），特別是加工盲孔或有障礙臺肩的內表面。66插削特點：效率低，用于單件小批生產。 除加工狹長平面外，刨床多被銑床取代。謝 謝 觀 看677.4.1 組合機床簡介 7.4 組合機床及刀具簡介 組合機床：以大量通用部件為基礎，配以少量的專用部件機床。 圖 7-39 組合機床的組成 68應

22、用：鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、刮平面、車削、銑削、磨 削及滾壓等工序；打印、清洗、熱處理、在線自動檢查等。 其中應用最多的是：平面加工、孔加工組合機床特點： （1）組合機床中有 70%90% 的通用零、部件，使用、維修方便。 （2）設計、制造周期短 。（3）改變加工對象時，多數部件可重新利用，組成新的組合機床。 （4）采用多刀、軸、面、工位加工，自動化程度高，生產率高。 （5）加工精度由工藝裝備保證，產品質量穩定。對操作工人技術 水平要求低，勞動強度低。 （6）組合機床很容易組成自動線，實現聯合操縱和控制。 697.4.2 組合機床常用的刀具 組合機床采用的刀具有：簡單刀具、組合刀具及特種

23、刀具。 為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用組合刀具，先后或同時加工兩個或兩個以上的表面。 圖 7-40 復合孔加工范例 701.組合刀具的類型 圖 7-41 孔加工組合刀具 鉆擴組合 組合擴 組合鉸 組合鏜按刀齒與刀體組合方式為：整體式、焊接式和裝配式。 按刀齒切削次序為：同時切削和順序切削組合刀具 712. 組合刀具的特點 （1）生產效率高 加工工序集中，節省輔助時間，提高生產率。 （2）加工精度高 同時加工出的零件幾個表面，各表面之間具 有高的位置精度。如孔的同軸度、孔與端面的垂直度等。 （3）加工成本低 組合刀具集中了幾道工序或工步，減少機床臺數 和占地面積，使工序成本降低。 （4

24、）使用范圍廣 組合刀具可加工圓孔、錐孔、螺紋孔，也可加工 平面、曲面、圓弧面等。 （5）要求操作者技術低 這是因為組合刀具有以上特點決定的。 （6）與單個刀具相比，組合刀具設計、制造和刃磨都比較麻煩，成 本較高，因此，適用于大批量生產或自動生產線。 7.4 數控機床簡介 727.5.1數控機床的概念與分類 數控機床通過計算機裝置控制的機床。 數控加工預先把各種操作、工藝步驟和加工尺寸等，編程輸入 計算機。計算機對輸入的信息進行處理，發出指令來控制機床 的各個執行元件，機床按照給定的程序，自動加工出工件。 數控機床的品種、規格繁多按可同時控制的坐標軸數分：兩坐標、三坐標及多坐標等數控機床。 按工

25、藝用途分兩大類： 1. 一般數控機床 種類、布局、工藝范圍和通用機床相似，但指令進行工作 如：數控車床、數控立式銑床等。 732. 加工中心 加工中心機是帶有刀庫和自動換刀的機床。 零件一次裝夾定位后，進行各種工藝、多道工序的集中加工，自動更換和調整刀具，加工中心比一般數控機床更能夠實現高精度、高效率、高自動化加工。 7.5.2數控機床的特點 1.傳動系統特點 機械結構比較簡單，數控機床的動力源一般是調速電機。 2.傳動精度和定位精度較高 采用精度高、摩擦損失小的元件，如：滾珠絲杠螺母機構、滾動 導軌、靜壓軸承等。 3. 機械部分的結構特點 高機床的動、靜剛度，減少熱變形 高機床的動、靜剛度，

26、減少熱變形 機床的動、靜剛度高，熱變形少4. 加工中心類的數控機床具有自動換刀功能 74數控機床自動換刀要求： （1）刀具與主軸或刀架的聯接標準化； （2）主軸組件或刀架具備自動換刀功能，如自動夾緊刀具 （3）具有自動換刀裝置。 5. 生產效率高，改善了勞動條件，便于現代化生產管理 7.5.3 加工中心的組成7.5.4 自動化加工對刀具的要求 教材：P184-185 自學！1. 刀具應具有很高的可靠性和尺寸耐用度。 2. 刀具應具有高的生產效率。 承受高速切削和大進給量的能力 753. 刀具在結構上滿足快速更換的要求，刀具能預調，安裝 定位精度高，剛性好，以保證高精度加工要求。 4. 刀具應具

27、有高復合性 圖 7-44 車削加工中心用模塊化快換刀具結構 76圖 7-45 鏜銑床工具系統 775.刀具在加工中的磨損、破損情況應有在線監測、預報 及補償系統。 6.刀具應符合標準化、系列化、通用化的要求，盡可能 減少刀具、輔助工具的數量，以便管理。 謝 謝 觀 看78 第4章 車床與車刀79車削可加工回轉體的內外表面，車床占機床總數的20%-35%。車削 用車刀在車床上加工工件的工藝過程。車削分粗車、半精車和精車。 粗車是切除大部分加工余量，對精度及表面粗糙度無太高要求。公差等級IT13IT11, 表面粗糙度Ra5012.5m 半精車是在粗車基礎上，進一步提高精度、減小粗糙度。是精車或磨削前的預加工。其公差等級IT10IT9 ，表面粗糙度 Ra6.33.2m 精車是使工件達到預定的精度、表面質量。精車的公差等級為 IT8IT6 ，表面粗糙度 Ra1.60.8m 80圖4-1車削加工的主要工藝類型815.1.1 鉆床的功用和主要類型 鉆床是用鉆頭在實體工件上加工孔的機床。在鉆床上加工時，工件不動，刀具旋轉為主運動，刀具軸向移動為進給運動。圖 5-1 鉆床的加工方法 加工精度IT10-IT13 表面粗糙度Ra=10-20um82臺式鉆床只能加工小孔（孔徑12mm）1工作臺 2進給手柄 3主軸4帶罩 5電動機 6主軸架7立柱