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《金属切削机床》复习思考题答案(1) 第5章 齿轮加工机床 1.分析比较展成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点? 答: 成形法加工圆柱齿轮时所采用的刀具为成形刀具, 其切削刃的形 状与被切削齿轮齿槽的截面形状相同。 常用的为在
铣床上用盘形或指 形齿轮
铣刀铣削齿轮。此类成形刀具有单齿廓和多齿廓两种。 单齿廓成形刀具时最常用的一种。用单齿廓成形刀具加工齿轮 时,每次只加工一个齿槽,之后再用分度盘进行分度,并一次加工下 一个齿槽,直至全部轮齿加工完毕。 这种加工方法的优点是机床简单而通用, 常采用万能卧式铣床或 立式铣床;缺点是加工精度低。由于同一模数的齿轮在齿数不同时, 其齿形曲线也不同, 这就需要备有所有模数相同而齿数不同的成形刀 具,很不经济。为此,通常采用一把铣刀加工几种规定的相近齿数齿 轮的方法,以减少所需刀具的种类,由于铣刀的齿形是按该范围内最 小齿数齿轮的齿形制造的,生产其它齿数的齿轮时必有形状上的偏 差; 而且一般分度头的分度的精度不高, 造成齿轮轮齿分布的不均匀。 另外,分度所占用的时间也较多。这些原因造成了成形法齿轮加工中 加工精度低,加工的速度、效率低的缺点。又由于此法所需的设备简 单通用,所以此法通常使用于单件小批量生产及修配行业。 在大批量生产齿轮时, 可采取利用多齿廓成形刀具的齿轮拉刀和 齿轮推刀及相应机床的加工方法。 用多齿廓成形刀具加工齿轮可以得 到较高的加工精度和生产率, 但要求刀具有较高的制造精度且结构复 杂,而且每套刀具只能加工一种模数和齿数的齿轮,所用机床又必须 是特殊结构的,因而成本较高,仅使用于大量生产中。 展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的, 即是把齿轮啮合 副中的一个作为刀具,另一个作为工件,并强制刀具和工件间作严格 的啮合运动而切削出齿廓的。 展成法加工齿轮时,使用的刀具有
滚刀、插刀等,根据展成法加 工齿轮的原理,其使用刀具的形状只与齿轮的模数有关,而与齿轮的 齿数无关,一把刀具可用于模数相同而齿数不同的所有齿轮的加工, 因而具有刀具的通用性强,所需刀具的数量少的优点。 另外,用展成法加工齿轮时,加工过程是连续进行的,加工的速 度较高,齿轮的精度也较高,适用于大批量生产多种齿轮。展成法中 的滚齿法是目前广泛使用的齿轮加工方法, 但展成法中的插齿法更适 合于多联齿轮、内齿圈等的加工。 展成法所使用的机械是专门用于加工齿轮的机床, 无法用于加工 其它机械零件。故只适合于专门化的大批量齿轮生产中。 2.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮、 大
质数直齿圆柱齿轮及 用切向法加工
蜗杆时,分别需要调整哪几条传动链?画出传动原理 图,并说明各传动链的两端件及计算位移是什么? 答: 在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮时,分别需要调整三条传动链。它 们是:主运动传动链,展成运动传动链和垂直进给运动传动链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。 垂直进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工件转 速与滚刀轴沿工件轴向的进给量。 在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮时的传动原理图如图 5-1。 在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时,分别需要调整四条传动链。它 们是:主运动传动链,展成运动传动链,垂直进给运动传动链和附加 运动传动链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。 垂直进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工件转 速与滚刀架沿工件轴向的进给量。 附加运动传动链的两端件是滚刀架沿工件轴向的进给量与工作 台主轴的附加转动量。 在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时的传动原理图如图 5-2。 在滚齿机上加工大质数直齿圆柱齿轮时, 分别需要调整四条传动 链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链,垂直进给运动传动链 和附加运动传动链。 这四条传动链的两端件同上述的加工斜齿圆柱齿轮时的传动路 线的情况。 在滚齿机上加工大质数直齿圆柱齿轮时的传动原理图也与前述 的在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时的传动原理图相同,见如图 5-2。 在滚齿机上用切向法加工蜗杆时, 有径向切入法与切向切入法两 种方法,其分别需要调整的传动链,传动原理图,各传动链的两端件 及计算位移分述如下: (1)在滚齿机上用径向切入法加工蜗杆时,分别需要调整三条传 动链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链,径向进给运动传动 链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。 径向进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工作台 主轴转速与滚刀架沿工件径向的进给量。 用径向切入法加工蜗杆时的机床传动原理图如图 5-3。。 (2)在滚齿机上用切向切入法加工蜗杆时,分别需要调整四条 传动链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链,切向进给运动传 动链和附加运动传动链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。 切向进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工作台 主轴转速与滚刀架沿工件切向的进给量。 附加运动传动链的两端件是滚刀架沿工件切向的进给量与工作 台主轴的附加转动量。 用切向切入法加工蜗杆时的机床传动原理图如图 5-4。 3.在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时, 附加运动和垂直进给运动传动链的两端件都是工作台和刀架, 这两条传动链是否可以合并为一条传动链,为什么? 答: 不能合并为一条传动链。 虽然附加运动和垂直进给运动传动链的两端件都是工作台和刀 架,但两条传动链中具有合成机构,合成机构的两个输入端分别刀架的旋转运动与刀架的垂直运动,这是刀架的两种完全不同的运动,其 计算位移不同。 图 5-5 是在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时的机床传动原理图。 从 图中可清楚地看出, 刀架的旋转运动机构与刀架的垂直运动机构是滚 齿机上的两个完全不同的机构。尽管它们控制的都是刀架,但它们带 给刀架的是两种完全不同的运动。 4.在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时所产生的螺旋角误差与哪些 因素有关?如何保证一对相互啮合的斜齿圆柱齿轮的螺旋角相等? 答: 在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时所产生的螺旋角误差与滚刀刀 架扳转角度与方向、附加运动传动链的齿轮选择、展成运动传动链的 齿轮的选择等因素有关。 滚刀刀架扳转角度与方向可参见第 5 题的图示。 为保证一对相互啮合的斜齿圆柱齿轮的螺旋角相等, 应采用成对 滚切加工的方法。 滚切一对外啮合齿轮时, 滚切完其中的一个齿轮后, 只需重新调整滚刀安装角度、主运动传动链,并在附加运动传动链中 增加或减少一个介轮,再滚切另一与只啮合的齿轮。 5.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时, 如何确定滚刀刀架扳 转角度与方向?如扳转角度有误差或方向有误, 将会产生什么后果? 答:在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时,应根据滚刀及工件 的旋向确定滚刀刀架扳转角度与方向。具体可参考下图。 图中,δ为滚刀安装角;ψ为滚刀螺纹升角;β为齿轮螺旋角。 加工直齿圆柱齿轮时,滚刀的安装角示意图如图 5-5 及 5-6。