齿轮加工机床：原理、应用与维护保养全解析
齿轮加工机床：原理、应用与维护保养全解析
齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的专用机床。从加工原理到具体应用，从维护保养到故障排除，本文将为您全面介绍齿轮加工机床的相关知识。
概述
齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。
工作原理
成形法
要求：刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。
优点：机床较简单，可利用通用机床加工。
缺点：
- 对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具；
- 加工出来的齿形是近似的，加工精度较低；
- 每加工完一个齿槽后，工件需要周期地分度一次，生产率也较低。
1） 滚齿法
母线（渐开线）:采用成形法，机床不需要表面成形运动。形成导线（直线）:相切法。机床需要两个成形运
动。一个是铣刀的旋转B1，一个铣刀沿齿坯的轴向移动A。两个都是简单运动。铣完一个齿后，铣刀返回原位，齿坯作分度运动——转过360º/z（z是被加工齿轮的齿数），然后再铣下一个齿槽，直至全部齿被铣削完毕。
用单齿廓成形刀具加工齿轮——
用于修配行业中加工精度要求不高的齿轮；
用于重型机器制造业中，以解决缺乏大型齿轮加工机床的问题。
2）铣齿法
采用多齿廓成形刀具时，在一个工作循环中即可加工出全部齿槽，生产率很高，但刀具制造复杂，仅用于大量生产中。
范成法
范成法: 利用齿轮的啮合原理
把齿轮啮合副（齿条——齿轮、齿轮——齿轮）中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。
范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关。
每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮；加工时能连续分度，加工精度和生产率一般比较高，应用广泛。
此法必须在专门的齿轮机床上加工 ，而且机床的调整、刀具的制造和刃磨都比较复杂，一般用于成批大量生产。
应用
齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆 柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。
齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。
齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。
分类
1、滚齿机
是用滚刀按展成法粗、精加工直齿、斜齿、人字齿轮和蜗轮等，加工范围广，可达到高精度或高生产率；插 齿机是用插齿刀按展成法加工直齿、斜齿齿轮和其他齿形件，主要用于加工多联齿轮和内齿轮；铣齿机是用成形 铣刀按分度法加工，主要用于加工特殊齿形的仪表齿轮；剃齿机是用齿轮式剃齿刀精加工齿轮的一种高效机床； 磨齿机是用砂轮，精加工淬硬圆柱齿轮或齿轮刀具齿面的高精度机床；珩齿机是利用珩轮与被加工齿轮的自由啮 合，消除淬硬齿轮毛刺和其他齿面缺陷的机床； 挤齿机是利用高硬度无切削刃的挤轮与工件的自由啮合，将齿面 上的微小不平碾光，以提高精度和光洁程度的机床；齿轮倒角机是对内外啮合的滑移齿轮的齿端部倒圆的机床， 是生产齿轮变速箱和其他齿轮移换机构不可缺少的加工设备。圆柱齿轮加工机床还包括齿轮热轧机和齿轮冷轧机等。
锥齿加工机床主要用于加工直齿、斜齿、弧齿和延长外摆线齿等锥齿轮的齿部。
直齿锥齿轮刨齿机是以成对刨齿刀按展成法粗、精加工直齿锥齿轮的机床，有的机床还能刨制斜齿锥齿轮，在中小批量生产中应用最广。
2、双刀盘直齿锥齿轮铣齿机
使用两把刀齿交错的铣刀盘，按展成法铣削同一齿槽中的左右两齿面，生产效率较高，适用于成批生产。由于铣刀盘与工件无齿长方向的相对运动，铣出的齿槽底部呈圆弧形，加工模数和齿宽均受到限制。这种机床也可配以自动上下料装置，实现单机自动化。
直齿锥齿轮拉铣机是在一把大直径的拉铣刀盘的一转中，从实体轮坯上用成形法切出一个齿槽的机床。它是锥齿轮切削加工机床中生产率最高的机床，由于刀具复杂，价格昂贵，而且每种工件都需要专用刀盘，只适用于大批大量生产。机床一般都带有自动上下料装置。
弧齿锥齿轮铣齿机以弧齿锥齿轮铣刀盘，按展成法粗、精加工弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的机床，有精切机、粗切机和拉齿机等变型。
弧齿锥齿轮磨齿机是用于磨削淬硬的弧齿锥齿轮，以提高精度和光洁程度的机床，其结构与弧齿锥齿轮铣齿机相似，但以砂轮代替铣刀盘，并装有砂轮修整器，也可磨削准双曲面齿轮。
3、延长外摆线齿锥齿轮铣齿机
利用延长外摆线齿锥齿轮铣刀盘，或双刀体组合式端面铣刀盘，按展成法连续分度切齿的机床。切齿时，摇台铣刀盘和工件均作连续旋转运动，同时摇台作进给运动加工一个工件摇台往复一次。铣刀盘和工件的连续旋转使工件获得一定齿数的连续分度，并形成齿长曲线。摇台的旋转和工件的附加运动结合起来，产生展成运动，使工件获得齿形曲线。
准渐开线齿锥齿轮铣齿机用锥度滚刀，按展成法连续分度切齿的机床。切齿时，锥度滚刀首先以大端切削，然后以它较小直径的一端切削，为保证整个切削过程中切削速度一致，机床靠无级变速装置控制滚刀转速在切齿时，摇台、滚刀和工件均作连续旋转运动，加工一个工件，摇台往复一次。摇台和工件的旋转通过差动机构产生展成运动，使工件获得沿齿长为等高的齿形曲线。
锥齿轮加工机床的配套设备有磨削铣刀盘和拉刀盘刀刃的磨刀机，配研成对锥齿轮的研齿机，检验成对锥齿轮啮合接触情况的锥齿轮滚动检查机和防止齿部热处理变形的淬火压床等。
维护保养
1、 外保养
清洗机床外表及各罩壳，保持内外清洁，无锈蚀，无黄袍。
补齐、紧固螺钉、螺母、手柄、手球等机件，保持机床整齐。
清洗附件，做到清洁、整齐、防锈。
2、每班前设备检查要求
1、 将设备空转起动后检查冷却液供应系统是否完好，冷却流量正常，冷却喷淋是否足量到位，冷却液质量是否符合要求。不漏油、漏气（汽）、漏水。
2、 检查设备及装夹各部位的调试；各配合部位的间隙调整及紧固；皮带、安全装置等工作是否正常。
3、主变速箱
进给机构
清洗分齿挂轮、进刀挂轮、差动挂轮套及挂轮架。
调整三角皮带松紧。
各操作手柄灵活可靠
4、每班后设备保养工作要求
1、 将机床各部位及场地的切屑、垃圾清扫干净,保证各滑动面、丝杆、光杆等处无油污、“黄袍”。
2、按设备润滑图所示按时加油、换油,检查油质是否符合要求,保证油毡、油线清洁,油窗醒目、油路畅通,按润滑图(附图)所示规定的注油孔定期进行注油
5、立柱
清洗垂直丝杆。
6、尾架
检查、调整导轨间隙。
7、工作台
修光园工作台面毛刺及T型槽内毛刺垃圾。
修整工作台锁紧机构。
8、工作中要经常检查各部轴承的温升情况，不许超过50℃，在大负荷时应注意电机的温升情况。
9、保养周期 分为日保养和季度保养
1.用干净抹布清洁机床，机床表面做到干净，没有油污和灰尘。
2.清扫定中夹具工作台的切屑，并小心保护防止损坏。
3.清扫控制系统表面，保持清洁，不能使用含有化学成份的物品清洁按键。
4.清扫切屑过滤装置上的切屑，检查切削液是否足够。
注意事项
一．规定了齿轮加工机床安全操作要求；适用局属各单位齿轮加工机床操作人员。
二．齿轮加工机床的使用和维护必须有专人负责，未经批准不得操作。
三．开车前检查机床各部位运转是否正常，电气设备是否安全可靠。
四．分挂齿轮时，要切断电源，齿轮之间咬合间隙适当，防护罩要盖好。
五．开始吃刀不能过大过猛，摇把进刀要有数据，摇把用完后取下来，使用自动走刀要定好限位保险。
六．切削过程中，头、手不得靠近滚刀，卸工件时，工件应退出切削部位，禁止用手或棉纱擦拭正在转动的刀具、工件或机床其它转动部位。
七．对刀时必须谨慎慢速，加工钢类零件应有充足的冷却液。
八．加工过程中，应一次走刀完毕，尽量不中途停车（特别是液压机床）。
九．安装放置滚刀，找正盘应注意稳妥安全。
故障排除
1、 短路故障
电路中不同电位的两点被导体短接起来，导致电路无法正常工作称为短路故障。造成机床短路故障的原因可能有很多方面引起，比如操作不当，缺乏保养或者由于设备本身存在质量问题等原因，从各类原因分析比较来说，其中因排屑不畅造成短路的现象最为普遍，类似故障问题尤其在加工较厚工件时更为突出。
2、断路故障
指电路中出现由于断路电流不能正常流通的故障。若出现此种断路现象就会使系统断电，导致机床中的用电设备停止工作。断路产生的原因主要是由于机床没有及时检修和保养，电路中一些导线存放环境不好或者时间太久被腐蚀而断裂；或者在机床的电路因为工作时的振动造成连接点处的导线脱落等导致断路的发生。
3、 接地故障
电路与地面接触引起的故障。包括单相接地故障、两相和三相接地故障。此种故障发生的多数为单相接地故障，机床使用时间过长是其发生的主要原因，缺乏及时合理的检修和维护这种故障发生的主要原因，具体发生时是绝缘体的绝缘能力出现问题，最终导致金属线接触其他接地物。如果发生的接地故障为两相接地故障，其结果可能用电设备会因为接地后电压过低而无法工作。
除了以上三种比较严重的故障以外，还存在其他故障的可能，一般出现在调试阶段，比如电路参数不匹配而出现的故障；电气控制电路中由于元器件接错顺序而出现连接故障，例如：把接错三相电路中三角型或星形连接的顺序，再比如若控制电路中的某元器件被接错就会发生此种故障；在连接电路时如果接反直流电源的正负极或交流电路的同名端，出现的故障称为极性故障。这些故障的出现都将大大影响电路的正常工作。