滚齿机加工原理
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一．滚齿机介绍
滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。

广泛应用汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。

齿轮加工机床品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮小型机床，加工十几米直径齿轮大型机床，还有大量生产用高效机床加工精密齿轮高精度机床。

二．滚齿加工的工艺特点
（1）加工精度高
属于展成法的滚齿加工，不存在成形法铣齿的那种齿形曲线理论误差，所以分齿精度高，一般可加工8~7级精度的齿轮。

（2）生产率高
滚齿加工属于连续切削，无辅助时间损失，生产率一般比铣齿、插齿高。

（3）一把滚刀可加工模数和压力角与滚刀相同而齿数不同的圆柱齿轮
在齿轮齿形加工中，滚齿应用最广泛，它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外，还可以加工蜗轮、花键轴等。

但一般不能加工内齿轮、扇形齿轮和相距很近的双联齿轮。

滚齿适用于单件小批量生产和大批大量生产。

三．滚齿加工原理
根据齿轮的成形原理，综合考虑滚切中对机械进给系统跟随性、快速性的要求及改造成本等因素，在保留原普通滚齿机分齿传动链的基础上，按照数控理论中两坐标圆弧插补原理，对机床的刀架垂直进给运动和水平径向进给进行数控化控制改造，实现齿轮加工。

滚齿加工是按照展成法的原理来加工齿轮的。

用滚刀来加工齿轮相当于一对交错轴的螺旋齿轮啮合。

在这对啮合的齿轮副中，一个齿数很少、只有一个或几个，螺旋角很大，就演变成了一个蜗杆状齿轮，为了形成切削刃，在该齿轮垂直于螺旋线的方向上开出容屑槽，磨前、后刀面，形成切削刃和前、后角，于是就变成了滚刀。

滚刀与齿坯按啮合传动关系作相对运动，在齿坯上切出齿槽，形成了渐开线齿面，如图1a 所示。

在滚切过程中，分布在螺旋线上的滚刀各刀齿相继切出齿槽中一薄层金属，每个齿槽在滚刀旋转中由几个刀齿依次切出，渐开线齿廓则由切削刃一系列瞬时位置包络而成，如图1b所示。

因此，滚齿加时齿面的成形方法是展成法，成形运动是由滚刀的旋转运动和工件的旋转运动组成的复合运动（B11+B12），这个复合运动称为展成运动。

当滚刀与工件连续啮合转动时，便在工件整个圆周上依次切出所有齿槽。

在这一过程中，齿面的形成与齿轮分度是同时进行的，因而展成运动也就是分度运动。

综上所述，为了得到渐开线齿廓和齿轮齿数，滚齿时，滚刀和工件间必须保持严格的相对运动关系，即当滚刀转过1转时，工件相应地转过K/Z转（K为滚刀头数，Z为工件齿数）。

四．滚齿机的工作运动原理
滚齿机的工作运动
（1）主运动：主运动即滚刀的旋转运动。

（2）展成运动：滚刀和工件的回转，由伺服电动机分别驱动滚刀和工件的回转，伺服电动机按控制指令运动，严格保证滚刀和工件二者同步。

该方案投入大，成本高，对运动控制器的实时控制要求较高，控制软件编程难度大。

（3）垂直进给运动：垂直进给运动即滚刀沿工件轴向作连续的进给运动，以切出整个齿宽上的齿形。

轴向进给改造为由伺服电动机驱动，调节转速可以得到需要的进给速度。

（4）径向进给：工件向滚刀方向作径向进给，垂直进给运动和径向进给联动加工鼓形齿轮。

水平径向进给改造为由伺服电动机驱动，经蜗杆副、丝杆副使滚刀切向移动，调整伺服电动机转速可以得到需要的切向进给速度。

五．滚齿机的数控系统
采用开放式运动控制卡去驱动各轴电机，充分发挥了数控平台上的软硬件优势，丰富和改善了开发环境。

硬件电路由外设、信号变换电路及辅助电路几部分组成，构成一个完整的简易数控系统，完成程序的输入与处理、显示、电机驱动等一系列功能。

六．滚齿机的加工注意事项
（1）在数控滚齿机上加工齿轮，要根据其工件图参数、夹具尺寸、滚刀参数、工艺要求，确定各轴位置，两坐标联动，用圆弧插值法，加工对称于工件齿宽、带圆弧的鼓形直齿和斜齿齿轮。

（2）机械部分改造在满足实际应用需求的情况下为了降低成本，酌情减少数控轴数，对原机械滚齿机的改动较少。

对不同尺寸的鼓形齿轮通过参数化设置便可进行加工，操作简单、方便。

（3）分别采用伺服电动机通过数控系统单独控制进给轴，数控机床的进给系统应满足无间隙、低摩擦、高刚度等基本要求。

（4）各轴有无运动误差超限、伺服报警、运动完成、限位开关动作等。

实时控制模块，由中断服务程序实现，它在每个时钟中断周期内读入各轴位置，根据加工对象的加工工艺要求计算出新的运动控制指令送运动器解释执行。

（5）由于齿轮加工难度较高，尤其是加工不锈钢、钛合金等超硬材质的工件，所以为了保证齿轮工件的精度应选用专用的齿轮切削油。

以上就是使用滚齿机设备加工齿轮时的优势，对于不同的齿轮工件要根据其零件图参数、滚刀参数要求选择合适的工艺方法。

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