第五章-圓柱齒輪的加工.ppt

第五章圓柱齒輪加工,第一節(jié)概述一、圓柱齒輪的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圓柱齒輪是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的重要零件，在一般的減速箱或變速箱中，約占零件總數(shù)的60%以上，圖5-1為常見的結(jié)構(gòu)類型。,第五章圓柱齒輪的加工,二、圓柱齒輪的傳動(dòng)精度要求1、傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi),主動(dòng)與從動(dòng)齒輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。2、傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性在傳遞運(yùn)動(dòng)過程中,瞬時(shí)傳動(dòng)比變化小,工作平穩(wěn),振動(dòng)小,噪音低。3、載荷分布均勻要求齒輪嚙合時(shí),齒面接觸良好,以免使齒面承受載荷不均,造成齒面局部磨損,影響齒輪的使用壽命。4、傳動(dòng)側(cè)隙齒輪嚙合時(shí),非工作齒間應(yīng)有一定的間隙,以便儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,補(bǔ)償彈性變形,熱變形,以及齒輪傳動(dòng)裝置的制造和安裝誤差。但側(cè)隙過大,特別是反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)引起較大的換向沖擊,產(chǎn)生噪聲。,三、圓柱齒輪的材料與毛坯1、鑄鋼:直徑大而形狀復(fù)雜,強(qiáng)度高及承受沖擊載荷的齒輪,一般用:Z35,Z40Z50鑄鋼件。要求耐磨,承受沖擊載荷的齒輪,用:35SiMn、40Cr、35CrMo鑄造毛坯。2、鍛鋼:對(duì)強(qiáng)度有一定要求,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的齒坯,一般用45,40Cr,或40MnB等合金鋼鍛坯。3、鑄鐵:受力小,無沖擊的低速齒輪常用HT15-32,HT20-40等牌號(hào)的灰口鑄鐵鑄造毛坯。,4:棒料:一些受力小,尺寸小,不重要的齒輪,可直接用棒料做毛坯。第二節(jié)圓柱齒輪工藝過程特點(diǎn)一、齒輪的主要技術(shù)條件齒形的加工精度和齒側(cè)間隙,齒圈主要表面的尺寸精度和表面相互位置精度,表面粗糙度及熱處理。二、圓柱齒輪主要的加工階段(一)齒坯的加工1、單件小批生產(chǎn)齒坯在普通車床上,采用“兩次調(diào)頭,四次裝夾”的方法加工。,即:三爪卡盤裝夾小外圓,粗車大端面,大外圓和孔調(diào)頭,裝夾大外圓,粗車小端面,小外圓和臺(tái)階面。調(diào)質(zhì)-裝夾大外圓,精車小端面,小外圓和臺(tái)階面,調(diào)頭,裝夾小外圓,精車內(nèi)孔,大端面,大外圓。這齒輪坯的加工方案,既遵循粗,精分開原則,又在一次裝夾中精加工出孔,大外圓和大端面,保證了它們之間的位置精度.至于小端面對(duì)內(nèi)孔軸線的位置精度,則可以大端面定位,磨小端面來保證,也可采用內(nèi)孔心軸定位,一次精車大,小端面和大外圓來保證。,對(duì)于不是階梯外圓的齒輪坯如光套式的,其加工方法與軸承套的加工方法類似。2、成批生產(chǎn)齒輪坯則采用(鉆)-車-拉-車,方案；3、大批大量生產(chǎn)齒輪坯則采用(鉆)-拉-多刀車方案。(二)齒形加工1、成形法1)模數(shù)銑刀銑齒,加工精度一般9級(jí),生產(chǎn)率低.2)齒輪拉刀拉齒,加工精度高,成本高,生產(chǎn)率高。,2、展成法1)滾齒,87級(jí),生產(chǎn)率高,通用性大,精密滾齒機(jī)結(jié)合高精度滾刀,滾齒精度可6-5級(jí).2)插齒,9-7級(jí),最高可達(dá)6級(jí),生產(chǎn)率高,通用性大；3)銻齒,7-5級(jí),生產(chǎn)率高,主要用于加工滾,插后,沒有淬火的齒輪.4)冷擠齒,加工精度8-6級(jí),生產(chǎn)率高于剃齒,成本低,屬無切屑加工,可代替剃齒。5)珩齒,加工精度7-6級(jí),多用于剃齒后,齒面高頻淬火后的齒形精加工。6)磨齒,加工精度7-3級(jí),生產(chǎn)率一般較低,加工成本高,多用于齒面淬硬后的精加工。,三、定位基準(zhǔn)的選擇(一)齒坯加工時(shí)的定位基準(zhǔn)1、精基準(zhǔn):內(nèi)孔(外圓)與端面；2、粗基準(zhǔn):毛坯外圓與端面。(二)齒形加工時(shí)的定位基準(zhǔn)1、外圓與端面:需找正,生產(chǎn)率低,無需專用心軸,多用于單件小批生產(chǎn)。2、內(nèi)孔與端面:符合基準(zhǔn)重合,基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則,定位精度高,不需找正,生產(chǎn)率高,多用于大批大量生產(chǎn)。四、齒形加工方案主要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng),加工精度,熱處理等影響因素進(jìn)行確定。,1、8-7級(jí)精度,不淬火的齒輪,插齒,滾齒即可。2、7-6級(jí)精度,不淬火的齒輪(插齒)滾齒-剃齒。3、7-6級(jí)精度,淬火的齒輪,單件小批生產(chǎn),(插齒)滾齒-齒面熱處理修整定位基準(zhǔn)-磨齒。大批大量生產(chǎn),滾齒-剃齒-齒面熱處理修整定位基準(zhǔn)-珩齒。4、6-5級(jí),淬火,成批生產(chǎn)的齒輪:粗滾齒-精滾(插)齒-齒面熱處理-修正基準(zhǔn)-磨齒。(五)齒端加工倒圓,倒尖,倒棱和去毛刺等,主要是換檔時(shí),便于軸向滑動(dòng)嚙合。,第三節(jié)圓柱齒輪工藝過程舉例一、花鍵齒輪的工藝過程花鍵齒輪的零件圖如圖5-2所示:精度等級(jí)8-7-7HL,模數(shù)8,齒數(shù)35,小端面,裝配基面對(duì)花鍵外圓軸線的跳動(dòng)允差0.02mm,齒面粗糙度Ra0.8m,內(nèi)花鍵頂圓表面粗糙度Ra1.6m,齒面滲碳淬火HRC58-62,材料20CrMnTi,中批生產(chǎn)。,圖5-2,三、小齒輪的工藝過程小齒輪如圖5-4所示，其主要技術(shù)要求:精度等級(jí)7-6-6JL，模數(shù)3,齒數(shù)42,齒頂圓、兩端面對(duì)75+0.03內(nèi)孔軸線的跳動(dòng)公差0.05,齒面粗糙度Ra0.8m,75+0.03內(nèi)孔粗糙度Ra0.8，兩端面粗糙度Ra1.6m。齒坯調(diào)質(zhì)HB220-240,齒部高頻淬火HRC50-55,齒端倒圓.小批生產(chǎn),其工藝過程如下:,圖5-4,第四節(jié)齒形加工一:齒形加工方法分類1:按加工原理不同進(jìn)行分類成形法:用與被加工齒輪齒間形狀完全相同的成形刀具,直接切出漸開線齒形的方法.如銑齒,成形法磨齒等.展成法:用齒輪刀具與被加工齒輪作嚙合傳動(dòng)的過程中包絡(luò)出漸開線齒形的方法.如插齒,滾齒等.,2:按加工精度不同進(jìn)行分類,齒形加工方法:在齒坯上形成漸開線齒形的加工方法.如銑齒,插齒和滾齒.,齒形精加工方法:在形成的齒形的基礎(chǔ)上,作進(jìn)一步的加工,以提高齒面的精度,降低表面粗糙度的加工方法.如剃齒,珩齒和磨齒等.二:齒形加工方法(一):銑齒1:概述在普通銑床上加工齒形,屬于成形法,加工精度可達(dá)9級(jí),表面粗糙度Ra6.33.2m.2:銑齒方法在普通銑床上加工齒形的方法如圖5-5所示:,3:銑齒要求1):銑齒刀的模數(shù),壓力角必需與被加工齒輪的模數(shù),壓力角一致.2):模數(shù)m8,用指狀銑刀加工.如圖5-6所示：,圖5-5,圖5-6,3)銑刀分號(hào),由于相同模數(shù)而齒數(shù)不同的齒輪,其分度圓,基圓直徑均不相同,因而其齒形也不相同.若每一模數(shù)的每一齒數(shù)的齒輪都制備一把銑刀,既不經(jīng)濟(jì)也不便于管理.因此,同一模數(shù)的齒輪銑刀,一般只制作8把,分為8個(gè)刀號(hào),分別用以銑削一定齒數(shù)范圍內(nèi)的齒輪.刀號(hào)12345678齒數(shù):12-13,14-16,17-20,21-25,26-34,35-54,55-134,1354:銑齒加工范圍1):銑直齒圓柱齒輪2):銑螺旋齒圓柱齒輪為使銑刀的回轉(zhuǎn)平面與螺旋槽的切線方向一致,須將工作臺(tái)由原來的位置板轉(zhuǎn)角(齒輪的螺旋角).如圖5-7所示：,當(dāng)齒輪的螺旋槽為右旋時(shí),工作臺(tái)逆時(shí)針板轉(zhuǎn);當(dāng)齒輪的螺旋槽為左旋時(shí),工作臺(tái)順時(shí)針板轉(zhuǎn).為銑,出螺旋槽,工件沿軸向移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程的同時(shí),必須繞自身軸線旋轉(zhuǎn)一周.其傳動(dòng)關(guān)系如圖5-7所示:,圖5-7,3):銑齒條銑削方法如圖5-8所示：,5:銑齒的工藝特點(diǎn)1):加工成本低，使用普通銑床，銑齒刀和一般的銑刀結(jié)構(gòu)上類似，機(jī)床及刀具費(fèi)用低，因此，銑齒的加工成本低，2):加工精度低，銑齒使用通用分度頭，分度精度低；銑刀分號(hào)后，同組,圖5-8,(二):插齒,1:插齒在插齒機(jī)上進(jìn)行,插齒屬于展成法,加工精度為87級(jí),Ra1.6m.2:插齒刀插齒刀實(shí)際上是一個(gè)精度很高的圓柱齒輪,周面呈圓錐形,以形成輪齒刀刃的后角;端面呈凹錐形,以形成前角.齒頂高比標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪大0.25mm,以保證插削的圓柱齒輪在嚙合時(shí)有齒側(cè)間隙.如圖5-9所示：,3):生產(chǎn)效率低.每銑一個(gè)齒槽都必須消耗：對(duì)刀、銑削、切出、退刀、分度、再銑另外一個(gè)齒槽，不能連續(xù)銑削，因此，銑齒的生產(chǎn)效率低.,只有齒數(shù)最少的可獲得準(zhǔn)確的齒形，其余只能獲得近似的齒形。因此銑齒的加工精度低，。,圖5-9,3:插齒運(yùn)動(dòng),1):主運(yùn)動(dòng)插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng).向下為切削行程,向上為空回程.2):分齒運(yùn)動(dòng)插齒刀與被加工齒輪被強(qiáng)制的按照傳動(dòng)速比保持嚙合關(guān)系的運(yùn)動(dòng).,3：插齒運(yùn)動(dòng)如圖5-10所示：,3):圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),為分齒運(yùn)動(dòng)過程中,插齒刀每上下往復(fù)一次.其分度圓周轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng).4):徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指插削開始階段,插齒刀每上下往復(fù)一次,徑向移動(dòng)的距離.以逐漸插至全齒深.5)讓刀運(yùn)動(dòng)為避免插齒刀回程時(shí),擦傷已加工表面,應(yīng)使工作臺(tái)沿徑向讓開一段距離,當(dāng)插削行程開始時(shí),工作臺(tái)再恢復(fù)原位.這種工作臺(tái)短距離的往復(fù)移動(dòng)稱為讓刀運(yùn)動(dòng).4:齒坯的安裝安裝方式如圖5-11所示:,1):內(nèi)孔定心,端面定位,2)外圓定心,端面定位5:插齒工作范圍1)插直齒輪，如圖5-12所示：2):插螺旋齒輪插齒刀作上下往復(fù)插削運(yùn)動(dòng)時(shí)需要一個(gè)附加的轉(zhuǎn)動(dòng)依靠增加螺旋導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn).刀-工之間螺旋角相等方向相反如圖5-13所示：,圖5-12,圖5-11,圖5-13,3):插削齒條,需安裝專用夾具,在插削時(shí),帶動(dòng)齒條作直線移動(dòng).如圖5-14所示:(三):滾齒1:滾齒在滾齒機(jī)上進(jìn)行,滾齒屬于展成法,加工精度為:87級(jí)表面粗糙度Ra3.21.6m.2:滾齒刀1):外形呈蝸桿狀.實(shí)際上是一個(gè)齒數(shù)很少的螺旋齒輪,多為單線右旋.2):刀齒的形成在滾刀的圓柱面上開若干條溝槽,以形成刀齒并容納切屑.,圖5-14:,當(dāng)滾刀的螺旋升角5時(shí),沿螺旋齒面法向開槽,當(dāng)滾刀的螺旋升角4,帶鋼齒心;m4,不帶鋼齒心.,由于珩齒,對(duì)修正齒形,和齒向誤差的作用不大,因此,多用于消除淬火后的氧化皮和輕微磕碰的傷痕與毛刺,有效降低表面粗糙度,適當(dāng)減小齒輪噪音.(三)磨齒在磨齒機(jī)上進(jìn)行,是高精度齒形的精加工方法.加工精度可達(dá)64級(jí),甚至達(dá)3級(jí),齒面粗糙度Ra0.40.2m.可磨削淬火不淬火的齒輪,又分展成法磨齒和成形法磨齒.1:展成法磨齒又分錐形砂輪磨齒和雙碟形砂輪磨齒.這里主要,介紹錐形砂輪磨齒.,如圖5-22所示:砂輪的磨削部分修整成與被磨削齒輪相嚙合的假想齒條的齒形.磨削時(shí),強(qiáng)制砂輪與被磨削齒輪保持齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)關(guān)系,使砂輪的錐面包絡(luò)出漸開線齒形.為了在磨齒機(jī)上,實(shí)現(xiàn)這種嚙合運(yùn)動(dòng),采用假想齒條固定不動(dòng),而由齒輪作往復(fù)純滾動(dòng)的方式.磨削運(yùn)動(dòng):主運(yùn)動(dòng)-砂輪的高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).,圖5-22,齒輪的往復(fù)滾動(dòng)-為被磨削齒輪強(qiáng)制的沿固定的假想齒條所作的純滾動(dòng).砂輪的往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)-為磨削全齒寬,砂輪沿齒向所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng).分度運(yùn)動(dòng)-磨完一個(gè)齒槽后,砂輪退離,齒輪自動(dòng)旋轉(zhuǎn)1/Z圈,進(jìn)行分齒運(yùn)動(dòng).雙碟形砂輪磨齒如圖5-23所示:其磨削原理與錐形砂輪磨齒相同,但同時(shí)可磨削兩個(gè)齒槽.,圖5-23,2:成形法磨齒,如圖5-24所示:砂輪的磨削部分修正成與被磨削齒輪的齒槽形狀完全相吻合的漸開線輪廓.磨削過程和銑齒大致相同生產(chǎn)率較高,比展成法高近十倍.但受到砂輪修整精度的影響,加工精度較低.在生產(chǎn)中應(yīng)用不如展成法廣泛.四:齒形的加工方案銑齒9級(jí)以下Ra6.33.2m,用于單件小批生產(chǎn).插齒8-7級(jí)Ra1.6m,用于各種生產(chǎn)