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文檔簡介
1、模塊12 圓柱齒輪加工,模塊12 圓柱齒輪加工,一、課題引入 二、課題分析 三、相關(guān)知識,知識點(diǎn)圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。圓柱齒輪加工方法及工藝特點(diǎn)。技能點(diǎn)圓柱齒輪的加工方法。,一、課題引入在機(jī)械傳動(dòng)中,齒輪是最常見的機(jī)械零件,那么齒輪是如何加工的?在加工過程中有哪些加工方法?在不同的加工方法中具體應(yīng)注意什么問題?如圖12-1所示的雙聯(lián)齒輪應(yīng)如何進(jìn)行加工?,圖12-1 雙聯(lián)齒輪,二、課題分析齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件,它具有平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)力大、工作效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和可靠性好等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用極為廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對齒輪的傳動(dòng)精度和圓周速度等方面的要求越來越高。因此,齒輪加工在機(jī)械制造業(yè)中占有
2、重要的地位。故本課題將主要學(xué)習(xí)有關(guān)圓柱齒輪的加工方法和比較典型的加工機(jī)床。,三、相關(guān)知識(一) 圓柱齒輪的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和精度要求圓柱齒輪在機(jī)器和儀器中應(yīng)用極為廣泛,其功用是按一定速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)因使用要求不同而不同。從工藝角度出發(fā),可將其看成是由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成。按齒圈上輪齒的分布形式,齒輪可分為直齒、斜齒和人字齒等;按輪體的結(jié)構(gòu)形式,齒輪可大致分為盤類齒輪、套類齒輪、軸類齒輪和齒條等,如圖12-2所示。,圖12-2 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式,圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式直接影響齒輪的加工工藝過程。單齒圈盤類齒輪的結(jié)構(gòu)工藝性最好,可采用任何一種齒形加工方法加工輪齒;雙聯(lián)或三聯(lián)等多齒圈齒
3、輪的小齒圈的加工受其輪緣間的軸向距離的限制,故其齒形加工方法的選擇受到限制,加工工藝性較差。齒輪的制造精度對機(jī)器的工作性能、承載能力、噪聲及使用壽命影響很大。因此,為滿足齒輪的使用性能,一般對齒輪提出了下列4項(xiàng)精度要求,具體如下:(1) 傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。要求齒輪在一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差限制在一定范圍內(nèi),使齒輪副傳動(dòng)比變化小,以保證傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確。,(2) 傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。要求齒輪一齒范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差限制在一定范圍內(nèi),使齒輪副瞬時(shí)傳動(dòng)比變化小,以保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性,減少振動(dòng)、沖擊和噪聲。(3) 載荷分布的均勻性。要求傳動(dòng)中工作齒面接觸良好,以保證載荷分布均勻,否則將導(dǎo)致齒面應(yīng)力集中,過早磨損而降低使用
4、壽命。(4) 傳動(dòng)側(cè)隙的合理性。要求嚙合輪齒的非工作齒面間留有一定的側(cè)隙,以便儲(chǔ)存潤滑油,補(bǔ)償彈性變形和熱變形及齒輪的制造安裝誤差。,【知識鏈接】 國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1009588漸開線圓柱齒輪精度對齒輪、齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級,1、2級屬于有待發(fā)展的精度級,35級屬于高精度級,68級屬于中等精度級,912級屬于低精度級。標(biāo)準(zhǔn)將齒輪每個(gè)精度等級的各項(xiàng)公差與極限偏差分成3個(gè)公差組見表12-1。,表12-1 齒輪公差組,載荷分布的均勻性,F、Fb、Fpx,傳動(dòng)的平穩(wěn)性、噪聲、振動(dòng),i、i、i、pt、pb、t,傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性,Fi、Fp、Fpk、Fi、Fr、Fw,對傳動(dòng)性能的主要影響,公差與極限偏
5、差項(xiàng)目,公差組,對齒輪副側(cè)隙的要求,標(biāo)準(zhǔn)以齒厚偏差為主要參數(shù),規(guī)定了14種字母代號,用C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S等表示,齒厚的上、下偏差分別用兩個(gè)字母表示。(二) 齒形加工按加工中有無切屑,齒形加工方法可分為無屑加工和切削加工兩類。無屑加工包括熱軋、冷軋、壓鑄、注塑和粉末冶金等。無屑加工生產(chǎn)率高,材料消耗小,成本低,但由于受到材料塑性和加工精度低的影響,目前尚未廣泛應(yīng)用。齒形切削加工精度高,目前仍然是齒形加工的主要方法。從加工原理上可將切削加工分為仿形法和展成法兩種。,仿形法采用和被加工齒輪齒槽形狀相同的刀刃的成形刀具來進(jìn)行加工,常用的方法有模數(shù)銑刀銑齒、齒輪拉刀拉
6、齒和成形砂輪磨齒等。這些方法由于存在分度誤差及刀具的制造和安裝誤差,加工精度相對較低,一般只能加工出910級精度的齒輪,而且在加工過程中需要多次不連續(xù)分度,生產(chǎn)效率較低。展成法的原理是使齒輪刀具和齒坯嚴(yán)格保持一對齒輪嚙合的運(yùn)動(dòng)關(guān)系來進(jìn)行加工。這種加工方法的加工精度和生產(chǎn)率都較高,應(yīng)用十分廣泛。常見的有滾齒、插齒、剃齒、珩齒、擠齒和磨齒等。常見的齒形切削加工方法的加工精度和適用范圍見表12-2。,表12-2 常見齒形加工方法的加工精度和適用范圍,能加工37級精度齒輪,生產(chǎn)率低,加工成本高,多用于齒形淬硬后的精加工,磨齒機(jī),砂輪,磨齒,能加工67級精度齒輪,多用于經(jīng)過剃齒和高頻淬火后齒形的精加工,
7、珩齒機(jī)或 剃齒機(jī),珩磨輪,珩齒,能加工68級精度齒輪,生產(chǎn)率比剃齒機(jī)高,成本低,多用于齒形淬硬前的精加工,屬于無切屑加工,擠齒機(jī),擠輪,冷擠齒輪,能加工57級精度齒輪,生產(chǎn)率高,主要用于齒輪滾插預(yù)加工后、淬火前的精加工,剃齒機(jī),剃齒刀,剃齒,通常能加工79級精度齒輪,最高達(dá)6級,生產(chǎn)效率高,通用性大,適于加工內(nèi)外嚙合齒輪(包括階梯齒輪)、扇形齒輪和齒條等,插齒機(jī),插齒刀,插齒,通常能加工610級精度齒輪,最高達(dá)4級,生產(chǎn)效率高,通用性大,常用于加工直齒、斜齒的外嚙合圓柱齒輪和蝸輪,滾齒機(jī),齒輪滾刀,滾齒,展成法,精度和生產(chǎn)率均較高,但拉刀多為專用,制造困難,價(jià)格高,故只在大量生產(chǎn)時(shí)用之,宜于拉
8、內(nèi)齒輪,拉床,齒輪拉刀,拉齒,加工精度及生產(chǎn)率均較低,一般精度為9級以下,銑床,模數(shù)銑齒,成形銑齒,仿形法,加工精度及適用范圍,機(jī)床,刀具,齒形加工方法,1.滾齒滾齒加工原理即滾刀和工件相當(dāng)于齒輪齒條嚙合,齒輪滾刀是一個(gè)經(jīng)過開槽和鏟齒的蝸桿,具有切削刃和后角,其法向剖面近似于齒條,滾刀旋轉(zhuǎn)時(shí),就相當(dāng)于齒條在連續(xù)地移動(dòng),被切齒輪的分度圓沿齒條節(jié)線作無滑動(dòng)的純滾動(dòng),滾刀切削刃的包絡(luò)線就形成被切齒輪的齒廓曲線。,滾齒是齒形加工中生產(chǎn)率較高、應(yīng)用最廣的一種方法。用一把滾刀可加工模數(shù)相同而齒數(shù)和螺旋角不同的直齒圓柱齒輪、斜齒輪。滾齒法還可用于加工蝸輪。滾齒的加工尺寸范圍和精度范圍較大,既可用于齒形的粗加
9、工,又可用作精加工。對于8、9級精度齒輪,可直接滾齒得到,對于7級精度以上的齒輪,通常滾齒可作為齒形的粗加工或半精加工。當(dāng)采用AA級齒輪滾刀和高精度滾齒機(jī)時(shí),可直接加工出7級精度以上的齒輪。,滾齒加工時(shí)齒面是由滾刀的刀齒包絡(luò)而成,由于參加切削的刀齒數(shù)有限,齒面的表面質(zhì)量不太高。為提高加工精度和齒面質(zhì)量,宜將粗滾齒、精滾齒分開。精滾的加工余量一般為0.51mm,且應(yīng)取較高的切削速度和較小的進(jìn)給量。,【知識鏈接】 如圖12-3所示是Y3150E型滾齒機(jī)的外形圖。立柱2固定在床身1上,刀架溜板3可沿立柱導(dǎo)軌上下移動(dòng),刀架體5安裝在刀架溜板3上,可繞自身的水平軸線轉(zhuǎn)位。滾刀安裝在刀桿4上,作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
10、工件安裝在工件臺(tái)9的心軸7上,隨同工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。后立柱8和工作臺(tái)9一起裝在床鞍10上,可沿機(jī)床水平導(dǎo)軌移動(dòng),用于調(diào)整工件的徑向位置或作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Y3150E型滾齒機(jī)是一種中型通用滾齒機(jī),主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪,也可以采用徑向切入法加工蝸輪。加工最大直徑為500mm,最大模數(shù)為8mm。,圖12-3 Y3150E型滾齒機(jī)1床身;2立柱;3刀架溜板;4刀桿;5刀架體;6支架;7心軸;8后立柱;9工作臺(tái);10床鞍,2. 滾刀滾刀結(jié)構(gòu)分為整體式、鑲片式和可轉(zhuǎn)位式等類型。為了使?jié)L刀能切出正確的齒形,滾刀切削刃必須在蝸桿的同一圓表面上,這個(gè)蝸桿稱為滾刀的基本蝸桿。滾刀的基本蝸桿有漸開線、阿基米
11、德和法向直廓3種。理論上,加工漸開線齒輪應(yīng)用漸開線蝸桿,但其制造困難;而阿基米德蝸桿軸向剖面的齒形為直線,易于制造,生產(chǎn)中常用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿。為使基本蝸桿形成滾刀,要對其開槽,以形成前刀面和前角。模數(shù)110mm標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀均為零前角直槽。為了形成后角,滾刀的頂刃和側(cè)刃都需鏟齒和鏟磨。,標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀精度分為5級:AAA、AA、A、B、C。加工時(shí)應(yīng)按齒輪要求的精度,選用相應(yīng)的齒輪滾刀。滾刀精度等級與被加工齒輪精度等級的對應(yīng)關(guān)系見表12-3。,表12-3 滾刀精度等級與被加工齒輪精度等級的對應(yīng)關(guān)系,10,9,89,78,6,被加工齒輪精度等級,C,B,A,AA,AAA,滾刀精度等級,采用
12、新材料滾刀,對提高齒輪加工的精度和生產(chǎn)率有重大意義。硬質(zhì)合金滾刀可對硬齒面齒輪進(jìn)行半精滾或精滾,精度可達(dá)7級,生產(chǎn)率比磨齒約高56倍。小模數(shù)的硬質(zhì)合金滾刀采用整體結(jié)構(gòu)形式,中等模數(shù)的硬質(zhì)合金滾刀有焊接式與鑲片式等結(jié)構(gòu)。如圖12-4所示為硬質(zhì)合金刮削滾刀,采用-30前角,用于精加工4564HRC的硬齒面。一般硬齒面精加工滾刀的前角也可采用零度或較小的負(fù)前角。,圖12-4 硬質(zhì)合金刮削滾刀,3. 滾齒的加工精度分析滾齒加工中,由于機(jī)床、刀具、夾具和齒坯在制造、安裝和調(diào)整中不可避免地存在一些誤差,因而被加工齒輪在尺寸、形狀和位置等方面也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。它們影響齒輪傳動(dòng)的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性、載荷分布的均
13、勻性和齒側(cè)間隙。1) 影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性的誤差分析影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性的主要原因是在加工中滾刀和被加工齒輪的相對位置和相對運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變化。其中,相對位置的變化(幾何偏心)產(chǎn)生齒輪的徑向誤差;相對運(yùn)動(dòng)的變化(運(yùn)動(dòng)偏心)產(chǎn)生齒輪的切向誤差。,(1)齒輪徑向誤差是指滾齒時(shí),由于齒坯的實(shí)際回轉(zhuǎn)中心與其定位基準(zhǔn)中心不重合,使被切齒輪的輪齒發(fā)生徑向位移而引起的齒距誤差。切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因有:安裝調(diào)整夾具時(shí),定位心軸與機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合;齒坯內(nèi)孔與心軸間有間隙,安裝偏心;基準(zhǔn)端面定位不好,夾緊后內(nèi)孔相對工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏斜。減少齒輪徑向誤差的措施有:提高齒坯加工精度;提高夾具制造精度;提高夾具安
14、裝調(diào)整精度;改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu),如用可脹心軸來消除配合間隙等。,(2) 齒輪切向誤差是指加工時(shí),由于機(jī)床工作臺(tái)的不等速旋轉(zhuǎn),使被切齒輪的輪齒沿切向(即圓周方向)發(fā)生位移所引起的齒距累積誤差。影響傳動(dòng)鏈誤差的主要原因是工作臺(tái)分度蝸輪本身齒距累積誤差及安裝偏心。減少齒輪切向誤差的措施有:提高分度蝸輪的制造精度和安裝精度,以及采用校正裝置去補(bǔ)償蝸輪的分度誤差。,2) 影響傳動(dòng)平穩(wěn)性的加工誤差分析影響齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的主要因素是齒輪的基節(jié)偏差pb和齒形誤差f。滾齒時(shí)工件的基節(jié)等于滾刀的基節(jié),基節(jié)偏差一般較小,而齒形誤差通常較大。齒形誤差是指被切齒廓偏離理論漸開線曲線而產(chǎn)生的誤差,滾齒后常見的齒形誤差有:齒面出
15、棱、齒形角誤差、齒形不對稱和周期誤差等。,產(chǎn)生齒形誤差的主要因素是滾刀的制造誤差、安裝誤差和機(jī)床分齒傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。滾刀刀齒沿圓周等分不好或安裝后有較大的徑向跳動(dòng)及軸向竄動(dòng),會(huì)引起齒面出棱;滾刀刀齒的齒形角誤差及前角不準(zhǔn)確,會(huì)引起齒形角誤差;滾刀前刀面與軸線不平行及滾刀對中不好,會(huì)引起齒形不對稱;滾刀安裝后的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)、分齒掛輪的運(yùn)動(dòng)誤差、分度蝸桿的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)等小周期誤差,會(huì)引起周期誤差。為保證齒形精度要求,應(yīng)根據(jù)齒輪的精度等級正確選擇滾刀和機(jī)床的精度,特別要注意滾刀的刃磨精度和安裝精度。,3) 影響載荷均勻性的加工誤差分析齒輪齒面的接觸狀況(齒向誤差)直接影響齒輪傳動(dòng)中載荷
16、的均勻性,其中齒輪齒高方向的接觸精度,由齒形精度和基節(jié)精度來保證;齒寬方向的接觸精度,主要受齒向誤差Fb的影響。齒向誤差即輪齒齒向偏離理論位置。產(chǎn)生齒向誤差的主要因素是滾刀進(jìn)給方向與齒坯心軸不平行,包括齒坯定位心軸安裝歪斜、刀架導(dǎo)軌相對工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心在齒坯徑向或切向不平行。此外,差動(dòng)交換齒輪傳動(dòng)比計(jì)算不夠精確會(huì)引起斜齒輪的齒向誤差。,減少齒向誤差的措施有:提高夾具制造與安裝精度;提高齒坯加工精度;導(dǎo)軌磨損后及時(shí)修刮;加工斜齒輪時(shí),差動(dòng)交換齒輪傳動(dòng)比計(jì)算應(yīng)精確至小數(shù)點(diǎn)后56位。【知識鏈接】 在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,常常采用以下方法提高滾齒生產(chǎn)率的途徑:(1) 高速滾齒。目前受機(jī)床剛度和刀具耐用度的限
17、制,滾齒的切削速度一般較低。近年我國已開始制造高速滾齒機(jī),采用鋁高速鋼(Mo5Al)滾刀,滾齒速度可由普通滾齒加工的30m/min提高到100m/min以上,使生產(chǎn)率提高25。采用硬質(zhì)合金滾刀,切削速度可高達(dá)300m/min以上,且滾齒加工精度提高,齒面粗糙度值減小。,(2) 采用多頭滾刀和大直徑滾刀。采用多頭滾刀可提高工件圓周方向的進(jìn)給量,從而提高生產(chǎn)率,但由于多頭滾刀有分頭誤差,螺旋升角增大,切齒的包絡(luò)刀刃數(shù)減少,加工誤差和齒面粗糙度值較大,故多用于粗加工;采用大直徑滾刀,圓周齒數(shù)增加,刀桿剛度增大,允許采用較大的切削用量,且加工齒面粗糙度值較小。,(3) 改進(jìn)滾齒加工方法。常用的方法有:
18、多件同時(shí)加工,可減少滾刀對每個(gè)齒坯的切入切出時(shí)間。采用徑向切入法滾齒,比軸向切入行程短,對大直徑滾刀尤為突出;采用軸向竄刀滾齒。滾刀參與切削的刀齒負(fù)荷不等,磨損不均,加工一段時(shí)間后,將滾刀沿其軸向移動(dòng)一段距離后繼續(xù)切削,可提高滾刀的耐用度。,4. 插齒1) 插齒的原理和工藝特點(diǎn)插齒加工原理為插齒刀與工件相當(dāng)于一對平行軸的圓柱直齒輪嚙合,一個(gè)齒輪磨出前后角以形成切削刃即插齒刀,通過無間隙的嚙合運(yùn)動(dòng),將工件加工出齒形。插齒加工的主要運(yùn)動(dòng)有如下幾種:(1) 主運(yùn)動(dòng)。指插齒刀作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其中向下為切削運(yùn)動(dòng),向上為返回的退刀運(yùn)動(dòng)。(2) 展成運(yùn)動(dòng)。指在加工過程中,插齒刀與工件之間始終保持相互嚙合轉(zhuǎn)
19、動(dòng)的關(guān)系。(3) 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。指為使刀具逐漸切至全齒深,插齒刀相對于工件的徑向移動(dòng)。,(4) 圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。指插齒刀在每往復(fù)一次時(shí)所做的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(5) 讓刀運(yùn)動(dòng)。指在插齒過程中,插齒刀返回時(shí),刀具與工件之間讓開一段距離的運(yùn)動(dòng)。,插齒是切齒方法中應(yīng)用范圍最廣的一種,可加工圓柱直齒輪、多聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪、扇形齒輪和齒條等;配上專門附件,也可加工斜齒輪。插齒既可用于齒形的粗加工,也可用于精加工。因插齒過程為往復(fù)運(yùn)動(dòng),有空行程,齒系統(tǒng)剛度較差,切削用量不能太大,故一般插齒的生產(chǎn)率比滾齒低。只有在加工模數(shù)較小和寬度窄的齒輪時(shí),其生產(chǎn)率不低于滾齒,因此插齒多用于中小模數(shù)齒輪的加工。,插齒加工與滾齒相比,
20、插齒有以下工藝特點(diǎn): 齒形精度比滾齒高。插齒刀在設(shè)計(jì)時(shí),沒有滾刀那種近似造形誤差,加之在制造時(shí)可通過高精度磨齒機(jī)獲得精確的漸開線齒形。 齒面的表面粗糙度值小。插齒過程中,參與包絡(luò)的刀刃數(shù)遠(yuǎn)比滾齒時(shí)多。 運(yùn)動(dòng)精度低于滾齒。插齒時(shí),插齒刀上各個(gè)刀齒順次切削工件的各個(gè)齒槽,所以刀具的齒距累積誤差將直接傳遞給被加工齒輪,從而影響被切齒輪的運(yùn)動(dòng)精度。, 齒向偏差比滾齒大。插齒的齒向偏差取決于插齒機(jī)主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差。插齒刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁,主軸與套筒容易磨損,所以齒向偏差常比滾齒加工大。 插齒的生產(chǎn)率比滾齒低。插齒刀的切削速度受往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性限制,目前插齒刀每分鐘往復(fù)行程次數(shù)一般只有幾百
21、次。此外,插齒有空行程損失。 插齒非常適于加工內(nèi)齒輪、雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪、齒條、扇形齒輪,而滾齒則無法加工。,2) 插齒刀插齒刀有盤形、碗形和帶錐柄3種類型。如圖12-5(a)所示盤形插齒刀以內(nèi)孔和端面定位,用螺母緊固在機(jī)床主軸上,主要用于加工直齒外齒輪及大模數(shù)的內(nèi)齒輪;如圖12-5(b)所示碗形插齒刀以內(nèi)孔和端面定位,夾緊螺母可容納在刀體內(nèi),主要用于加工多聯(lián)齒輪和帶凸肩的齒輪;如圖12-5(c)所示錐柄插齒刀用帶有內(nèi)錐孔的專用接頭與機(jī)床主軸連接,主要用于加工內(nèi)齒輪。,圖12-5 插齒刀的類型,插齒刀有3個(gè)精度等級:AA級、A級、B級。在正常工藝條件下,它們分別適用于加工6、7、8級精度的齒輪,實(shí)
22、用中應(yīng)根據(jù)被加工齒輪的傳動(dòng)平穩(wěn)性精度等級選取。3) 插齒的加工質(zhì)量分析(1) 傳動(dòng)準(zhǔn)確性。齒坯安裝時(shí)的幾何偏心使工件產(chǎn)生徑向位移,造成齒圈徑向跳動(dòng);工作臺(tái)分度蝸輪的運(yùn)動(dòng)偏心使工件產(chǎn)生切向位移,造成公法線長度變動(dòng),這與滾齒相同。但插齒傳動(dòng)鏈中多了刀具蝸桿副,且插齒刀全部刀齒參加切削,其本身制造的齒距累積誤差和安裝誤差使插齒時(shí)齒輪沿切向產(chǎn)生較大的齒距累積誤差,因而使插齒的公法線長度變動(dòng)比滾齒大。,(2) 傳動(dòng)平穩(wěn)性。插齒刀設(shè)計(jì)時(shí)無近似誤差,制造時(shí)可用磨削方法獲得精確的齒形,所以插齒的齒形誤差比滾齒小。(3) 載荷均勻性。機(jī)床刀架導(dǎo)軌對工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心的平行度使工件產(chǎn)生齒向誤差,這與滾齒相同;但插齒上
23、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁,導(dǎo)軌易磨損,且刀具剛度差,因此插齒的齒向誤差比滾齒大。(4) 表面粗糙度。滾齒時(shí)滾刀頭數(shù)、刀槽數(shù)一定,切齒的包絡(luò)刀刃數(shù)有限;而插齒圓周進(jìn)給量可調(diào),使切齒的包絡(luò)刀刃數(shù)遠(yuǎn)比滾齒多,故插齒的齒面粗糙度值比滾齒小。,【知識鏈接】 在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,常常采用以下方法提高插齒生產(chǎn)率:(1) 高速插齒。增加插齒刀每分鐘的往復(fù)次數(shù)進(jìn)行高速插齒,可縮短機(jī)動(dòng)時(shí)間?,F(xiàn)有高速插齒機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可達(dá)每分鐘1 000次,甚至達(dá)到1 800次。(2) 提高圓周進(jìn)給量。提高圓周進(jìn)給量可縮短機(jī)動(dòng)時(shí)間,但齒面粗糙度值增大,且插齒回程的讓刀量增大,易引起振動(dòng),因此宜將粗、精插齒分開。,(3) 提高插齒刀耐用度。在改
24、進(jìn)刀具材料的同時(shí),改進(jìn)刀具幾何參數(shù)能提高刀具耐用度。有試驗(yàn)表明:將刀具前后角改為0=15,0=9,刀具耐用度能提高3倍左右,但精度有所降低。,5. 其他齒形加工方法1) 剃齒(1) 剃齒原理和剃齒刀。剃齒加工是對滾(插)齒后未經(jīng)淬火的直齒和斜齒圓柱齒輪進(jìn)行齒形精加工的方法。剃齒加工如同一斜齒輪嚙合,如圖12-6所示,因螺旋角不同,其軸線交錯(cuò)一個(gè)角度,剃齒刀回轉(zhuǎn)時(shí),其圓周速度v可分解為兩個(gè)分量:一個(gè)與輪齒方向垂直的法向分速度vn,以帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn);另一個(gè)與輪齒方向平行的齒向分速度vt,使兩嚙合齒面產(chǎn)生相對滑移。,圖12-6 剃齒原理,剃齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高精度的斜齒輪,在齒面上開有小槽,沿漸開線方向
25、形成刀刃,剃齒刀在vt和一定壓力的作用下,從工件齒面上剃下很薄的切屑,且在嚙合過程中逐漸把余量切除。所以,剃齒有以下運(yùn)動(dòng):剃齒刀高速正反轉(zhuǎn)形成的主運(yùn)動(dòng);工件沿軸向往復(fù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng);工件每一次往復(fù)行程后的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,由剃齒原理可知,剃齒刀由機(jī)床傳動(dòng)鏈帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),而工件由剃齒刀帶動(dòng),它們之間并無強(qiáng)制性的展成運(yùn)動(dòng),即自由對滾,故機(jī)床傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)簡單。通用剃齒刀的制造精度分A、B、C 3級,分別用于加工6、7、8級齒輪;剃齒刀的螺旋角有15、10、5 3種,其中15和5應(yīng)用最廣,15多用于加工直齒圓柱齒輪,5多用于加工斜齒輪和多聯(lián)齒輪中的小齒輪。剃齒時(shí)兩軸線交錯(cuò)角不宜超過20,否則剃齒效果不好。剃齒
26、刀安裝后,應(yīng)認(rèn)真檢查其端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng),交錯(cuò)角可以通過試切調(diào)整。,(2) 剃齒的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用。 加工效率高,加工成本低,平均值要比磨齒低90%。 剃齒加工對齒輪切向誤差的修正能力差,所以在工序安排上,應(yīng)采用滾齒作為前一道工序。 剃齒加工對齒輪的齒形誤差和基節(jié)極限偏差有較強(qiáng)的修正能力,有利于提高齒輪的齒形精度?!局R鏈接】 保證剃齒質(zhì)量應(yīng)注意的問題,具體有以下幾點(diǎn):(1) 剃前齒輪的材料。剃前齒輪硬度在2030HRC范圍時(shí),剃齒刀校正誤差能力最強(qiáng)。如果齒輪材質(zhì)不均勻,會(huì)引起滑刀或啃刀,影響剃齒的齒形及表面粗糙度。,(2) 剃齒前齒輪的精度。剃齒是一種高生產(chǎn)率的精加工方法,因此剃齒前齒輪應(yīng)具有
27、較高的加工精度。通常剃齒后的精度只能較剃齒前提高一級,但對齒輪公法線變動(dòng)不能修正。(3) 剃齒余量。剃齒余量的大小對剃齒質(zhì)量和生產(chǎn)率均有較大的影響,選擇時(shí)可參考表12-4。,表12-4 剃齒余量,0.11,0.1,0.09,0.08,0.07,余量,5.56,45,3.254,23,11.75,模數(shù),(4) 剃齒刀的選用。剃齒刀分通用和專用兩類。無特殊要求時(shí),盡量選用通用剃齒刀。(5) 齒輪的裝夾。剃齒時(shí),被剃齒輪通常裝夾在心軸上,常見的兩種剃齒心軸如圖12-7所示。,圖12-7 剃齒心軸,2) 珩齒(1) 珩齒原理與特點(diǎn)。珩齒是對熱處理后的齒輪進(jìn)行光整加工的方法。珩齒的運(yùn)動(dòng)關(guān)系及所用機(jī)床和剃
28、齒相同,不同的是珩齒所用的刀具(珩輪)是含有磨料的塑料螺旋齒輪,如圖12-8(a)所示。切削是在珩輪與齒輪的“自由嚙合”過程中,靠齒面間的壓力和相對滑動(dòng)來進(jìn)行的,如圖12-8(b)所示。,圖12-8 珩齒原理,珩齒與剃齒相比較,有以下特點(diǎn): 珩齒后齒面表面質(zhì)量好。珩齒速度一般為13m/s,磨粒的粒度細(xì),因此珩磨過程實(shí)際上是低速磨削、研磨、拋光的綜合過程。齒面不會(huì)產(chǎn)生燒傷和裂紋。 珩齒后齒面的粗糙度值減小。珩輪齒面上均勻密布著磨粒,珩齒后齒面切痕很細(xì),且產(chǎn)生交叉網(wǎng)紋,使齒面粗糙度值明顯減小。 珩齒修正誤差能力低。因珩輪本身有一定彈性,故不能在珩齒過程中強(qiáng)行切除誤差部分的金屬,所以珩齒修正能力不如
29、剃齒。,(2) 珩齒方式及應(yīng)用。珩齒時(shí),珩輪與工件齒面間需施加一定壓力,按照施加壓力方法不同,珩齒方法分為定隙珩齒、變壓珩齒、定壓珩齒3種。由于珩齒修正誤差的能力差,目前珩齒主要用于去除熱處理后的氧化皮及毛刺,使表面粗糙度Ra降低至0.4 以下,為了保證齒輪的精度要求,必須提高珩前的加工精度和減少熱處理變形。因此,珩前加工多采用剃齒,如果磨齒后還需進(jìn)一步降低表面粗粗糙度,也可采用珩齒使齒面粗糙度Ra值進(jìn)一步降低到0.1 。,珩齒時(shí)軸間角常取l5,珩齒余量很小,一般若珩前為剃齒時(shí),取0.010.02mm;珩前為磨齒時(shí),余量取0.0030.005mm。珩齒的切削速度一般為1.21.6m/s,縱向進(jìn)
30、給量為0.3mm/r(工件)。珩齒由于具有齒面粗糙度細(xì)、效率高、成本低、設(shè)備簡單和操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn),所以是一種很好的齒輪光整加工方法。,3) 擠齒擠齒是一種齒輪無屑光整加工新工藝,可用來替代剃齒。擠齒時(shí)擠輪與被擠齒輪軸線平行,兩擠輪同向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪作無側(cè)隙嚙合的自由對滾,如圖12-9所示。擠輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高精度的圓柱齒輪,其寬度大于被擠齒輪寬度,擠輪的連續(xù)徑向進(jìn)給對工件施加壓力,使工件齒廓表層金屬產(chǎn)生塑性變形,以修正齒輪誤差和提高表面質(zhì)量。,圖12-9 擠齒原理1工件;2擠輪,4) 磨齒磨齒是齒形加工中精度最高的一種方法。磨齒精度為46級,最高3級,齒面粗糙度值Ra為0.80.4 。磨齒對
31、磨前齒輪誤差或熱處理變形有較強(qiáng)的修正能力,故多用于高精度的硬齒面齒輪、插齒刀和剃齒刀等的精加工,但生產(chǎn)率較低,加工成本較高。(1) 磨齒原理及特性。磨齒方法有仿形法和展成法兩大類,生產(chǎn)中常用展成法。展成法可分為錐面砂輪磨齒、碟形砂輪磨齒和蝸桿砂輪磨齒等。,錐面砂輪磨齒如圖12-10(a)所示,砂輪截面呈錐形,相當(dāng)于齒條的一個(gè)齒。磨齒時(shí),砂輪一面高速旋轉(zhuǎn),一面沿齒槽方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)以磨出全齒寬;工件一面旋轉(zhuǎn),一面移動(dòng),實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng)。在工件的一個(gè)往復(fù)過程中,先后磨出齒槽的兩個(gè)側(cè)面,然后工件快速離開砂輪進(jìn)行分度,磨削下一個(gè)齒槽。這種磨齒法砂輪剛度好,磨削效率較高,但機(jī)床傳動(dòng)鏈復(fù)雜,磨齒精度較低。多用于成
32、批生產(chǎn)中磨削6級精度的淬硬齒輪。,圖12-10 磨削原理1工件;2砂輪,碟形砂輪磨齒如圖12-10(b)所示,兩片碟形砂輪傾斜安裝以構(gòu)成齒條齒形的兩個(gè)側(cè)面。磨齒時(shí),砂輪作高速旋轉(zhuǎn),工件一面旋轉(zhuǎn),一面移動(dòng),實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng);工件沿軸線方向慢速進(jìn)給以磨出全齒寬。當(dāng)一個(gè)齒槽的兩側(cè)面磨完后,工件快速離開砂輪進(jìn)行分度,磨削下一個(gè)齒槽。這種磨齒法的展成運(yùn)動(dòng)是通過滑座和滾圓盤鋼帶機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,傳動(dòng)環(huán)節(jié)少,傳動(dòng)誤差小,分齒精度又較高,但砂輪剛度差,切深小,生產(chǎn)率低,故加工成本較高,適用于單件小批生產(chǎn)的高精度的直齒圓柱齒輪、斜齒輪的精加工。,蝸桿砂輪磨齒如圖12-10(c)所示,蝸桿砂輪磨齒原理與滾齒相似,其砂輪作成
33、蝸桿狀,砂輪高速旋轉(zhuǎn),工件通過機(jī)床的兩臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)作展成運(yùn)動(dòng),工件還沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以磨出全齒寬。蝸桿砂輪磨齒為保證必要的磨削速度,砂輪直徑較大(200 400)mm),且轉(zhuǎn)速較高(2 000r/min),又是連續(xù)磨削,所以生產(chǎn)率很高,適用于大、中批生產(chǎn)的齒輪精加工。,(2) 磨齒中的幾個(gè)工藝問題: 砂輪的選擇。磨齒砂輪的選擇對磨齒質(zhì)量和生產(chǎn)率均有較大的影響,由于所磨齒輪材料多為淬硬的碳素鋼或合金鋼,故砂輪磨料一般采用白剛玉,砂輪粒度和硬度的選擇較復(fù)雜,對于碟形砂輪和大平面砂輪、磨齒時(shí)由于散熱條件及剛度均較差,故粒度應(yīng)較粗,硬度應(yīng)較軟;錐面砂輪剛度較好,磨齒時(shí)可濕磨,散熱條件較好,故粒度可較細(xì),硬度也稍硬;蝸桿砂輪因磨削時(shí)范成速度較快,粒度要細(xì)一些,且模數(shù)愈小,粒度愈細(xì)、硬度愈硬。砂輪結(jié)合劑一般均為陶瓷結(jié)合劑。, 磨齒余量。磨齒余量的大小直接影響磨齒效率和質(zhì)量。磨齒余量的大小主要取決于齒輪尺寸,磨齒前加工精度和熱處理變形,高頻淬火變形小,磨齒余量可小,滲碳淬
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