圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案
一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮,整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多,按加工中有无切削,可分为无切削加工和有切削加工两大类。
无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高,材料消耗少、成本低等一系列的优点,目前已推广使用。但因其加工精度较低,工艺不够稳定,特别是生产批量小时难以采用,这些缺点限制了它的使用。
齿形的有切削加工,具有良好的加工精度,目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。
成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同,如图9-3所示。用成形原理加工齿形的方法有:用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差,所以加工精度较低,一般只能加工出9 ~10级精度的齿轮。此外,加工过程中需作多次不连续分齿,生产率也很低。因此,主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。
展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的,用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮,只要模数和齿形角相同,都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有:滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高,刀具通用性好,所以在生产中应用十分广泛。
一、滚齿
(一)滚齿的原理及工艺特点
滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理,相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合,见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮,又能加工蜗轮;既可加工渐开线齿形,又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮,大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮,也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度,但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量,宜将粗精滚齿分开。(二)滚齿加工质量分析
1.影响传动精度的加工误差分析
影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。
(1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时,由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合,使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差,如图9—4所示。
齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下:
①调整夹具时,心轴和机床工作台回转中心不重合。
②齿坯基准孔与心轴间有间隙,装夹时偏向一边。
③基准端面定位不好,夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。
(2)齿轮的切向误差齿轮的切向误差是指滚齿时,实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)
发生位移,如图9-5所示。当齿轮出现切向位移时,可通过测量公法线长度变动公差△Fw 来反映。
切齿时产生齿轮切向误差的主要原因是传动链的传动误差造成的。在分齿传动链的各传动元件中,对传动误差影响最大的是工作台下的分度蜗轮。分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合(运动偏心),使工作台回转中发生转角误差,并复映给齿轮。其次,影响传动误差的另一重要因素是分齿挂轮的制造和安装误差,这些误差也以较大的比例传递到工作台上。
2.影响齿轮工作平稳性的加工误差分析
影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差△ff和基节偏差△fpb。齿形误差会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化;基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动,从而影响工作平稳性精度。滚齿时,产生齿轮的基节偏差较小,而齿形误差通常较大。下面分别进行讨论。
(1)齿形误差
齿形误差主要是由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的,因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。常见的齿形误差有如图9-6所示的各种形式。图a为齿面出棱、图b为齿形不对称、图c为齿形角误差、图d为齿面上的周期性误差、图e为齿轮根切。
由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线,使齿轮传动中瞬时传动比不稳定,影响齿轮的工作平稳性。
(2)基节极限偏差滚齿时,齿轮的基节极限偏差主要受滚刀基节偏差的影响。滚刀基节的计算式为:
pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0
式中:pb0――滚刀基节;
pn0――滚刀法向齿距;
pt0――滚刀轴向齿距;
α0――滚刀法向齿形角;
λ0――滚刀分度圆螺旋升角,一般很小,因此cosλ0≈1。
由上式可见,为减少基节偏差,滚刀制造时应严格控制轴向齿距及齿形角误差,同时对影响齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非径向性误差也要加以控制。
3.影响齿轮接触精度的加工误差分析
齿轮齿面的接触状况直接影响齿轮传动中载荷分布的均匀性。滚齿时,影响齿高方向的接触精度的主要原因是齿形公差△ff和基节极限偏差△fpb。影响齿宽方向的接触精度的主要原因是齿向公差△Fβ。产生齿向公差的主要原因:
(1)滚齿机刀架导轨相对于工作台回转轴线存在平行度误差,如9―7所示。
(2)齿坯装夹歪斜由于心轴、齿坯基准端面跳动及垫圈两端面不平行等引起的齿坯安装歪斜,会产生齿向误差,如图9-8所示。
(3)滚切斜齿轮时,除上述影响因素外,机床差动挂轮计算的误差,也会影响齿轮的齿向误差。
4.提高滚齿生产率的途径
(1)高速滚齿
近年来,我国已开始设计和制造高速滚齿机,同时生产出铝高速钢(MO5Al)滚刀。滚齿速度由一般v=30m/min提高到v=100m/min以上,轴向进给量f=1.38mm/r~2.6mm/r,使生产率提高25%。
国外用高速钢滚刀滚齿速度已提高到100 m/min~150 m/min;硬质合金滚刀已试验到40 0 m/min以上。总之,高速滚齿具有一定的发展前途。
(2)采用多头滚刀可明显提高生产率,但加工精度较低,齿面粗糙,因而多用于粗加工中。当齿轮加工精度要求较高时,可采用大直径滚刀,使参加展成运动的刀齿数增加,加工齿面粗糙度较细。
(3)改进滚齿加工方法
a.多件加工将几个齿坯串装在心轴上加工,可以减少滚刀对每个齿坯的切入切出时间及装卸时间。
b.采用径向切入滚齿时滚刀切入齿坯的方法有两种:径向切入和轴向切入。径向切入比轴向切入行程短,可节省切入时间,对大直径滚刀滚齿时尤为突出。
c.采用轴向窜刀和对角滚齿滚刀参与切削的刀齿负荷不等,磨损不均,当负荷最重的刀齿磨损到一定程度时,应将滚刀沿其轴向移动一段距离(即轴向窜刀)后继续切削,以提高刀具的使用寿命。
对角滚齿是滚刀在沿齿坯轴向进给的同时,还沿滚刀刀杆轴向连续移动,两种运动的合成,使齿面形成对角线刀痕,不仅降低了齿面粗糙度,而且使刀齿磨损均匀,提高了刀具的使用寿命和耐用度,如图9-9所示。
二、插齿
(一)插齿原理及运动
1.插齿原理
从插齿过程的原理上分析,如图9-10所示,插齿刀相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮相啮合。插齿刀实质上就是一个磨有前后角并具有切削刃的齿轮。
2.插齿的主要运动有:
(1)切削运动插齿刀的上、下往复运动。
(2)分齿展成运动插齿刀与工件之间应保持正确的啮合关系。插齿刀往复一次,工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给量,故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。
(3)径向进给运动插齿时,为逐步切至全齿深,插齿刀应有径向进给量fr。
(4)让刀运动插齿刀作上下往复运动时,向下是切削行程。为了避免刀具擦伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损,在插齿刀向上运动时,工作台带动工件退出切削区一段距离(径向)。插齿刀工作行程时,工作台再恢复原位。
(二)插齿的工艺特点
插齿和滚齿相比,在加工质量,生产率和应用范围等方面都有其特点。
1.插齿的加工质量
(1)插齿的齿形精度比滚齿高滚齿时,形成齿形包络线的切线数量只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关,它不能通过改变加工条件而增减;但插齿时,形成齿形包络线的切线数量由圆周进给量的大小决定,并可以选择。此外,制造齿轮滚刀时是近似造型的蜗杆来替代渐开线基本蜗杆,这就有造形误差。而插齿刀的齿形比较简单,可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形。所以插齿可以得到较高的齿形精度。
(2)插齿后齿面的粗糙度比滚齿细这是因为滚齿时,滚刀在齿向方向上作间断切削,形成如图9-11a所示的鱼鳞状波纹;而插齿时插齿刀沿齿向方向的切削是连续的,如图9-11b所示。所以插齿时齿面粗糙度较细。
(3)插齿的运动精度比滚齿差这是因为插齿机的传动链比滚齿机多了一个刀具蜗轮副,即多了一部分传动误差。另外,插齿刀的一个刀齿相应切削工件的一个齿槽,因此,插齿刀本身的周节累积误差必然会反映到工件上。而滚齿时,因为工件的每一个齿槽都是由滚刀相同的2~3圈刀齿加工出来,故滚刀的齿距累积误差不影响被加工齿轮的齿距精度,所以滚齿的运动精度比插齿高。
(4)插齿的齿向误差比滚齿大插齿时的齿向误差主要决定于插齿机主轴回转轴线与工作台回转轴线的平行度误差。由于插齿刀工作时往复运动的频率高,使得主轴与套筒之间的磨损大,因此插齿的齿向误差比滚齿大。
所以就加工精度来说,对运动精度要求不高的齿轮,可直接用插齿来进行齿形精加工,而对于运动精度要求较高的齿轮和剃前齿轮(剃齿不能提高运动精度),则用滚齿较为有利。
2.插齿的生产率切制模数较大的齿轮时,插齿速度要受到插齿刀主轴往复运动惯性和机床刚性的制约;切削过程又有空程的时间损失,故生产率不如滚齿高。只有在加工小模数、多齿数并且齿宽较窄的齿轮时,插齿的生产率才比滚齿高。.
3.滚插齿的应用范围:
(1)加工带有台肩的齿轮以及空刀槽很窄的双联或多联齿轮,只能用插齿。这是因为:插齿刀“切出”时只需要很小的空间,而滚齿则滚刀会与大直径部位发生干涉。
(2)加工无空刀槽的人字齿轮,只能用插齿;
(3)加工内齿轮,只能用插齿。
(4)加工蜗轮,只能用滚齿。
(5)加工斜齿圆柱齿轮,两者都可用。但滚齿比较方便。插制斜齿轮时,插齿机的刀具主轴上须设有螺旋导轨,来提供插齿刀的螺旋运动,并且要使用专门的斜齿插齿刀,所以很不方便。
(三)提高插齿生产率的途径
1.提高圆周进给量可减少机动时间,但圆周进给量和空行程时的让刀量成正比,因此,必须解决好刀具的让刀问题。
2.挖掘机床潜力增加往复行程次数,采用高速插齿。
有的插齿机每分钟往复行程次数可达1200~1500次/min,最高的可达到2500次/min。比常用的提高了3~4倍,使切削速度大大提高,同时也能减少插齿所需的机动时间。
3.改进刀具参数,提高插齿刀的耐用度,充分发挥插齿刀的切削性能。如采用W18Cr4V插齿刀,切削速度可达到60m/min;加大前角至15°,后角至9°,可提高耐用度3倍;在前刀面磨出1~1.5 mm宽的平台,也可提高耐用度30%左右。
三、剃齿
(一)剃齿原理
剃齿加工是根据一对螺旋角不等的螺旋齿轮啮合的原理,剃齿刀与被切齿轮的轴线空间交叉一个角度,如图9-12a所示,剃齿刀为主动轮1,被切齿轮为从动轮2,它们的啮合为无侧隙双面啮合的自由展成运动。在啮合传动中,由于轴线交叉角“φ”的存在,齿面间沿齿向产生相对滑移,此滑移速度v切=(vt2-vt1)即为剃齿加工的切削速度。剃齿刀的齿面开槽而形成刀刃,通过滑移速度将齿轮齿面上的加工余量切除。由于是双面啮合,剃齿刀的两侧面都能进行切削加工,但由于两侧面的切削角度不同,一侧为锐角,切削能力强;另一侧为钝
角,切削能力弱,以挤压擦光为主,故对剃齿质量有较大影响。为使齿轮两侧获得同样的剃削条件,则在剃削过程中,剃齿刀做交替正反转运动。
剃齿加工需要有以下几种运动:
1.剃齿刀带动工件的高速正、反转运动―基本运动。
2.工件沿轴向往复运动-使齿轮全齿宽均能剃出
3.工件每往复一次做径向进给运动-以切除全部余量。
综上所述,剃齿加工的过程是剃齿刀与被切齿轮在轮齿双面紧密啮合的自由展成运动中,实现微细切削过程,而实现剃齿的基本条件是轴线存在一个交叉角,当交叉角为零时,切削速度为零,剃齿刀对工件没有切削作用。
(二)剃齿特点
1.剃齿加工精度一般为6~7级,表面粗糙度Ra为0.8~0.4μm,用于未淬火齿轮的精加工。
2.剃齿加工的生产率高,加工一个中等尺寸的齿轮一般只需2~4 min,与磨齿相比较,可提高生产率10倍以上。
3.由于剃齿加工是自由啮合,机床无展成运动传动链,故机床结构简单,机床调整容易。(三)保证剃齿质量应注意的几个问题
1. 对剃前齿轮的加工要求
(1)剃前齿轮材料要求材料密度均匀,无局部缺陷,韧性不得过大,以免出现滑刀和啃切现象,影响表面粗糙度。剃前齿轮硬度在22 ~32HRC范围内较合适。
(2)剃前齿轮精度由于剃齿是“自由啮合”,无强制的分齿运动,故分齿均匀性无法控制。由于剃前齿圈有径向误差,在开始剃齿时,剃齿刀只能与工件上距旋转中心较远的齿廓做无侧隙啮合的剃削,而与其它齿则变成有齿侧间隙,但此时无剃削作用。连续径向进给,
其它齿逐渐与刀齿作无侧隙啮合。结果齿圈原有的径向跳动减少了,但齿廓的位置沿切向发生了新的变化,公法线长度变动量增加。故剃齿加工不能修正公法线长度变动量。虽对齿圈径向跳动有较强的修正能力,但为了避免由于径向跳动过大而在剃削过程中导致公法线长度的进一步变动,从而要求剃前齿轮的径向误差不能过大。除此以外,剃齿对齿轮其它各项误差均有较强的修正能力。
分析得知,剃齿对第一公差组的误差修正能力较弱,因此要求齿轮的运动精度在剃前不能低于剃后要求,特别是公法线长度变动量应在剃前保证;其它各项精度可比剃后低一级。(3)剃齿余量剃齿余量的大小,对加工质量及生产率均有一定影响。余量不足,剃前误差和齿面缺陷不能全部除去;余量过大,刀具磨损快,剃齿质量反而变坏。表9—5可供选择余量时参考。
表9-5剃齿余量(mm)
2.剃齿刀的选用
剃齿刀的精度分A、B、C三级,分别加工6、7、8级精度的齿轮。剃齿刀分度圆直径随模数大小有三种:85 mm、180 mm、240 mm,其中240 mm 应用最普遍。分度圆螺旋角有5°、10°、15°三种,其中5°和10°两种应用最广。15°多用于加工直齿圆柱齿轮;5°多用于加工斜齿轮和多联齿轮中的小齿轮。在剃削斜齿轮时,轴交叉φ不宜超过10°~20°,不然剃削效果不好。
3.剃后的齿形误差与剃齿刀齿廓修形
剃齿后的齿轮齿形有时出现节圆附近凹入,如图9-13所示,一般在0.03 mm左右。被剃齿轮齿数越少,中凹现象严重。
为消除剃后齿面中凹现象,可将剃齿刀齿廓修形,需要通过大量实验才能最后确定。也可采用专门的剃前滚刀滚齿后,再进行剃齿。
四、珩齿
淬火后的齿轮轮齿表面有氧化皮,影响齿面粗糙度,热处理的变形也影响齿轮的精度。由于工件已淬硬,除可用磨削加工外,但也可以采用珩齿进行精加工。
珩齿原理与剃齿相似,珩轮与工件类似于一对螺旋齿轮呈无侧隙啮合,利用啮合处的相对滑动,并在齿面间施加一定的压力来进行珩齿。
珩齿时的运动和剃齿相同。即珩轮带动工件高速正、反向转动,工件沿轴向往复运动及工件径向进给运动。与剃齿不同的是开车后一次径向进给到预定位置,故开始时齿面压力较大,随后逐渐减小,直到压力消失时珩齿便结束。
珩轮由磨料(通常80#~180#粒度的电刚玉)和环氧树脂等原料混合后在铁芯浇铸而成。珩齿是齿轮热处理后的一种精加工方法。
与剃齿相比较,珩齿具有以下工艺特点:
(1)珩轮结构和磨轮相似,但珩齿速度甚低(通常为1~3m/s),加之磨粒粒度较细,珩轮弹性较大,故珩齿过程实际上是一种低速磨削、研磨和抛光的综合过程。
(2)珩齿时,齿面间隙沿齿向有相对滑动外,沿齿形方向也存在滑动,因而齿面形成复杂的网纹,提高了齿面质量,其粗糙度可从Ra1.6μm降到Ra0.8~0.4μm。
(3)珩轮弹性较大,对珩前齿轮的各项误差修正作用不强。因此,对珩轮本身的精度要求不高,珩轮误差一般不会反映到被珩齿轮上。
(4)珩轮主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮和毛刺。珩齿余量一般不超过0.025mm,珩轮转速达到1000 r/min以上,纵向进给量为0.05 ~0.065mm/r。
(5)珩轮生产率甚高,一般一分钟珩一个,通过3~5次往复即可完成。
五、磨齿
磨齿是目前齿形加工中精度最高的一种方法。它既可磨削未淬硬齿轮,也可磨削淬硬的齿轮。磨齿精度4~6级,齿面粗糙度为Ra0.8 ~0.2μm。对齿轮误差及热处理变形有较强的修正能力。多用于硬齿面高精度齿轮及插齿刀、剃齿刀等齿轮刀具的精加工。其缺点是生产率低,加工成本高,故适用于单件小批生产。
(一)磨齿原理及方法
根据齿面渐开线的形成原理,磨齿方法分为仿形法和展成法两类。仿形法磨齿是用成形砂轮直接磨出渐开线齿形,目前应用甚少;展成法磨齿是将砂轮工作面制成假想齿条的两侧面,通过与工件的啮合运动包络出齿轮的渐开线齿面。
下面介绍几种常用的磨齿方法:
1.锥面砂轮磨齿
采用这类磨齿方法的有Y7131 和Y7132型磨齿机。它们是利用假想齿条与齿轮的强制啮合关系进行展成加工,如图9-14所示
由于齿轮有一定的宽度,为了磨出全部齿面,砂轮还必须沿齿轮轴向作往复运动。轴向往复运动和展成运动结合起来使磨粒在齿面上的磨削轨迹,如图9-15所示。
2.双片蝶形砂轮磨齿
图9-16所示双片蝶形砂轮磨齿。
两片蝶形砂轮磨齿构成假想齿条的两个侧面。磨齿时砂轮只在原位回转(n0);工件作相应的正反转动(n)和往复移动(v),形成展成运动。为了磨出工件全齿宽,工件还必须沿其轴线方向作慢速进给运动(f)。当一个齿槽的两侧面磨完后,工件快速退出砂轮,经分度后再进入下一个齿槽位置的齿面加工。
上述展成运动可通过图9-16b所示的机构实现。通过图中滑座7和框架2、滚圆盘3及钢带4所组成的滚圆盘钢带机构,以实现工件正反转动(n)与往复移动(v)的配合运动。工件慢速进给(f)由工作台1的移动完成。
这种磨齿方法由于产生展成运动的传动环节少、传动链误差小(砂轮磨损后有自动补偿装置予以补偿)和分齿精度高,故加工精度可达4级。但由于碟形砂轮刚性差,切削深度较小,生产率低,故加工成本较高,适用于单件小批生产中外啮合直齿和斜齿轮的高精度加工。(二)提高磨齿精度和磨齿效率的措施
1.提高磨齿精度的措施
(1)合理选择砂轮
砂轮材料选用白刚玉(WA),硬度以软、中软为宜。粒度则根据所用砂轮外形和表面粗糙度要求而定,一般在46#~80#的范围内选取。对蜗杆型砂轮,粒度应选得细一些。因为其展成速度较快,为保证齿面较低的粗糙度,粒度不宜较粗。此外,为保证磨齿精度,砂轮必须经过精确平衡。
(2)提高机床精度
主要是提高工件主轴的回转精度,如采用高精度轴承,提高分度盘的齿距精度,并减少其安装误差等。
(3)采用合理的工艺措施
主要有:按工艺规程进行操作;齿轮进行反复的定性处理和回火处理,以消除因残余应力和机械加工而产生的内应力;提高工艺基准的精度,减少孔和轴的配合间隙对工件的偏心影响;隔离振动源,防止外来干扰;磨齿时室温保持稳定,每磨一批齿轮,其温差不大于1°C;精细修整砂轮,所用的金刚石必须锋利,等等。
2.提高磨齿效率的措施
磨齿效率的提高主要是减少走刀次数,缩短行程长度及提高磨削用量等。常用措施如下:(1)磨齿余量要均匀,以便有效地减少走刀次数;
(2)缩短展成长度,以便缩短磨齿时间。粗加工时可用无展成磨削;
(3)采用大气孔砂轮,以增大磨削用量。
六、齿轮加工方案选择
齿轮加工方案的选择,主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。下面提出齿轮加工方案选择时的几条原则,以供参考:
1.对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮,可用铣齿、滚齿或插齿直接达到加工精度要求。
2.对于8级及8级以下精度的淬硬齿轮,需在淬火前将精度提高一级,其加工方案可采用:滚(插)齿-齿端加工-齿面淬硬-修正内孔。
3.对于6 ~7级精度的不淬硬齿轮,其齿轮加工方案:滚齿-剃齿。
4.对于6 ~7级精度的淬硬齿轮,其齿形加工一般有两种方案:
(1)剃-珩磨方案
滚(插)齿-齿端加工-剃齿-齿面淬硬-修正内孔-珩齿。
(2)磨齿方案
滚(插)齿-齿端加工-齿面淬硬-修正内孔-磨齿。
剃-珩方案生产率高,广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低,一般用于6级精度以上的齿轮。
5.对于5级及5级精度以上的齿轮,一般采用磨齿方案。
6.对于大批量生产,用滚(插)齿-冷挤齿的加工方案,可稳定地获得7级精度齿轮
齿轮齿形画法 一、总述 我们在齿轮加工进行齿形的检验时,常会用到齿形模板,以前每遇到这种情况都需要技术人员照手册按坐标点一点一点的画出,十分麻烦,且每用到模数不同的齿轮,都要重新画,工作量可想而知。现在计算机普及了,我们依据淅开线的形成原理和齿轮的切削原理并结合实际经验研究出了一种利用计算机来进行齿形图绘制的方法,绘制一些不同齿数(模数是1)的齿轮齿形图作为样板,对于不同的模数,只要进行相应倍数的放大即可得出相应的齿形图,这样绘出的齿形图不仅比手工画出的精确,且能做到一劳永逸,方便了很多。 二、直齿轮齿形图的详细画法 下面我们以齿数为18的齿轮为例,详细介绍一下这种齿形图的绘制方法.我们将齿形图的绘制据齿形的组成不同分为渐开线齿形部分的绘制与基圆和齿根圆部分齿形的绘制. 1.取齿轮齿数为18,模数为1,则分度圆半径为8.457mm.首先画出基圆,然后在基圆上取一角度为3的圆弧,测其值为0.44mm.(如图一) 2.画一长度为0.44mm的水平轴线垂线与基圆相切,然后绕基圆圆心阵列该直线和与其垂直的水平线,角度取3度(如图二) 3.将阵列所得的基圆切线延长:3°处的切线保持不变,6°处的切线延长一倍,9°处
的切线延长2倍,12°处的切线延长3倍……依此类推,45°处的切线延长15倍.将各切线延长线的端点依次连接起来得一圆滑曲线.(如图三) 4.画出齿轮的分度圆(半径为9mm)和齿顶圆(半径为10mm),过分度圆与渐开线 交点与圆心连线,将该连线旋转成水平(第三步得到的曲线随其一同旋转),其它辅助线清除,然后过圆心画一角度为5度的射线即为该齿轮一个齿的对称线,将所得曲线关天该对称线镜相,齿顶圆与基圆中间的曲线部分即为该齿轮一个轮 齿的渐开线部分.(如图四) 5.将得出的一个轮齿的渐开线部分阵列,得出模数为1,齿数为18的齿轮的渐开线齿廓部分,并将齿轮转至如图五位置。 以上五步为齿轮轮齿渐开线部分的绘制。从第六步开始为基圆与齿根圆部分齿形图的绘制。 6.先画出模数是1的齿条图形,比标准齿条齿顶高高出0.25mm(如图六) 7.如图七所示将齿条与齿轮啮合. 8.在齿轮的实际加工过程中,齿轮每转动1°,齿条水平移动0.157mm。据此原理,
齿轮加工机床与齿轮加工 图 7-1 成形法加工齿轮 a) 盘状模数铣刀 b) 指状模数铣刀 图 7-2 渐开线形状与基圆关系 齿轮的切削加工,按形成齿形的原理可分为两大类:成形法和展成法。 用成形法加工齿轮时,刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽形状相同。其中最常用的是用盘状模数铣刀和指状模数铣刀在铣床上借助
分度装置铣齿轮,如图7-1所示,母线(渐开线)用成形法形成,不需成形运动,导线用相切法形成,需要两个成形运动。 齿轮的齿廓形状决定于基圆的大小(与齿轮的齿数有关),如图7-2所示。由于同一模数的铣刀是按被加工工件齿数范围分号的(表7-1),每一号铣刀的齿形是按该号中最少齿数的齿轮齿形确定的,因此,用这把铣刀铣削同号中其他齿数的齿轮时齿形有误差。用成形法铣齿轮所需运动简单,不需专门的机床,但要用分度头分度,生产效率低。这种方法一般用于单件小批量生产低精度的齿轮。 用展成法加工齿轮时,齿轮表面的渐开线用展成法形成,展成法具有较高的生产效率和加工精度。齿轮加工机床绝大多数采用展成法。 圆柱齿轮的加工方法主要有:滚齿、插齿等。锥齿轮的加工方法主要有:刨齿、铣齿等。精加工齿轮齿面的方法有:磨齿、剃齿、珩齿、研齿等。 表 7-1 模数铣刀加工齿数范围
一、插齿原理和插齿刀 1. 插齿原理及运动分析 插齿机用来加工内、外啮合的圆柱齿轮,尤其适合于加工内齿轮和多联齿轮,这是滚齿机无法加工的。装上附件,插齿机还能加工齿条,但插齿机不能加工蜗轮。 ( 1 )插齿原理及所需的运动 如图 3-7 所示,插齿机加工原理为模拟一对圆柱齿轮的啮合过程,其中一个是工件,另一个是齿轮形刀具——插齿刀,它与被加工齿轮的模数和压力角相同。直齿插齿刀的切削刃在插齿刀前端面上的投影是渐开线,当插齿刀沿其轴线方向往复运动时,切削刃的轨迹象一个直齿圆柱齿轮的齿面,这个假想的齿轮称为“产形”齿轮。插齿机是按展成法加工圆柱齿轮的。 用插齿刀插削直齿圆柱齿轮的运动分析见图 3-7 。
圆柱齿轮加工工艺 一、齿轮技术规定 圆柱齿轮是机械传动中应用极为广泛零件之一,其功用是按规定速比传递运动 和动力。 1圆柱齿轮构造特点 齿轮尽管由于它们在机器中功用不同而设计成不同形状和尺寸,但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个某些。常用圆柱齿轮有如下几类(图6-15):盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大圆拄齿轮)。其中盘类齿轮应用最广。 一种圆柱齿轮可以有一种或各种齿圈。普通单齿圈齿轮工艺性好;而双联或三联齿轮 小齿圈往往会受到台肩影响,限制了某些加工办法使用,普通只能采用插齿。如果图 5-24 圆柱齿轮构造形式
齿 轮精度规定高,需要剃齿或磨齿时,普通将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮组合构造。 2圆柱齿轮精度规定 齿轮自身制造精度,对整个机器工作性能、承载能力及使用寿命均有很大影响。依照齿轮使用条件,对齿轮传动提出如下几方面规定: ⑴运动精度 规定齿轮能精确地传递运动,传动比恒定,即规定齿轮在一转中,转角误差不超过一定范畴。 ⑵工作平稳性 规定齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就规定限制齿轮转动时瞬时速比 变化要小,也就是要限制短周期内转角误差。 ⑶接触精度 齿轮在传递动力时,为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大,引起齿面过早磨损,这就规定齿轮工作时齿面接触要均匀,并保证有一定接触面积和符合规定接触位置。 ⑷齿侧间隙 规定齿轮传动时,非工作齿面间留有一定间隙,以储存润滑油,补偿因温度、弹性变形 所引起尺寸变化和加工、装配时某些误差。 二、齿轮材料、热解决和毛坯 ⑴材料选取
齿轮应按照使用工作条件选用适当材料。齿轮材料选取对齿轮加工性能和使用寿命均有直接影响。 普通齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢,如20Cr、40Cr、20CrMnTi 等。 规定较高重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢,非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。 ⑵齿轮热解决 齿轮加工中依照不同目,安排两种热解决工序: 1)毛坯热解决:在齿坯加工先后安排预先热解决正火或调质,其重要目是消除锻造及粗加工引起残存应力、改进材料可切削性和提高综合力学性能。 2)齿面热解决:齿形加工后,为提高齿面硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热解决工序。 (3)齿轮毛坯 齿轮毛坯形式重要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、构造简朴且对强度规定低 齿轮。当齿轮规定强度高、耐磨和耐冲击时,多用锻件,直径不不大于400~600mm 齿轮,惯用锻造毛坯。为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度齿轮,可以直接铸出轮齿;对于小尺寸、形状复杂齿轮,可用精密锻造、压力锻造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具备轮齿齿坯,以提高劳动生产率、节约原材料。 三、齿坯机械加工 1齿坯加工方案选取 对于轴齿轮和套筒齿轮齿坯,其加工过程和普通轴、套基本相似,现重要讨论盘类齿轮齿坯加工过程。
圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案 一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮,整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多,按加工中有无切削,可分为无切削加工和有切削加工两大类。 无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高,材料消耗少、成本低等一系列的优点,目前已推广使用。但因其加工精度较低,工艺不够稳定,特别是生产批量小时难以采用,这些缺点限制了它的使用。 齿形的有切削加工,具有良好的加工精度,目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。 成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同,如图9-3所示。用成形原理加工齿形的方法有:用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差,所以加工精度较低,一般只能加工出9 ~10级精度的齿轮。此外,加工过程中需作多次不连续分齿,生产率也很低。因此,主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。 展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的,用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮,只要模数和齿形角相同,都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有:滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高,刀具通用性好,所以在生产中应用十分广泛。 一、滚齿 (一)滚齿的原理及工艺特点
滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理,相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合,见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮,又能加工蜗轮;既可加工渐开线齿形,又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮,大直径齿轮。 滚齿可直接加工8~9级精度齿轮,也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度,但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量,宜将粗精滚齿分开。(二)滚齿加工质量分析 1.影响传动精度的加工误差分析 影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。 (1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时,由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合,使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差,如图9—4所示。 齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下: ①调整夹具时,心轴和机床工作台回转中心不重合。 ②齿坯基准孔与心轴间有间隙,装夹时偏向一边。 ③基准端面定位不好,夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。
浅谈双联齿轮的加工工艺 叶尘超 摘要:齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件,其功用是按规定的传动比传递运动和动力,它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。 齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。 齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮;按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮。 本次设计通过对双联齿轮的结构分析,制定相应的加工路线,制作一个双联齿轮零件,并设计相配套的量规量具。 关键词:双联齿轮加工工艺加工阶段 绪言 双联齿轮就是两个齿轮连成一体.这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛,其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状,但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式,可分为直齿、斜齿、人字齿等;按照轮体的结构特点,齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等。
1 齿轮的功用与结构特点 齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛,其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状,但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式,可分为直齿、斜齿、人字齿等;按照轮体的结构特点,齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等,如图1所示。 图1 圆柱齿轮的结构形式 在上述各种齿轮中,以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好,可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿;双联或三联等多齿圈齿轮(图1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时,小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制,通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高,需要精滚或磨齿加工,而轴向距离在设计上又不允许加大时,可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构,以改善加工的工艺性。 齿轮的结构形式好多在此我设计的是双联齿轮,双联齿轮就是两个齿轮连成一体。这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。
圆柱齿轮的加工工艺 一、齿轮的技术要求 圆柱齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一,其功用是按规定的速比传递 图5-24 圆柱齿轮的结构形式 运动和动力。 1圆柱齿轮的结构特点 齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸,但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(图6-15):盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大的圆拄齿轮)。其中盘类齿轮应用最广。 一个圆柱齿轮可以有一个或多个齿圈。普通的单齿圈齿轮工艺性好;而双联或三联齿轮
的小齿圈往往会受到台肩的影响,限制了某些加工方法的使用,一般只能采用插齿。如果齿 轮精度要求高,需要剃齿或磨齿时,通常将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。 2圆柱齿轮的精度要求 齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件,对齿轮传动提出以下几方面的要求: ⑴运动精度 要求齿轮能准确地传递运动,传动比恒定,即要求齿轮在一转中,转角误差不超过一定范围。 ⑵工作平稳性 要求齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的 变化要小,也就是要限制短周期内的转角误差。 ⑶接触精度 齿轮在传递动力时,为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大,引起齿面过早磨损,这就要求齿轮工作时齿面接触要均匀,并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。 ⑷齿侧间隙 要求齿轮传动时,非工作齿面间留有一定间隙,以储存润滑油,补偿因温度、弹性变形
所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。 二、齿轮的材料、热处理和毛坯 ⑴材料的选择 齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用 寿命都有直接的影响。 一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢,如20Cr、40Cr、20CrMnTi 等。 要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢,非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。 ⑵齿轮的热处理 齿轮加工中根据不同的目的,安排两种热处理工序: 1)毛坯热处理:在齿坯加工前后安排预先热处理正火或调质,其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。 2)齿面热处理:齿形加工后,为提高齿面的硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。 (3)齿轮毛坯 齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低 的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时,多用锻件,直径大于400~600mm
圆柱齿轮加工工艺过程 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。 一、普通精度齿轮加工工艺分析 (一)工艺过程分析 图示为一双联齿轮,材料为40Cr,精度为7-6-6级,其加工工艺过程见表1。 从表中可见,齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段:毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
双联齿轮加工工艺过程
加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,对于齿形以外的次要表面的加工,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段,经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的,在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形,进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度,使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形,如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难达到齿轮精度的要求的。以修整
齿形加工的方法有很多种,一般有粉末冶金法,铣齿,成形磨齿,滚齿,剃齿,插齿,展成法磨齿 1.铣齿 采用盘形模数铣刀或指状铣刀铣齿属于成形法加工,铣刀刀齿截面形状与齿轮齿间形状相对应。此种方法加工效率和加工精度均较低,仅适用于单件小批生产。 2.成形磨齿
也属于成形法加工,因砂轮不易修整,使用较少。 3.滚齿 属于展成法加工,其工作原理相当于一对螺旋齿轮啮合。齿轮滚刀的
原型是一个螺旋角很大的螺旋齿轮,因齿数很少(通常齿数z = 1),牙齿很长,绕在轴上形成一个螺旋升角很小的蜗杆,再经过开槽和铲齿,便成为了具有切削刃和后角的滚刀。 4.剃齿 在大批量生产中剃齿是非淬硬齿面常用的精加工方法。其工作原理是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动,借助于两者之间的相对滑移,从齿面上剃下很细的切屑,以提高齿面的精度。剃齿还可形成鼓形齿,用以改善齿面接触区位置。 5.插齿
插齿是除滚齿以外常用的一种利用展成法的切齿工艺。插齿时,插齿刀与工件相当于一对圆柱齿轮的啮合。插齿刀的往复运动是插齿的主运动,而插齿刀与工件按一定比例关系所作的圆周运动是插齿的进给运动。 这张图片看的不够直观,下面的原理图大家应该一看便明白了。
6.展成法磨齿 展成法磨齿的切削运动与滚齿相似,是一种齿形精加工方法,特别是对于淬硬齿轮,往往是唯一的精加工方法。展成法磨齿可以采用蜗杆砂轮磨削,也可以采用锥形砂轮或碟形砂轮磨削。 上图依次为a.锥形砂轮磨齿,b.蝶形砂轮磨齿,c.蜗杆砂轮磨齿。7:粉末冶金齿轮 一种适合批量生产,高精度,低噪音的齿轮加工法,更具有高效率,低成本的特征。其方法是将混合好的金属粉末通过专业的粉末冶金压机压入预先制作好的模具中,形成粉末冶金毛肧,然后通过高温烧结,不锈钢粉末冶金齿轮是通过真空炉烧结,最后浸泡防锈油或者机加工。精度要求高的还可以精整。效率非常高,一台设备一天可达三万件。
材料工程新技术新工艺课程论文 论文题目:小汽车齿轮的加工工艺与技术学院:材料科学与工程学院 班级:料11*班 教师:*** 学生:** 学号:********
小汽车齿轮的加工工艺与技术 摘要:齿轮是汽车行业主要的基础传动元件,通常每辆汽车中有18~30个 齿部,齿轮的质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。近年来, 齿轮技术得到了迅速发展, 其发展趋势可概括为: 高承载能力、高齿面硬度、高精度、高 速度、高可靠性和高传动效率。最终归结于齿轮的加工工艺得到的进步。 关键字:齿轮加工工艺 一个完整的齿轮加工过程一般要经过毛坯的准备、毛坯正火热处理、车削 加工、滚齿、插齿、剃齿、再次热处理、磨削加工与修正等过程。 1.毛坯准备 毛坯的准备一般通过锻造制坯来完成的,当前,热模锻仍然是汽车齿轮件 广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来,楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯,它不仅精度较高、后序加 工余量小,而且生产效率高。 2.正火处理 正火这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理 做组织准备,以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一 般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大,在热处理工艺中,如果处理 不当将使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制,造成硬度散差大,金相组 织不均匀,直接影响金属切削加工和最终热处理,使得热变形大而无规律,零 件质量无法控制。[1]为此,采用等温正火工艺。实践证明,采用等温正火有效 改变了一般正火的弊端,产品质量稳定可靠。 3.车削加工 为了满足高精度齿轮加工的定位要求,齿坯的加工全部采用数控车床,使 用机械夹紧不重磨车刀,实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成,既保证了内孔与端面的垂直度要求,又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。 从而提高了齿坯精度,确保了后序齿轮的加工质量。数控车床比一般的人工操 作车床具有更高的准确度,为计算加工提供很大便利。另外,数控车床加工的 高效率还大大减少了设备数量,经济性好。 4.滚、插齿 加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机,虽然调整维护方便, 但生产效率较低,若完成较大产能需要多机同时生产。随着涂层技术的发展, 滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行,经过涂镀的刀具能够明显地提 高使用寿命,一般能提高90%以上,有效地减少了换刀次数和刃磨时间,效益 显著。
1斜齿圆柱齿轮传动 1.1齿面形成 研究直齿圆柱齿轮时知道,两轮的齿廓面沿一条平行于齿轮轴的直线KK ′相接触,KK ′与发生面在基圆柱上的切线NN ′平行。当发生面沿基圆柱做纯滚动时,直线KK ′在空间形成的轨迹就是一个渐开面,即直齿轮的齿廓曲面,如图1示。 图1 直齿齿轮渐开线的形成 斜齿圆柱齿轮齿面的形成原理和直齿圆柱齿轮的情况相似,所不同的是发生面上的直线KK ′与直线NN ′不平行,即与齿轮轴线不平行.面是与基圆杆母线NN ′成一夹角βb 。故当发生面沿基圆柱作纯滚动时,直线KK ′上的每一点都依次从基圆柱面的接触点开始展成一条渐开线,而直线KK ′上各点所展成的渐开线的集合就是斜齿轮的齿面。由此可知,斜齿轮齿廓曲面与齿轮瑞面(与基圆柱轴线垂直的平面)上的交线(即端面上的齿廓曲线)仍是渐开线。而且由于这些渐开线有相同的基圆柱,所以它们的形状都是一样的,只是展成的起始点不同面己,即起始点依次处于螺旋线K 0K 0′上的各点。所以其齿面为渐开螺旋面,如图2示。由此可见.斜齿圆柱齿轮的端面齿廓曲线仍为渐开线。可将直齿圆柱齿轮看成斜齿圆柱齿轮的一个特例。从端面看,一对渐开线斜齿轮传动就相当于一对渐开线直齿轮传动,所以它也满足齿廓啮合基本定律。 图2 斜齿齿轮的渐开线形成 斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动一样,仅限于传递两平行轴之间的运动。如果两斜齿轮分度圆上的螺旋角不是大小相等且方向相反,则这样的一对斜齿轮还可以用来传递既不平行又不相交的两轴之间的运动。为了便于区别,把用于传递两平行轴之间的运动,称为斜齿圆柱齿轮传动;用于传递两交锗轴之间的运动,称为交错轴斜齿轮传动。斜齿圆柱齿轮传动中的两轮齿啮合为线接触,而交错轴斜齿轮传动中的两轮齿啮合为点接触。 一对斜齿圆柱齿轮啮合时,齿面上的接触线是由一个齿轮的一端齿顶(或齿根)处开始逐渐由短变长,再由长变短,至另一端的齿根(或齿顶)处终止。这样就减少了传动时的冲击和噪声,提高了传动的平稳性,故斜齿轮适用于重载、高速传动。 图3 斜齿轮啮合 总之:斜齿轮的轮齿为螺旋形,在垂直于齿轮轴线的端面(下标以t 表示)和垂直于齿廓螺旋面的法面(下标以n 表示)上有不同的参数。斜齿轮的端面是标准的渐开线,但从斜齿轮的加工和受力角度看,斜齿轮的法面参数应为标准值。 1.2斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸计算 ⑴螺旋角β 图4所示为斜齿轮分度圆柱面展开图,螺旋线展开成一直线,该直线与轴线的夹角β称为斜齿轮在分度圆柱上的螺旋角,简称斜齿轮的螺旋角。 图4 斜齿轮分度圆柱面展开图 旋向有左右之分,角度也有正负之分。旋向的判断方法:沿齿轮轴线方向观看齿轮,轮齿向左偏为左旋齿轮,向右偏为右旋齿轮,如图5所示。 图5旋向区分 左旋 右旋 螺旋角β: 对于基圆柱同理可得其螺旋角βb : 所以有 通常用分度圆上的螺旋角β斜进行几何尺寸的计算。螺旋角β越大,轮齿就越倾斜,传动的平稳性也越好,但轴向力也越大。通常在设计时取8°~20° 。对于人字齿轮,其轴向力可以抵消,但加工较为困难,一般用于重型机械的齿轮传动中。 ⑵模数 如图6所示,t p 为端面齿距,n p 为法面齿距,=n p t p βcos ,因为 m p π=,πt m βcos =πn m ,故端面模数与法面模数关系为:t m βcos =n m 。 图6 参数之间的关系
齿轮齿形的加工方法以及选择 齿轮在工业生产中运用的范围十分广泛,它是传递运动和动力的重要零件之一。而且产品的工作性能、承载能力、使用寿命以及工作精度等,都与齿轮本身的质量有很大的关系。所以在制作齿轮表面的过程中,加工方法以及选择就显得十分重要。 随着生产和科学技术的不断发展,人们越来越高的要求机械产品的工作精度,同时对于传递功率、转速的要求也越老越高。所以对于尺寸齿形的加工要求有增无减。由于齿轮在使用上的特殊性,除了一般的尺寸精度、形位精度以及表面质量的要求外,还有一些特殊的要求。 加工要求: (1)传递运动的准确性:为了提高设备的工作精度,齿轮作为重要的零件,其传递运动的准确性是十分重要的。这就要求在一转为单位的范围内,齿轮的最大转角误差需要所有限制,不能超出以保证传递运动的准确性。 (2)传动的平稳性:想要减少设备加工时的损耗,就要提高齿轮传动的平稳性,这一点要求尺寸传动瞬间时传动比的变化要小,以免引起冲击,产生振动和噪声,甚至会出现整个齿轮破坏的情况。 (3)载荷分布的均匀性:这样做是避免由于齿面局部磨损影响齿轮的寿命。要求是在啮合时齿面,齿轮的接触要良好,避免出现应力集中的情况。
(4)传动侧隙:为了贮存润滑油提供空间,要求在啮合时,齿轮与非工作齿面之间需要存在一定的间隙。补偿因温度变化和弹性表型引起的尺寸变化以及加工和安装误差的影响。否则,齿轮传动在工作中可能被卡死或者烧伤。 齿形加工是齿轮加工的核心和关键,目前制造齿轮主要是用切削加工,也可以用铸造或碾压等方法。铸造尺寸的精度低、表面粗糙度值大;碾压齿轮生产率高、且力学性能好,但精度较低,仍为被广泛采用。 用切削加工的方法加工齿轮齿形,若按加工原理的不同,可分为成形法和展成法两种。成形法是指用与被切齿轮件形状相符的成形刀具,是一种可以直接得到齿形的加工方法,例如铣齿、成形磨齿等。展成法是指利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动,切出齿形的加工方法,如插齿、滚齿和展成法磨齿等。 联诺化工以剃齿工艺为研究对象,研发高性能水基切削液实现加工过程的绿色化,减少对环境的污染。SCC730A水性环保切削液选用特制的高性能极压添加剂、防锈剂等其它添加剂复配而成,是高性能的多用途切削/磨削液。与水混合时,可形成稳定的透明溶液。具有良好的极压润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。具有极强的抗微生物分解能力,在不同的水硬度条件下,仍可保持其稳定性。使用寿命为普通乳化油的5倍以上。 SCC730A水溶性切削液优点 ●代替传统乳化油,适合于所有材质的加工,
直齿圆柱齿轮加工工艺 铣削加工的范围很广,主要加工各种平面(水平面、垂直面、斜面和台阶面等),沟槽和成形面等,还可利用分度头进行分度件的加工。齿轮就利用分度头进行铣削加工。 一、齿轮简介 齿轮的用途很广,是各种机械设备中的重要零件,如机床、飞机、轮船及日常生活中用的手表、电扇等都要使用各种齿轮。齿轮的种类很多,有圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、螺旋齿轮、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、蜗轮等。其中使用较多,亦较简单的是圆柱直齿轮,又称标准圆柱齿轮。有关齿轮渐开线的形成、模数、压力角等参数将在有关课程中介绍。这里主要介绍圆柱直齿轮的加工方法。 齿轮齿形的加工方法有两种。一种是成形法,就是利用与被切齿轮齿槽形状完全相符的成形铣刀切出齿形的方法,如铣齿;另一种是展成法,它是利用齿轮刀具与被动齿轮的相互啮合运动而切出齿形的加工方法,如滚齿和插齿(用滚刀和插刀进行示范)。下面介绍用铣床加工齿轮的方法。 二、圆柱直齿轮的铣削加工 圆柱直齿轮可以在卧式铣床上用盘状铣刀或立式铣床上用指状铣刀进行切削加工。现以在卧式铣床上加一只z=16(即齿数为16),m=2(即模数为2)的圆柱直齿轮为例,介绍齿轮的铣削加工过程。 1.检查齿坯尺寸 主要检查齿顶圆直径,便于在调整切削深度时,根据实际齿顶圆直径予以增减,保证分度圆齿厚的正确。 2.齿坏装夹和校正 正齿轮有轴类齿坏和盘类坯。如果是轴类齿坯,一端可以直接由分度头的三爪卡盘夹住,另一端由尾座顶尖顶紧即可;如果是盘类齿
坯,首先把齿坯套在心轴上,心轴一端夹在分度头三爪卡盘上,另一端由尾顶尖顶紧即可。校正齿坯很重要。首先校正圆度,如果圆度不好,会影响分度圆齿厚尺寸;再校正直线度,即分度头三爪卡盘的中心与尾座顶尖中心的连线一定要与工作台纵向走刀方向平行,否则铣出来的齿是斜的;最后校正高低,即分度头三爪卡盘的中心至工作台面距离与尾座顶尖中心至工作台面距离应一致,如果高低尺寸超差,铣出来的齿就有深浅。 3.分度计算与调整 根据工件的齿数和精度要求,确定分度方法,进行分度计算,根据计算结果选择分度盘孔圈数孔数,并调整分度叉。 4.铣刀的选择、装夹和对中 根据齿轮的模数和齿数按表选择合适的铣刀刀号。 首先选择与被切齿轮的模数相同的圆盘铣刀;其次根据下表选择铣刀刀号(因为同一模数的圆盘铣刀有8只),故选用2号铣刀。 盘铣刀刀号的选择 应该使挂架和床身间的距离尽可能近些。铣刀装好后,检查铣刀的旋转方向和运使挂架和床身间的距离尽可能近些。铣刀装好后,检查铣刀的旋转方向和运转情况。如果偏摆,可通过转动刀杆垫圈等措施加以调整。铣刀的对中很重要,否则会使铣出的齿形不对称,会影响齿轮的正常运转。在生产中常用对中方法有两种:痕迹对中法和圆棒对中法。这里只介绍痕迹对中法。痕迹对中法是一种较方便的对中法,具体方法是将工作台向上运动,使齿坯接近铣刀;然后凭目测使铣刀
当加工模数大于8mm的齿轮时,采用指状铣刀进行加工。铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床进行。铣削时工作台偏转一个角度,使其等于齿轮的螺旋角β,工件在随工作台进给的同时,由分度头带动作附加旋转一形成螺旋齿槽。 齿轮加工的关键是齿面加工。目前,齿面加工的主要方法是刀具切削加工和齿轮磨削加 工。前者由于加工效率高,加工精度较高,因而是目前广泛采用的齿面加工方法。后者主要 用于齿面的精加工,效率一般比较低。按照加工原理,齿面加工可以分为成形法和展成法两 大类。 成形法 成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具,在齿坯上加工出齿面的方法。 成形铣削一般在普通铣床上进行。点击动画能帮助你进一步理解。 铣削时工件安装在分度头上,铣刀旋转对工件进行切削加工,工作台直线进给运动,加 工完一个齿槽,分度头将工件转过一个齿,再加工另一个齿槽,依次加工出所有齿槽。 展成法 展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的,即把齿轮副(齿条-齿轮或齿轮-齿轮) 中的一个制作为刀具,另一个则作为工件,并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出 齿廓。下面以滚齿加工为例加以进一步说明。 在滚齿机上滚齿加工的过程,相当于一对交错轴斜齿轮互相啮合运动的过程,如图所示, 只是其中一个斜齿轮的齿数极少,且分度圆上的螺旋升角也很小,所以它便成为如图所示的 蜗杆。再将蜗杆开槽并铲背、淬火、刃磨,便成为齿轮滚刀如图中的齿轮滚刀。 一般齿轮滚刀的法向截形状近似齿条形状,如图所示,因此,当齿轮滚刀按给定的切削 速度转动时,它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条,当这个假想齿条与被切齿轮 按一定传动比作啮合运动时,便在轮坯上逐渐切出渐开线的齿形。齿形的形成是由滚刀在连 续旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成。 用展成法加工齿轮,可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮,且加工精度和生产
?齿轮轮齿的加工方法 轮齿加工的基本要求是齿形准确和分齿均匀。 轮齿的加工方法很多,最常用的是切削加工法,此外,还有铸造法、热轧法等。 轮齿的切削加工法可以分为仿形法与范成法两大类。 1、仿形法 仿形法是用与齿轮齿槽形状相同的圆盘铣刀或指状铣刀在铣床上进行加工,如下图所示。指状铣刀主要用于加工大模数(m>8mm)的齿轮。 这种加工方法精度低,而且是逐个齿切削,切削不连续,故生产率很低,仅适用单件或小批生产低精度的齿轮。 2、范成法 范成法也叫展成法,它是利用齿轮的啮合原理来切削轮齿齿廓的。这种方法加工齿轮精度较高,是目前轮齿加工的主要方法。 范成法种类很多,有插齿、滚齿、剃齿、磨齿等,其中最常用的是插齿和滚齿,剃齿和磨齿则用于精度和光洁度要求较高的场合。 ?插齿,如下图所示为用齿轮插刀加工齿轮时的情形,图中1为插齿刀,2为被加工齿轮轮坯。齿轮插刀的形状和齿轮相似,其模数和压力角与被加工。 齿轮相同。加工时,插齿刀沿轮坯轴线方向做上下往复的切削运动,同时,机床的传动系统严格地保证插齿刀与轮坯之间的啮合运动关系。这样切制出来的轮齿齿廓,时插齿刀刀刃相对轮坯运动过程中刀刃各位置的包络线,如图(右下)所示。
插齿加工:(视频1) (视频2) 当齿轮插刀的齿数增加到无穷多时,其基圆半径变为无穷大,插刀的齿廓变成直线齿廓,齿轮插刀就变成齿条插刀1,如下图所示。 滚齿,这种齿轮加工方法是基于齿轮与齿条相啮合的原理,利用滚刀在滚齿机上进行轮齿的加工,如下图示。
滚刀1的外形类似沿纵向开了沟槽的螺旋,其轴向剖面的齿形与齿条相同。当滚刀转动时,相当于这个假想的齿条连续地向一个方向移动,轮坯2相 当于与齿条相啮合的齿轮,从而滚刀能按照范成原理在轮坯上切出渐开线齿廓。同时刀还沿着轮坯轴向缓慢移动,以便沿整个轴向齿宽切出齿轮的齿廓。 滚齿前后
学习单元五圆柱齿轮加工习题 一、填空题 1.齿轮滚刀理论上正确的基本蜗杆是_______,但由于_______,生产中常用______来近似代替它。 2.渐开线圆柱齿轮按精度分为___个等级,其中___级为最高级,___到___级为普通级,___为最低级。 3.按齿轮齿廓的成形原理的不同,齿轮的切削加工又可分为和。 4.插齿加工的原理相当于一对__________的啮合传动过程。 5.齿形加工前的齿轮加工称为。 6.对于带孔齿轮,一般选用和定位。 7.齿轮加工中根据不同的目的,安排两种热处理工序,即 和。 二、单项选择题 1.最常用的齿轮齿廓曲线是( ) A.圆弧线 B.摆线 C.梯形线 D.渐开线 2.4号齿轮铣刀用以铣削21-25齿数范围的齿轮,该铣刀的齿形是按下列哪一种齿数的齿形设计制作的( ) A.21 B.22 C.23 D.24或25 3.下列加工方法中,能加工淬硬齿轮的为() A.珩轮珩齿 B.指状铣刀铣齿 C.盘状铣刀铣齿 D.滚齿刀滚齿 4.属于展成法加工不淬硬圆柱齿轮齿形的加工工艺有() A.滚齿 B.磨齿 C.铣齿 D.拉齿 5.当齿轮要求强度高,耐磨和耐冲击时,其毛坯常选用() A.铸件 B.棒料 C.焊接件 D.锻件
三、多项选择题 1.在插齿机上能完成下列哪些零件上齿面的加工( ) A.直齿圆柱齿轮 B.花键轴 C.多联齿轮 D.内齿轮 E.蜗轮 2.在滚齿机上能完成下列哪些零件上齿面的加工( ) A.斜齿圆柱齿轮 B.花键轴 C.多联齿轮 D.人字齿轮 E.蜗轮 3.下列加工方法中,不能加工淬硬齿轮的为()。 A.珩轮珩齿 B.指状铣刀铣齿 C.盘状铣刀铣齿 D.滚齿刀滚齿 4.下列加工方法中,属于展成法加工齿轮齿形的为() A.珩轮珩齿 B.指状铣刀铣齿 C.盘状铣刀铣齿 D.滚齿刀滚齿 5.下列有关滚齿与插齿加工的叙述中,正确的是() A.滚齿与插齿加工只能未淬硬齿轮齿形 B.滚齿与插齿加工都属于展成法加工 C.滚齿与插齿是齿形的粗加工方法 D.滚齿与插齿加工能加工淬硬齿轮齿形 6.在齿轮的齿坯加工前后安排正火或调质热处理的目的在于() A.消除锻造及粗加工引起的残余应力 B.提高齿面的硬度 C.改善材料的切削性能 D.提高齿面的耐磨性 四、判断题 ()1.成形法加工齿轮是利用与被切齿轮的齿槽法向截面形状相符的刀具切出齿形的方法。 ()2.磨齿是齿形精加工的主要方法,它既可加工未经淬硬的轮齿,又可加工淬硬的轮齿。
各种齿轮的加工原理 一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮,整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多,按加工中有无切削,可分为无切削加工和有切削加工两大类。 无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高,材料消耗少、成本低等一系列的优点,目前已推广使用。但因其加工精度较低,工艺不够稳定,特别是生产批量小时难以采用,这些缺点限制了它的使用。 齿形的有切削加工,具有良好的加工精度,目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。 成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同,用成形原理加工齿形的方法有:用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差,所以加工精度较低,一般只能加工出9~10级精度的齿轮。此外,加工过程中需作多次不连续分齿,生产率也很低。因此,主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。 展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的,用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮,只要模数和齿形角相同,都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有:滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、
珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高,刀具通用性好,所以在生产中应用十分广泛。 一、滚齿 (一)滚齿的原理及工艺特点 滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理,相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合,见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮,又能加工蜗轮;既可加工渐开线齿形,又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮,大直径齿轮。 滚齿可直接加工8~9级精度齿轮,也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度,但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量,宜将粗精滚齿分开。 (二)滚齿加工质量分析 1.影响传动精度的加工误差分析 影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。
圆柱齿轮齿形加工 齿轮是用来传递运动和动力的重要零件,目前大多数机械都应用它。常用的齿轮有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮等,以圆柱齿轮应用最广。 齿轮齿形的加工,按加工原理不同分为成形法和范成法。 1、成形法(仿形法)加工齿轮 成形法是用与被切齿轮齿间形状相符的成形铣刀切出齿轮齿形的方法,这种方法制造出来的齿轮精度较低,只能用于低速的齿轮传动。 在万能铣床上铣制圆柱齿轮见右图,这种铣齿方法属于成形法。铣制时,工件安装在铣床的分度头上,用一定模数的盘状(或指状)铣刀对齿轮齿间进行铣削。当加工完一个齿间后,进行分度,再铣下一个齿间。 这种加工方法的特点是:设备简单(用普通的铣床即可),刀具成本低。生产率低,是因为铣刀每切一齿都要重复消耗一段切入、切出、退刀和分度等辅助时间。加工齿轮的精度低,首先是因为铣制同一模数不同齿数的齿轮所用的铣刀,一般只有8个刀号,每号铣刀有它规定的铣齿范围(见下表)。铣刀的刀齿轮廓只与该号范围内最小齿数齿轮齿间的理论轮廓一致,对其他齿数的齿轮,只能获得近似齿形。其次是因为分度头的分度误差,引起分齿不均。所以,这种方法一般用于修配或简单地制造一些低速低精度的齿轮。 2、范成法(展成法)加工齿轮 范成法是利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮齿形的方法,利用这种方法制造出来的齿轮精度高,但需要专用机床,常见的有滚齿机、插齿机、刨齿机和磨齿机等。 (1)在滚齿机上加工圆柱齿轮 1)滚齿原理与滚刀 滚齿加工是根据展成形原理—类似于蜗杆与蜗轮的啮合(见右图)来加工齿轮的。所用的刀具称为滚刀,滚刀的轮廓形状与蜗杆相似,它是围绕刀具圆柱面上形成的螺旋槽及垂直于螺旋槽方向切出的沟槽相交而形成切削刃的,该切削刃近似于齿条的齿形。
第一章 零件的分析 零件的工作状态及工作条件 汽车行驶时,齿轮始终在重载荷、高转速中工作。在换挡时,还承受冲击载荷,所以要求齿轮具有较高的耐磨性和抗冲击性。在齿轮加工中,为保证齿轮能满足以上要求,应对齿轮在滚齿之后采取磨齿,对齿轮的热处理应采用渗碳淬火,在最终加工中还应采取磷化处理以提高齿轮的防腐性能。 第五速齿轮从结构上来分析属于多联齿轮,由结合齿和传动齿组成。为使润滑用能充分的起到润滑作用,在齿轮钻出3个油孔。换挡时为减少齿轮的冲击,在齿轮大端加工出四个止口。 零件的技术条件分析 齿轮加工分为齿坯和齿轮轮齿加工。齿轮的加工部位有轮缘、轮辐、轮毂和内孔。齿坯的加工精度对齿轮的加工、检验和装配精度影响很大,所以其加工精度应满足GB10095-88的要求。 齿轮轮齿的加工部位有齿形和倒角,同时还要进行热处理,以提高承载能力和使用寿命。热处理后还要进行内孔、内孔端面的磨削加工和齿形的精整加工。 综上所述,零件的技术条件主要分以下两种: 1.零件的表面粗糙度和加工精度 如零件图所示:齿面的粗糙度Ra ,加工精度IT5~IT6; 齿轮内孔尺寸025 .00 30+,由于齿轮与第二轴上的轴承有配合要求,故其不仅加工经济公差等级比较 高而且其表面粗糙度为Ra 。 一般载货汽车变速器和拖拉机变速箱齿轮的精度一般是6到7级精度,表面粗糙度不大于Ra . 2.各表面间的位置精度 如零件图所示,零件的D 、E 、F 面三处具有形位公差要求; D 面对于定位基面φ029 .001.070++的定位基准垂直度为,平面度为; E 面对于内孔的定位基准的垂直度为,端面的平面度为; F 面对于内孔的定位基准的垂直度为;
圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。 一、普通精度齿轮加工工艺分析 (一)工艺过程分析 图示为一双联齿轮,材料为40Cr,精度为7-6-6级,其加工工艺过程见表1。 从表中可见,齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段:毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
双联齿轮加工工艺过程
加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,对于齿形以外的次要表面的加工,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段,经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的,在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形,进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度,使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形,如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工,可以使定位准确可靠,余量分布也比较均匀,以便达到精加工的目的。 (二)定位基准的确定