大直径小宽度齿轮的加工工艺的改进.pdfVIP

2 0 1 3年 2月 第 4 1 卷 第 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS F e b 2 01 3 Vo 1 41 No 4 D OI 1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 0 4 0 4 6 大直径小宽度齿轮的加工工艺的改进 吴敬 张树伟 1 沈阳理工大学应用技术学院 辽宁沈 阳 1 1 0 0 0 5 2 沈阳水泥机械机 电配件公司 辽宁沈阳 1 1 0 0 0 5 摘要 大直径小宽度齿轮的刚性差 采用支撑圈加固 两齿轮合为一体的方式加工 能改善加工性能 解决刚性差的 问题 通过制作钻模板和专用刀具 有效地保证了钻孔的质量 关键词 齿轮 刚性 加工质量 中图分类号 T G 6 5 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 4 1 4 6 2 某公司承揽了一批大直径 小宽度齿轮的加工任 务 该 齿 轮 齿 顶 圆 直径 为 8 5 0 m m 齿 宽为 1 3 0 m m 内圆止 IS l 圆直径为 5 3 0 m m 齿轮结构形状 如图 1 所示 齿轮技术参数见表 1 图 1 齿轮结构图 表 1 齿轮的技术参数 材质4 0 C r 分度圆直径 d m m 5 8 1 4 齿数 3 2 3 精度等级 7 K L G B 1 0 0 9 5 8 模数m ra m 1 8 分度圆弦齿高h m m 1 8 5 2 9 压力角a 2 0 分度圆弦齿厚 m m 2 8 2 5 m 0 4 8 变位系数 0 齿轮副中心距a m r n 3 0 9 6 由于是第一 次加工这样结构 的齿轮 没有加工经 验 经过几次探索 摸索出了一套比较可行的加工工 艺方案 保证了这批齿轮加工的顺利完成 1 工件的结构分析和工艺性分析 该齿 轮直径 大而宽度小 里孔止 口尺寸大 宽径 比为 b d 0 0 2 2 其加工难点是刚性差 精度 高 需要采取措施提高工件的刚度 防止工件变形 在齿 轮轴 向端 面 上 有 均 匀 圆周 排 列 的 7 2个 直径 3 2 m m的孔 其上有直径 5 0 m m的凹形 圆槽 孔 与孔之间间距要求较高 加工时需要采取措施保证 7 2 个孔的间距要求 2 首件加工工艺的探索及存在的问题 首件加 工时 由于 对工 件变 形 的严 重性 估 计 不 足 没有采取 措施 毛 坯车加 工完 成后 直接在 8 m滚齿机上加工齿形 工件落在工作台支架上 找正 夹紧 选用 0 9 m m r 吃刀量 分 两刀加 工 开刀后 发现振动严重 认为是吃刀量大造成的 于是将吃刀 量改为0 4 m m r 后 振动明显减小 但仍然没有完 全消除 检查首件加工后的质量 并总结加工过程 发现存 在下列 问题 1 由于工件直径大 宽度小 刚性差 加工 过程中受力使工件产生严重局部弹性变形 其中受力 部位变形 不受力部位 不变形 且 是周期 性 的变形 引起振动 2 由于 M1 8的滚刀对齿轮压力小 无法抵抗 工件的周期变形引起的振动 反过来工件的振动又作 用于滚刀 使滚刀受到反作用力的影响 3 由于吃 刀量 小 加 工 时 间延 长 首件 加 工 仅滚齿工序就用了 2 5天 加 工后检 查齿 形 齿厚 方 向存在厚薄不均现象 表面粗糙度也很差 3 合理加工方案的确定 针对首件加工出现的问题 决定采用加支承加固 的方法 提高工件的刚度 钻孔采用钻套工装 保证 孔距均匀 具体方案如下 1 单个齿轮车削加工 外圆直径粗加工 留 精加工余量 里孔止 口圆直径及宽度 1 3 0 m m加工完 成到设计尺寸 2 将两个齿轮落在一起 以里孔直径为基准 在工件轴向端面上钻 4个均布定位孔 然后用 4个定 位销定位 保证两个齿轮同心 3 制造两个 圆形支撑圈 分别放在两个齿轮 内圆止 口里 见 图 2 止 口尺寸是 q b 5 6 9 0 m lT l 调整 支承圈圆周上的T形螺栓 将支承圈与齿轮毛坯连接 为一体 收稿 日期 2 0 1 2 0 1 0 9 作者简介 吴敬 1 9 5 7 一 男 教授级高级工程师 研究方向为机械设计和制造工艺 E m a i l w u j i n g a b y a h o o t o m ca 第 4期 吴敬 等 大直径小宽度齿轮的加工工艺的改进 1 4 7 图 2 两齿轮加支承圈示意图 4 支承圈结构如 图 3所示 外圆由钢板卷制 而成 内侧焊有 2 4个外形为圆形的螺母 螺扣是 T 形 尺寸是 T 5 0 x 8 m m 由中心呈放射线状有 1 2个 径向支承 与外圆焊接为一体 l 2个支承 的里端焊 在同心圆的钢板上 组成一个整体 支承圈的轴向宽 度为 6 5 ra in A 图3 支承圈示意图 5 支承圈放入齿轮毛坯的止 口里 并将两个 齿轮毛坯落在一起夹紧 大大提高了工件毛坯的刚 性 上立车精加工外 圆 保证两个齿轮外 圆尺寸一 致 6 上滚齿机加工齿形 由于两个齿轮落在一 起加工 相 当于齿 宽 增 加一倍 再 由于 支承 圈 的加 固 有效地 防止 了加工 变 形 滚 齿 过程 中选 用 0 9 n l m r 吃刀量 分两刀加工 效果非常好 在保证齿 形加工质量 的前 提下 1 0天 完成 一组齿 轮 的滚 齿加 工 效率大大提高 7 制做钻 模板 用钻 模 板加 工 7 2个 3 2 m m 孔 如图4所示 钻模板分 3 0 制作一件 每个模板 上有 6个钻套孔 钻模板精心制作 保证各部分尺寸 的精确 钻孔时 将 1 2个钻摸板围成整圆摆放在齿 轮端面上 找正后 压紧 由于用钻套做引导 保证 了7 2个孔间距的均布精确 图4 钻孔模板 8 加工 7 2个 3 2 m m孔 上 的 q b 5 0 m m 凹形 孔 制作专用扩孔刀具 如 图 5所示 钻头直径 为 5 0 m m 钻头头部加工成 1 2 m m圆柱体 其上安装滚 动轴承 G B T 2 7 6 1 9 9 4球轴承代号 6 2 0 1 尺寸是 d 1 2 m n l D 3 2 m i l l 加工时 钻头头部轴承伸进 已加 工完成 的 3 2 m il l 直径孔 中 轴承在 3 2 m l n直 径的孔中转动 这种设计既起定位作用 又减小了摩 擦 保证了 5 0 m m凹孔和 3 2 m m孔的同心 同时 提 高了加 工速度 I I l I I 图 5 专用扩 孔刀具 4结束语 经过探索 摸索出合理的加工工艺方案 采用了工 艺装备和自制刀具 既提高了加工效率 又保证了加工 质量 仅滚齿一项 由首件加工2 5天完成一件 到 1 O 天完成两件 效率提高几倍 其改善效果非常明显 参考文献 1 丁俊键 邱术芹 刘勇 一种薄壁深腔壳体零件数控加工 工艺研究 J