齿条精加工建模

齿条的精加工建模摘要：精密齿条传动是大机床领域最重要的传动方法。随着大型镗铣床，龙门机床的发展，精密齿条的需求也越来越高。为了有效的模拟精密齿条的加工过程，因此对齿条进行建模。而建模是对现实的简化，建模是为了能更好的理解正在开发的系统。为了能有效地模拟齿条轮廓的精加工过程，根据范成法加工齿条原理通过砂轮模拟加工齿条的过程。运用Pro/E软件画出其二维图形并结合Pro/E中的运动仿真模块，实现齿条的建模过程，此方法有效地模拟齿条的加工过程。关键词：精密齿条，Pro/Engineering，精加工，三维建模，运动仿真RefinedmodelingrackAbstract：Precisionrackdrivetransmissionmethodoflargemachinetoolisthemostimportant.Withthelargeboringandmillingmachine,Longmenmachinetool.Thedevelopmentofprecisionrack,ahigherdemand.Inordertomachiningprocesssimulationprecisionrackeffectively,sothemodelingoftherack.Themodelingofrealisticmodelingissimplified,inordertobetterunderstandthesystembeingdeveloped.Inordertofinishmachiningprocesscaneffectivelysimulatetherackprofile,accordingtotheFanChengfaprinciplethroughthesimulationprocessinggearrackmachininggrindingwheelrack.TheuseofPro/Esoftwaretodrawthe2DgraphicscombinedwithmovementsimulationmoduleofPro/inE,realizethemodelingprocessofrack,thismethodcanefficientlysimulatetheprocessofrack.Keywords：Precisionrack,Pro/Engineering,Finishing,Threedimensionalmodeling,Motionsimulation目录1前言11.1齿条精加工的意义11.2国外齿条加工现状11.3国内齿条加工现状11.4齿条加工技术的发展趋势21.4.1数控化21.4.2智能化21.4.3高速化21.4.4高精度21.4.5集成化31.4.6环保护I31.4.7新工艺的不断涌现31.4.8满足齿条加工专业化、个性化的要求32精密齿条的介绍42.1精密齿条的定义42.2精密齿条的特征42.3精密齿条的技术参数42.4精密齿条的优势52.5精密齿条的应用53齿条的处理过程63.1齿条毛培材料的选择63.2热处理的技术要求II83.3齿条材料热处理的工艺分析104齿条的加工过程114.1齿条加工方法的介绍114.2磨削齿形的加工方式114.3磨削用量及砂轮的选择114.4磨削注意的事项144.5齿条加工工艺方案的确定144.6齿条的淬火154.7齿条的精加工过程154.7.1齿条半成品的订制154.7.2半成品的检验III164.7.3倒角164.7.4热处理164.7.5校直与稳定164.7.6检验174.7.7粗磨齿条外形174.7.8精磨齿条外形174.7.9检验174.7.10粗磨齿形184.7.11检验184.7.12稳定化时效处理184.7.13检测IV184.7.14精磨外形194.7.15检测194.7.16精磨齿194.7.17总检205齿条的建模仿真225.1零件的建模225.2装配图的绘制255.3仿真过程的实现265.4仿真过程中位移速度加速度的测量27总结27参考文V献28致谢2901前言1.1齿轮精加工的意义近年，随着龙门机床，大型镗铣床的发展，对精密齿条的需求越来越大。精密齿条要求达到DIN6级精度以上，来满足传动及定位精度要求。齿条是现代各种机床的主要部件之一，它的生产能力和制造精度决定了现代工业的生产能力，齿条生产的发展与制造技术水平也与现代工业进步息息相关。1.2国外齿条加工的现状国外加工齿条早期都是采用各种机床加工的方法。最早在刨床上加工，然后逐渐发展为铣床加工，也有车床和磨床加工，都是采取改造的方法以实现齿条加工，使用各种附加机构实现对齿条精度的控制，在很长一段时间内都没有实现数控。因为与其他数控机床相比，齿条数控加工技术复杂，所以起步较晚。在20世纪80年代以后，国外开始出现商品化的全功能数控齿条加工机床，并小批量的推向市场。近年来，由于微电子技术的迅速发展和以现代控制理论为基础的高精度、高速响应交流伺服系统的出现，为齿条数控加工系统的发展提供了良好的条件和机遇。高水平的全数控CNC齿条加工机床已成为国外齿条加工的主流。比如美、日、欧都生产大量的数控插齿机，并对我国实施技术封锁，很多国内的齿条生产企业不得不高价购买进口插齿机进行生产。90年代以来，数控火焰精密切割成型技术迅速发展，这是一种节约能源、降低消耗、提高效率的新技术、新工艺，是先进切割技术中的重要组成部分。正是因为数控火焰切割技术具有以上的特点，国外已有使用这种技术进行齿条加工的。对于大模数、高合金材料、大厚度的齿轮齿条，数控火焰切割具有很大的优势，但对于表面精度要求较高的齿条需要二次修磨。1.3国内齿条加工的现状国内在齿条加工领域技术要落后于国外，加工方法也相对落后。如果要生产的齿条数量不大，精度不是很高时，基本上不采用专用机床加工，而是采取对现有设备改造的方法。改造现有的刨床、铣床，再增加附加机构，利用附加机构来保证分齿精度。与之类似的还有改造车床进行齿条加工的方法。这些方法都有一些共同点：1，不引进新设备，而是对旧设备进行改造，生产的批量不大。12，加工精度不高，仅仅能满足单独的设计要求，不能满足市场对高精度齿条的需求。3，加工效率不高。20世纪70年代，我国开始了数控齿轮齿条加工机床的研究。国内的主要研究生产单位有：上海机床厂、重庆机床厂、秦川发展集团、南京第二机床厂、天津第一机床厂等。国内的数控机床起步较晚，但发展很快，然而所配备的数控系统还都是国外的。国内从事齿条数控技术系统研究的有合肥工业大学、华中科技大学、甘肃大学等。2005年，宜昌长机科技股份有限公司设计生产的YK58200数控大型齿条插齿机进通过了湖北省宜昌市科技局的鉴定。成为了国内走在前列的数控齿条生产单位。1.4齿条加工技术的发展趋势齿轮加工技术的发展是在不断追求加工精度的提高和加工效率的提高上，具体表现在以下几个方面：1.4.1数控化目前国内大部分还在采用传统的加工方法，效率低下，精度不高。而数控化既可以提高加工精度又可以提高加工效率，数控齿轮齿条加工机床大有取代传统齿轮齿条加工机床的趋势。1.4.2智能化可根据机床的应力应变和温升情况，动态调节机床切削的工艺参数，即切削用量，保证工件的加工精度和机床的切削效率。1.4.3高速化对于小模数齿轮齿条，由于高性能齿轮齿条机床的问世，加上刀具性能的改善，切削速度有了很大的提升。滚齿机切削速度可达90m/s；插齿机的冲程数可达2000次/分。在磨齿方面，卡谱公司研制的磨床，砂轮转速达60000r/min，线速度达250m/s。21.4.4高精度由于计算技术的迅速发展和插补算法的不断改进，数控系统的数据处理和曲线拟合精度可以达到很高，前馈控制、非线性控制、模糊控制、神经网络控制等多种智能控制方式的采用，极大地改善了伺服系统的跟踪响应特性，从而提高了齿轮的加工精度。伺服系统的脉冲当量的进一步减小，机械传动链进一步被缩短或完全被取代，以及刀具磨损的自动补偿功能和误差补偿功能的应用，也使得齿轮齿条的加工精度在很大程度上得到了提高。自20世纪70年代以来各种齿轮齿条的制造精度，普遍提高一级左右，有的甚至二至三级。1.4.5集成化齿轮齿条机床，特别是大型机床，有集多种工艺于一体的趋势。如德国胡尔特（HURTH）公司的WF3500滚齿机，将滚齿、插齿、磨齿和齿轮检测于一体，只需更换切削头，就可实现相应的齿轮加工功能，同时还可以对加工过程中的齿轮进行检测，以决定加工用量。1.4.6环保化如干切削工艺的采用，由于无切削液，避免了油液污染空气和环境，符合环保要求，同时工件不受油污污染，工件干净，属于无污染的新工艺，且可节省大量的能量，也符合环保的要求。1.4.7新工艺的不断涌现1.4.8满足齿轮齿条加工专业化、个性化的要求主要表现在两个方面：一，操作界面友善，基于Windows的图形化操作界面为齿轮齿条加工时大量的参数输入提供了友善的界面，并能以齿轮齿条加工工艺数据库为依托，提供在线帮助，或提供优化的工艺参数。二，具有丰富的自动编程功能，能根据操作界面所提供的数据自动生成数控代码，供数控系统驱动伺服系统工作。32精密齿条的介绍2.1精密齿条的定义精密齿条是针对齿条的精度而言，精密齿条即高精度，DIN达6级以上的高精度齿条。精密齿条传动是大机床领域最重要的传动方法。随着大型镗铣床，龙门机床的发展，精密齿条的需求也越来越高。精密齿条以其高精度，高转速的优势成为顾客购买的最重要的原因，精密齿条也以其自身不可替代的优越性成为机械传动领域中的传动先锋。2.2精密齿条的特征精度精密齿条要求达到DIN6级精度以上运动速速120m/min-150m/min负载15吨-20吨模数0.5M-14M长度500mm；1000mm材料45钢压力角20齿型加工直齿齿端加工齿面精铣；齿面研磨热处理齿面高频热处理；调质热处理精密齿条精度误差为0.003mm2.3精密直齿条的技术参数齿条材料：45钢齿面硬度：4550HRC（高频表面淬）精密齿条法向模数：4直齿（=0）：M3;M5;M6；M8；M10；M12；M14；M15；M16斜齿（=193142）：M3；M5；M6；M8；M10；M12；M14；M15；M16螺旋角：左旋20；右旋20齿形：标准齿型（=15；20；25）修缘齿型（=15；20；25）齿条长度：500mm；1000mm；齿条宽度：500mm表面粗糙度：Ra0.82.4精密齿条的优势长距离可无限接长，长距离运作高精度精度达到DIN6大负载可承载15至20吨的重物高运动速速速速范围达11m/s长寿命齿条耐磨性能优越，使用寿命长低摩擦超低的摩擦设计不产生发热现象或部件磨损高标准符合欧洲最新安全标准，质量有保证可设计可根据客户要求设计制作齿条多外观有方形圆形外观，容易整合2.5精密齿条的应用精密齿轮齿条应用于重负载、高精度、高刚性、高速度、长行程之CNC工具机、铣床、钻床、车床、加工中心、切割机械、木工机械、焊接机械、石材机械、工厂自动化快速移栽机构、机器人手臂抓取机构、石材机械等。53齿条的处理过程3.1齿条毛坯材料的选择齿条材料的选择是保证齿条质量的关键，一般要求是：（1）具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到更好的表面光洁度和较小的残余，对刀具磨损较小。（2）抗拉强度一般不低于588mpa。（3）有良好的热处理工艺性，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证齿条的耐磨性和尺寸的稳定性。(4)材料硬度均匀，金相组织符合标准，常用的材料有：常用T10A、T12A、45、9Mn2V、CrWMn等，其中45号钢有较好的工艺性和稳定性，优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。齿条的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。零件材料用的是45号钢，该工件在工作时主要是轴向进给力，受的力小，该零件属于传动件,在工作中处于被动状态它是机床的主要传动部件。工作时间长，要求精度高。所以硬度和耐磨性要好，固毛坯采用锻造，以增加工件的综合工艺性。因为齿条是最常用的传动件，要求有一定的强度，该零件的材料为45号钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂。零件的形状并不复杂，因此毛坯形状不以与零件的形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻齿。常用的齿条材料及其力学性能力学性能材料牌号热处理硬度强度极限b（MPa）屈服极限s（MPa）疲劳极限-1（MPa）极限循环次数N035正火调质150180HB190230HB5006503203502402706优质碳素钢45正火调质170200HB220250HB61070075090036045026030032036010续表整体淬火4045HRC1000750430450(34)*107表面淬火4045HRC750450320360(68)*10735SiMn调质200260HB750500380调质250280HB9001000800450500107整体淬火4050HRC1400160010001100550650(46)*10740Cr42SiMn40MnB表面淬火5055HRC1000850500(68)*10720Cr20SiMn20MnB渗碳淬火5662HRC800650420(915)*10718CrMnTi20MnVB渗碳淬火5662HRC1150950550合金钢12NiCr渗碳淬火5662HRC950500550(915)*107ZG35ZG45ZG55正火140176HB160210HB180210HB500550600300320350230240260铸钢HT200HT300170230HB190250HB200300100120130150铸铁QT400QT600正火156200HB200270HB4006003004202002202401077260塑料Mc尼龙20HB9060夹布胶木30400HB851003.2热处理的技术要求锻造件经划线可确定余量是否满足调质余量的要求，铣两端面后，划线钻中心孔上，车床车两节外圆划中间两节中心架外圆端面线齿部平面线，亦身线，铣方身，齿部平面和R后，可进行超声波深测，然后钻孔，修去锐角后进行热处理调质。精加工及除应力回火工件调质后需要经过校正，取下尾部式样做机械性能实验，划线检查曲度重划线钻中心孔，在工件上安放，经过计算的配重块，上车车三节中，架外圆后在车两节外圆(留余量)，以孔为基准划各齿中心线，齿深留4mm的余量，留余量镗孔和圆弧，回火消除应力。在车床上以两顶尖孔为基准，检查回火后齿条剩余变形情况，测出最大弯曲变形量，根据工件所剩余量确定调整中心的方向及数值。划线钻中心孔，工件加工在磨床上，粗磨外圆将测磨削用量，以免弯曲，划出齿身及齿部平面线，严格控制磨削用量。热处理是提高金属材料的使用性能，发挥材料的性能潜力，以及改善材料的工艺性能，更好的满足机械加工的重要工艺方法。热处理实际要求是热处理工艺质量的检验依据，是工件经过热处理后应达到的性能各指标，主要包括最终热处理方法，硬度和其他力学性能指标以及对工件的组织，变形量，局部热处理要求等内容。热处理技术要求也是机械图样的重要内容之一，应在图样上以文字，数字或者专业代号等形式标注出来。对于力学性能要求较高的重要零件，一般要标注强度和韧性等指标要求，甚至标注重金组织要求，对于需要表面热处理的零件，应在零件图样中标注硬化层的深度和硬度值范围，并对需要热处理的表面用粗点画线框出。在零件的制造流程中，合理安排热处理工序的位置对提高机械加工的质量和效率和对保证零件的使用性能具有重要意义。按照目的和位置的不同，热处理工艺分为预先热处理和最终热处理工序包括退火、正火和调质等一般安排在毛坯生产之后，切削加工之前，退火、正火的工序位置工艺路线；下料锻造正火（或对火）粗加工调质精加工等，最终热处理的工序8位置，它包括淬火，回火（低温、中温）表面淬火，渗碳和渗氮等。齿条材料（45钢）的热处理工艺路线如下；正下料锻造正火机械加工高频淬火、低温回火模削防锈处理齿条的常用热处理及化学处理名称标注举例处理概况使用目的续表退火Th将钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后缓慢冷却（1）消除前道工序所产生的内应力（2）提高塑性和韧性（3）细化晶粒均匀组织，提高钢材的力学性能呢（4）为以后热处理做准备淬火C62（淬火后，回火至6065HRC)Y35(油冷淬火后，回火至3040HRC)将钢加热到一定温度以上，保温一定时间在冷却剂（水、油或盐水）中急速冷却（1）提高硬度和强度（2）提高耐磨性表面淬火H54（火焰淬火后，回火至5258HRC)G52（高频淬火后，回火至5055HRC)用火焰或高频电流将钢件表面迅速加热至临界温度以上，急速冷却零件表面具有高的强度，而体心部分具有一定的韧性。使齿条表面紧挨莫有能承受冲击载荷渗碳淬火S0.5C59（渗碳层深度0.5mm，淬火至5062HRC）在渗碳剂中加热至900950，停留一段时间，然后淬火及回火（1）提高零件表面的硬度和耐磨性（2）提高材料的疲劳极限强度（3）轮齿体心具有一定的韧性调质T235（硬度220256HB）淬火后，在450650作高温回火可以完全消除内应力，并获得较高的综合机械性能将钢加热到临界温度以上，保温一定时间，从（1）细化晶粒，提高强度和韧性9正火Z炉中取出，在空气中冷却（2）对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终处理（3）能改善低碳钢的切削性能（4）含碳钢小于5%的钢件，常用正火代退火3.3齿条材料热处理的工艺分析（1）正火，为了消除毛坯锻造后的内应力，降低硬度以改善切削加工性，同时可以细化晶粒，均匀组织，为后面的热处理做好组织准备。加热温度为85010，在盐浴中保温1.5-2h后空冷，采用盐浴（成分为70%Nacl+30%Bacl2）作为加热介质的目的是为了提高加热速度，减小变形，防止表面氧化和脱碳现象。（2）整体淬火、低温回火。主要目的是为了获得回火马氏体，保证硬度要求，淬火加热温度为81010,在盐浴中保温10-12min后，采取先在水（或盐水溶液）中冷却5-7s后再转入油中继续冷却的双液火方式，以减小变形，低温回火采取在180-200的盐浴炉中温（1.5-2h）然后空冷的工艺。（3）牙部高频淬火，低温回火，主要目的是为了进一步提高牙部的硬度和耐磨性。高频淬火的加热温度为860-900加热10-13s后水冷低温回火工艺同上。（4）防锈处理，使表面形成致密氧化层的表面处理工艺致密的氧化层可以保护钢件内部不受氧化，起防锈作用。104齿条的加工过程4.1齿条加工方法的介绍由于齿条细而长，精度高，故在齿形加工之前，必须注意毛培精度。使其基准面的平行度不垂直度和垂直度达到设计要求，故需要对毛培进行粗磨、精磨、热处理和充分人工时效处理。加工齿条方法的选择：根据淬火齿条的硬度，一般要加工齿面可用两种方法得到。一种是齿条毛培淬火后直接模削齿形的方法，另一种齿条毛培为淬火之前，将齿条铣加工之后，在进行淬火。由于齿条精度要求较高，用后一种方法加工的齿条很难保证要求的精度，更不用说淬火后的变形引起的精度的降低。所以应采用前一种加工方法，即模削齿形的加工方法。4.2磨削齿形的加工方式有（1）单齿双面加工（2）多齿多面加工（3）单齿多根加工（4）多齿多根加工4.3磨削用量及砂轮选择（1）磨削用量的确定磨削分粗磨、半精磨和精磨。粗磨时，每次吃刀深为0.2MM。为减少分齿时间，粗磨时第一齿磨至留有0.1MM的情磨余量深度，然后分齿磨第二齿。加工中允许修正砂轮。半精磨时，每次吃刀深0.07MM，精磨时每次吃刀深0.03MM。半精磨、精磨11时必须一次连续磨出，一次完成砂轮修整。选择砂轮为白色氧化铝，粒度为150180,硬度为R1R3。研磨级精度累计误差0.022mm/300mm（任意300mm）。（2）砂轮的选择原则磨齿机工作时使用的工具是砂轮。选用的砂轮是否恰当，对磨齿的精度和生产率有很大的影响。砂轮是用结合剂把许多砂粒粘结在一起焙烧而成的。磨削时，它工作表面的每一个砂粒就相当于一把小刀，从工件上切下极微的切屑。砂轮的特性主要有：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状及尺寸。下面就从砂轮的特性方面来介绍砂轮的选用原则。磨料磨料就是砂粒的材料，常见的磨料可分为刚玉系及碳化硅系两大系。下面是几种磨料的性质及其使用场合。棕刚玉（代号GZ）：这种磨料的颜色是棕褐色，用它制造的陶瓷结合剂砂轮的颜色通常呈蓝色或浅蓝色。棕刚玉的硬度高、韧性大、适用性广、价格便宜，广泛用来磨削各种抗张强度较高的金属。如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等。白刚玉（代号GB）：这种磨料是白色的，用它制造的陶瓷结合剂砂轮的颜色也是白色的（加油染色剂的除外）。白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低。在磨削是，磨粒容易碎裂。因此，磨削热量小，适宜磨削淬火钢、高碳钢、高速钢以及薄壁零件等。单晶刚玉（代号GD）：它的颜色因含杂质不同而呈黄色和白色，用它制造的陶瓷结合剂砂轮的颜色也是这样。单晶刚玉的成分和白刚玉是一样的。但是，它的颗粒基本上是单晶体，锋利多棱。再制造过程中，单晶刚玉不像棕刚玉和白刚玉那样经过机械粉碎。所以，磨粒的内部没有伤痕和残留应力，因而韧性高，在磨削时具有较高的抗破碎性。用单晶刚玉砂轮磨削不锈钢、高钒钢、高速钢等韧性较大，硬度较高的材料时，能比其它磨料的砂轮获得较好的效果。铬刚玉（代号GG）：它是在白刚玉的成分里加一些氧化铬做成的，磨料及用它制成的陶瓷结合剂砂轮均具有玫瑰红的颜色。铬刚玉的硬度与白刚玉的相近，而韧性则比白刚玉高。用它磨削韧性大的钢材时，效率比白刚玉高，砂轮的耐用度以及磨削表面光洁度也好。碳化硅系磨料主要有黑碳化硅（代号TH）及绿碳化硅（代号TL）的硬度比刚玉的高，韧性则较低，常用来磨硬而脆的材料，如铸铁硬质合金等。粒度粒度是指磨料颗粒的尺寸，用号数表示的磨粒和磨粉，数目愈大，颗粒尺寸愈小。用W表示的微粉则相反，数目愈大，颗粒尺寸愈大。当工件的磨削余量12大，要求切削效率高，而工件表面质量要求不高时，可选择粒度较粗的砂轮。反之，对于磨削余量小，光洁度要求高的零件，则应该用粒度较细的砂轮。硬度砂轮的硬度是指它表面的砂粒在外力的作用下脱落的难易程度。即砂粒容易脱落的的砂轮，称它的硬度低。反之，砂轮不易脱落的砂轮，它的硬度较高。所以，它和磨粒本身的硬度不是一回事，必须注意区别清楚。选择砂轮硬度的原则：加工软材料时，要选较硬的砂轮；加工硬材料时，要用较软的砂轮。这是因为软材料容易磨削，砂轮工作表面的磨粒不易磨钝，为了不使砂轮上的砂粒在未磨钝前就脱落，砂轮就要选硬一些。而工件材料硬时，砂轮容易磨钝，这是为了保护砂轮的切削性能和不烧伤工件，需要使磨钝的砂粒尽快脱落而突出新的锋利的砂粒。结合剂就是把砂粒粘结在一起形成砂轮的材料。目前磨齿机上用的砂轮的结合剂，基本上都是陶瓷结合剂（代号A）。这是一种无机结合剂，它的性能稳定，能耐水耐热而不变质，能适应各种冷却液磨削，也可干磨，而且价格低。陶瓷结合剂的缺点是刚性大，没有弹性，容易破裂，所以不能经受剧烈震动。一般陶瓷结合剂只能在35米/秒以内的速度使用。再高的速度，需要用特殊的陶瓷结合剂。组织这是指砂轮中磨粒、结合剂的松紧程度，也就是指砂轮中磨粒，结合剂和气孔三者之间的体积关系。一般来说，紧密组织的砂轮适用于磨削精度较高和砂轮对工件压力大的情况，中等组织的砂轮进行一般的磨削，松组织的砂轮则适用于接触面较大及材料较软的工件，以及砂轮对工件压力较小的情况。形状和尺寸砂轮的形状和尺寸规格很多，磨齿机上常用的砂轮形状有下面几种，它们的尺寸则应按机床规格确定。平形砂轮（代号P）:蜗杆砂轮型磨齿机就是用这种砂轮，在它的圆柱面上修出蜗杆形状来。双斜边砂轮（代号PSX）：锥面砂轮磨齿机都使用这种砂轮。蝶形砂轮，它又分成三号。蝶形一号砂轮（代号D1）用于大平面砂轮磨齿机，蝶形三号（代号D3）则用于蝶形双砂轮磨齿机。砂轮规格的标注法砂轮规格的标注顺序为：磨料粒度硬度结合剂砂轮名称代号尺寸。而尺寸的标注顺序为：外径厚度内径。组织号一般不标注。（3）磨齿机使用的砂轮的选择几种砂轮磨齿机的砂轮选择如下：13磨削方式代表性机床齿轮模数使用的砂轮成形砂轮型Y75505862GB60*80*ZR12A416GB46*60*R13AD3GB/GG展成法蝶形双砂轮型MAAGY7032Y70160212GB46*60*R3ZR1AD3GB/GG续表锥面砂轮型Y7131Y7132柯尔勃1.56GB60*80*ZR2Z1PSX1GB/GGGB46*60*R23AD1GB/GG大平面砂轮型Y7125Y74325892A212GB80*150*R23AD1GB/GG展成法蜗杆砂轮型Y7215Y7129K58321.2520.510.30.40.10.3GB120*150*ZR2APGB180*W40ZR2APGBW40Z1APGBW20W28Z1AP注：选择不同型号的砂轮磨齿机加工齿条时砂轮磨削补偿量的确定一般应根据齿条的精度要求和工人师傅的经验来确定。4.4磨削时注意事项1、精磨前必须提前启动机床，砂轮空转半小时，使主轴升温，伸长达到较稳定状态，以免加工中引起变化而影响精度。2、精磨时必须一次修整砂轮，一气哈成，中间不得间隙，以免影响齿距精度。另外在精磨时，在齿面上涂以龙胆紫色，以便观察两齿侧是否同时磨出，这样才能保证精度。3、精磨时，磨削每个齿时无进刀运动，手动夹具上下走刀次数必需相同，因为14走刀次数不同亦会影响精度。4.5齿条加工工艺方案的确定在齿条加工工艺方案的确定过程中，根据该齿条的材料、抗拉强度，齿形精度等要求，首先就整体工艺方案及齿形加工方法进行了多方面的分析比较。通过对材料抗拉强度，冲击等要求的分析，认为传统的单独加工试棒与母材一起调质的方法获取的强度参数及冲击韧性参数，因零件的外形差异大而不能反映母材处理后的实际抗拉强度及冲击韧性指标。所以采取了加长母材，在母材上直接截取试棒套料，并在试棒的不同部位取样试验，很真实地反映了母材的抗拉强度及冲击韧等指标。根据材料的热处理性能较好，但零件属细长件，变形大等特点，确定先粗加工后热处理调质，然后再粗加工齿形的方法。齿形粗加工后除应力校直，有效地控制了变形，并且对齿形部位的强度指标没有影响，具体的工艺过程如下:锻坯粗加工超声波探伤调质半精加工齿形粗加工除应力半精磨半精磨外形精磨外形半精磨齿形精磨齿形。4.6齿条的淬火我国所试制的三坐标测量机上作为三运动方向传动用的齿条与六级小齿轮相啮合，小齿轮齿部经局部淬火，硬度为5055HRC，故与其啮合的齿条精度要求为7级，齿条材料为45钢，经淬火，硬度为4550HRC。齿条的材料：45钢热处理：淬火45HRC模数m0.8齿数Z100压力角20精度等级7Dc齿距极限偏差0.008齿距极限累积误差t0.056齿形公差j0.012全长上圆棒到基面的最大差Ln0.035由于齿条齿部要求淬硬，齿数较多，齿条的长度较长，精度又较高，根据齿条15的精度及其技术要求和精密齿条的淬硬齿条的加工方法，因此选用局部淬火的方法。4.7齿条的精加工过程4.7.1齿条半成品的订制锻件加工，外形尺寸为66*66*1050mm，公差为0.5mm，退火粗铣外形，61.5*62*1050mm，超声波探伤调质T235精铣外形:61*61.5*1020mm高温时效处理温度要求240260度精磨外形:60.5*61按图纸要求制齿，要求为：顶面为基准齿深加深0.4mm，要求齿距误差0.1mm以内，齿面光洁度Ra3.24.7.2半成品的检验检验总长每节齿距误差要求：总长每节齿距误差为0.02mm总长累积齿距误差要求：总长累积齿距误差不超过0.2mm底面在1000mm方向直线度要求：底面在1000mm方向直线度为0.2顶面在1000mm方向直线度要求：顶面在1000mm方向直线度为0.2两侧面在1000mm方向直线度要求：两侧面在1000mm方向直线度0.2硬度HB2202404.7.3倒角按倒角尺寸为0.02mm进行倒角要求：倒角均匀美观，齿条表面不许划伤在立式加工中心加工，保证尺寸精度，行位公差精度要求：按照外形余量进行加工，孔口倒角均匀美观，不许有波纹4.7.4热处理16齿面中频淬火要求：齿面硬度为HRC5052，淬火硬层深度23mm回火4.7.5较直及稳定齿条校直要求：两侧面直线度0.15mm以内校直后进行高温稳定时效处理要求：温度要求240260度4.7.6检测检测总长每节齿距误差要求：总长每节齿距误差0.02mm总长累积齿距误差要求：总长累积齿距误差0.2mm底面在1000mm方向的直线度要求：底面在1000mm方向的直线度0.2顶面在1000mm方向的直线度要求：顶面在1000mm方向的直线度0.2两侧面在1000mm方向的直线度要求：两侧面在1000mm方向的直线度0.2硬度为HB2202404.7.7粗磨齿条外形清洗工作1，用石油将齿条打磨毛刺，及磕碰的划伤高点2，工作台清理干净将一侧面摆放在磁力盘上，磨平上表面将齿条侧翻，加工小表面，磨至60.2mm保证平行度0.02mm将磨光侧面靠沿固定钳口，两端垫等高垫铁，活动钳口与工件之间加圆柱销加紧磨另一侧面。要求：每次进给量不大于0.02mm，磨平即可，平行度垂直度均0.02mm，光洁度：Ra1.6注意事项：本工序为粗磨加工，磨削过程中要求砂轮经常进行修整以保证砂轮锋利，并且冷却液要充分冲在磨削区，保证齿条在磨削加工过程不出现磨削变形。4.7.8精磨齿条外形磨成后检测磨削面与侧面垂直度，合格后将工件以一侧面为基准摆放在磁力盘上，磨齿顶面，磨至60.3mm注意事项：本工序为粗磨加工，磨削过程中要求砂轮经常进行修整以保证砂轮锋利，并且冷却液要充分冲在磨削区，保证齿条在磨削加工过程不出现磨削变形。174.7.9检测检测底面平面度，将齿条摆放在大理石平台上，底面向上，用推表方式实测平面度。检测侧面的平面度及侧面在100mm方向的直线度，将齿条摆放在大理石平台上，底面向上，用推表方式实测平面度。检测侧面与底面的垂直度。检测两侧面的平行度，顶面与底面的平行度，将齿条摆放在大理石平台上，推动齿条，用千分表测量。检测外形尺寸，使用千分尺测量，记录尺寸。4.7.10粗磨齿形清理工作台1，用油石清毛刺2，用毛刷清理，灰尘及毛刺3，用擦试纸清洁工作台齿条定位，齿条靠在磁力盘定位板侧面磨床磁力盘上磁对刀调用程序粗磨齿条，采用深切缓进加工方式进行粗磨加工砂轮直径：450mm，磨削线速度18.8m/min，主轴转速：800r/min4.7.11检测用三坐标测量仪检查齿距误差测齿面余量，每间隔5个齿抽值4.7.12稳定化时效处理低温回火稳定处理160：升温两小时，保温8小时，降温2小时，共计12小时，以消除工件的内应力稳定尺寸。要求：齿条平放在平板垫盘上（垫盘要求大而且平），工件间保持一定距离，以保证均匀受热。184.7.13检测检测齿条外形变形量：齿条放在大理石平台，用百分表推表方式测量。检查齿距误差：使用三坐标测量仪检测齿距变化。1）、在第一个齿槽内的第一个齿面内以Z=54采两点作一条直线，在另一齿面上以Z=54采两点作另一条直线。2）、沿Y轴方向将这两条直线以18.85的距离阵列49个，得到一百条直线。3）、依次用一个槽内的两条直线，构造一个中分线。4）、评价相邻两条构造线的二维距离，即得到相邻齿距误差fp5）、评价若干个构造线的二维距离，即得到累积齿距误差F/pk4.7.14精磨外形清理工作1）、用油石将齿条打磨毛刺，及磕碰的划伤高点。2）、工作台清理工作将一侧面摆放在磁力盘上，磨平上表面。将齿条侧翻，加工侧面，磨至60.00mm，保证平行度0.02mm将磨光的侧面靠沿固定钳口，两端垫等高垫铁，活动钳口与工件之间的圆柱销，加紧将另一侧面磨平。要求每次进给量不大于0.02mm并保证充分冷却。磨成后检查磨削面与侧面的垂直度，合格后将工件以一侧面为基面摆放在磁力盘上，磨削齿顶面，磨至60.00mm4.7.15检测将齿条放在大理石平台上，用百分表推表方式检测齿条平行度。用三坐标测量仪检测齿条垂直度，两侧面的垂直度检测：分别在地面和一侧面内打八点作为两个平面，评价两侧面的垂直度。4.7.16精磨齿工件以一侧面为基准面吸在磁盘上，在另一侧面拉表，找正工件全长在5um以内吸牢。对刀19调用程序精磨齿条精磨砂轮Z轴方向进刀0.01mm锁定进给，Y轴方向进给量按照使用检棒实测值换算后余量进行最终加工。砂轮直径：450mm磨削线速度：18.8m/min主轴转速：800r/min4.7.17总检检测齿条外形变形量，齿条放在大理石平台上，用百分表推表方式检测。三坐标检测1擦拭工作台2工件放入机器工作范围内3将齿条以一侧面为基准面，侧面为Y轴，端面找坐标原点，建坐标系4两侧面垂直度检测：分别在底面和一侧面内打八点作两平面，评价两侧面的垂直度。5测齿距误差及累积误差1）、在第一个齿槽内的第一个齿面内以Z=54采两点作一条直线，在另一齿面上以Z=54采两点作另一条直线。2）、沿Y轴方向将这两条直线以18.85的距离阵列49个，得到一百条直线。3）、依次用一个槽内的两条直线，构造一个中分线。4）、评价相邻两条构造线的二维距离，即得到相邻齿距误差fp5）、评价若干个构造线的二维距离，即得到累积齿距误差F/pk6齿廓形状偏差Ff1）、在第一个齿槽内的第一个齿面内以Z=57和Z=51各采两点，共四点，在两个齿面上各打六点作两平面。2）、沿Y轴方向将这两侧面和八点以18.85的距离阵列49个3）、以一个齿槽内的两个平面构造出一个中分对称面4）、分别评价每个齿槽内的Z=57的四点到构造中分面的二维距离，再评价每个齿槽内的Z=51的四点到构造中分面的二维距离5）、在整个齿条上最大超前差值的最后超后差值的绝对值之和即为齿廓形状的偏差Ff。7齿侧线角度偏差FH20（1）在第一个齿槽内的第一个齿面内以Z=54采两点，在另一个齿面上同样以Z=54采两点。（2）沿Y轴方向将这四点以18.85的距离阵列49个（3）分别评价同一齿面上的两点到相对应的齿槽中分对称面的距离。（4）同一齿面上的两