《机械制造技术》-任务七

7.1项目任务书下一页返回7.1项目任务书上一页返回7.2齿轮加工的相关知识7.2.1圆柱齿轮的功用和结构特点１.圆柱齿轮的功用齿轮在机械传动中主要是实现动力传递以及转速改变，具有传动比准确、传动力大、效率高、结构紧凑、可靠性好等特点，在各种机器、汽车、仪器仪表中应用广泛。２.圆柱齿轮的结构特点根据齿轮结构特点的不同，齿轮有多种分类方法。①按齿圈的数量分为单联齿轮、多联齿轮、三联齿轮，如图７－１所示。下一页返回7.2齿轮加工的相关知识7.2.2圆柱齿轮的技术要求１.齿轮传动精度机械产品的工作性能、承载能力、使用寿命及工作精度等，均与齿轮的质量有着密切的关系。根据齿轮的使用条件，齿轮制造须满足以下几方面的要求：①运动精度。②工作平稳性。③接触精度。２.齿侧间隙齿侧间隙是一对相互啮合的齿轮在非工作齿面间留有的一定间隙，可用于贮存润滑油，使齿面工作时减少磨损；同时可以补偿因热变形、弹性变形、加工误差和安装误差等引起的齿侧间隙减小，防止齿轮卡死。下一页返回上一页7.2齿轮加工的相关知识7.2.3齿轮常用的材料、毛坯及热处理１.齿轮常用的材料齿轮的材料种类很多，对于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮，常用４５号钢制作，经调质或正火后改善金相组织和加工性能；对于中速、中载及精度较高的齿轮常用中碳合金钢，；铸铁、非金属材料用于一些轻载的或非传力齿轮。２.齿轮毛坯齿轮的毛坯要根据齿轮的材料、结构形式、大小和生产批量等因素来选择，主要有棒料、锻件和铸件。上一页下一页返回7.2齿轮加工的相关知识３.齿轮的热处理齿轮加工中根据不同的目的，一般安排两种热处理工序：①毛坯热处理。②齿面热处理。上一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备7.3.1成形加工１.成形加工原理２.成形刀具常用的成形齿轮刀具有盘形铣刀和指状铣刀，如图７－２所示。7.3.2滚齿加工１.滚齿加工工艺特点及应用滚齿加工是齿形加工中应用比较广、效率较高的一种加工方法。滚齿加工方法在工艺上具有以下特点：①加工精度高。②滚齿加工适应范围广。③生产效率高。④通用性好。下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备２.滚齿原理滚齿加工原理是展成法，滚齿加工相当于一对交错轴斜齿轮在啮合传动。如图７－３所示是用齿轮滚刀加工齿轮的原理图。３.滚齿机图７－４（a）所示为Y3150E型滚齿机床外形图。滚刀安装在刀架上，刀架可沿着立柱的垂直导轨上下移动，工件则安装在心轴上。如图７－４（b）所示，滚齿时滚齿机必须有滚刀的旋转运动B11（主运动）、工件的旋转运动B112、垂直进给运动A2（进给运动）等。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备４.齿轮滚刀如图７－５所示，有整体式和镶嵌式，中小模数的滚刀一般做成整体式。５.滚刀的安装7.3.3插齿加工１.插齿的工艺特点及应用范围相对于滚齿加工，插齿加工具有以下工艺特点：①插齿的齿形精度比滚齿高。②齿面的粗糙度比滚齿小。③运动精度比滚齿差。④生产效率比滚齿低。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备２.插齿原理插齿利用的是展成法原理，插齿的加工过程模拟了一对平行轴直齿圆柱齿轮的啮合过程，插齿刀实质上是一个端面磨有前角、齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮，也称为产形齿轮。插齿刀的模数和压力角与被加工齿轮的相等。３.插床图７－８所示为Y5132型插齿机。插齿刀安装在刀轴上，在刀架的带动下做上下往复运动和回转运动；工件装在工作台心轴上做回转运动，同时随工作台水平摆动实现让刀。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备插齿加工时，机床必须具备以下运动：①展成运动。②切削加工的主运动。③径向进给运动。④让刀运动。４.插齿刀插齿刀按其外形分为盘形、碗形、筒形和锥柄４种，如图７－９所示。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备7.3.4剃齿加工简介１.剃齿加工工艺特点及应用剃齿是利用展成原理加工齿轮的一种精加工方法，剃齿常用于未淬火圆柱齿轮滚齿或插齿后的精加工，是软齿面齿轮的精加工中应用最广泛的方法之一。２.剃齿原理如图７－１０所示，剃齿是利用一对螺旋角不等的螺旋齿轮啮合时齿面产生相对滑移的原理，使剃齿刀从被加工齿轮的齿面上剃去一层很薄金属的精加工方法。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备３.剃齿刀剃齿刀实质是一个沿齿向开了很多刀槽的高精度螺旋齿轮，如图７－１１（a）所示。图７－１１（b）为盘形剃齿刀，用于直齿、斜齿圆柱齿轮，图７－１１（c）为蜗轮剃齿刀，此种刀具加工困难，只在加工精密蜗轮时采用。7.3.5珩齿加工简介１.珩磨加工的工艺特点及应用珩齿与剃齿同属齿轮自由啮合，修正齿轮的切向误差有限，应该在珩磨前的齿面加工中尽可能采用滚齿来提高齿轮的运动精度。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备２.珩齿原理如图７－１２所示，珩齿是齿轮热处理后光整加工的一种方法，其加工原理与剃齿相似。7.3.6磨齿加工简介１.磨齿加工的特点及应用磨齿加工采用的是强制啮合的方式，对磨前齿轮误差或热处理产生的变形修正能力强，多用于高精度的硬齿面齿轮的精加工。磨齿加工可以加工表面硬度很高的齿轮，但是磨齿加工的效率低，机床复杂，调整困难，故加工成本较高，主要用于齿轮精度要求很高的场合。上一页下一页返回7.3齿轮加工常用的方法及装备２.磨齿加工原理磨齿机通常分为成形砂轮磨齿和展成法磨齿，成形法磨齿机应用较少，一般都采用展成法来磨削齿面。用展成法原理加工齿轮的磨齿机根据工作方式不同，又可分为连续磨削和单齿分度两种。（１）连续磨削（２）单齿分度7.3.7齿形加工方案齿形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。表７－３列出了齿形加工方案所能达到的精度及适用范围。上一页返回7.4常用的装夹方式7.4.1滚齿、插齿装夹方式滚齿、插齿加工通常用端面及内孔定位的方式进行安装，如图７－１６所示，工件以孔作为定心、以端面作为支承，定心心轴装在铸铁底座的钢套上，用螺母压紧。为了适应加工不同尺寸的工件，底座可以安装不同规格的心轴，还有可胀心轴和花键心轴等。7.4.2剃齿、珩齿装夹方式剃齿、珩齿加工齿轮时，齿坯一般采用心轴的形式进行装夹，如图７－１７所示。下一页返回7.4常用的装夹方式7.4.3齿轮轴的装夹加工齿轮轴时，一般采用双顶尖方式或是一夹一顶的形式。如图７－１８所示的为双顶尖装夹方式，采用鸡心夹头拨动，也可以把下顶尖改为三爪卡盘或弹簧夹头。上一页返回7.5齿轮零件的加工实践加工如图７－１９所示齿轮，材料为40Cr，精度为6-5-5MP，大批量生产。7.5.1确定加工方案、选择加工设备及工装设备１.技术要求（１）精度分析（２）齿坯基准面精度（３）表面粗糙度２.确定加工方案、选择加工设备及工装设备齿坯加工方案的选择主要与齿轮的材质、热处理、齿轮结构、精度要求、生产批量和生产环境等因素有关。齿轮加工可分两大部分：轮体部分和齿圈部分。下一页返回7.5齿轮零件的加工实践7.5.2划分加工阶段齿轮加工工序大致可划分为以下几个阶段：①齿轮毛坯的形成：由于生产批量较大，为提高生产率，采用锻件作为毛坯。②粗加工：主要切除较多的余量。③半精加工：车、滚、插齿面，为精加工做好准备。④热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频淬火等。⑤精加工：精修基准、精加工齿面，最终达到精度要求。上一页下一页返回7.5齿轮零件的加工实践7.5.3制定加工工艺过程１.选择定位基准齿轮加工时，定位基准的选择应符合基准重合的原则，尽可能选择与装配基准、测量基准一致，同时在齿轮加工的整个过程中（如滚齿、剃齿、珩齿加工等）应选用同一定位基准，以保持基准统一。２.热处理工序安排为了消除毛坯锻造和粗加工中造成的残余应力，改善齿轮材料的内部金相组织，提高切削加工性能，在齿轮毛坯加工前后（铸件安排在粗加工前，棒料则安排在粗加工后）安排预先热处理，通常进行正火、调质处理。上一页下一页返回7.5齿轮零件的加工实践３.加工工序安排加工顺序的安排同样要遵循：先粗后精、先主后次等原则。轮齿的粗、精加工都安排在齿圈的半、精加工之后，以提高齿轮的加工精度。４.确定工序尺寸５.选择加工设备６.填写工艺过程卡片根据分析最终拟订齿轮加工工艺过程见表７－４。上一页返回7.6拓展知识———齿形精度检测方法１.公法线千分尺如图7-20(a)所示，公法线千分尺是一种计量器具，用于测量模数在0.5mm以上的外啮合直齿、斜齿圆柱齿轮的公法线长度、公法线长度变动量以及公法线长度偏差，也可以用于测量工件特殊部位的尺寸，如肋、键、翅、成形刀具的刃、弦齿等厚度。２.齿厚游标尺齿厚游标尺如图７－２１（ａ）所示，是专门用于测量齿轮齿厚的工具。返回思考题1简述齿轮的结构特点和功用。2.简述齿轮材料的种类、形式及热处理方法。3.圆柱齿轮有哪些技术要求和精度指标？它们对传动质量和加工工艺有些什么影响？4.简述滚齿加工、插齿加工的原理、工艺特点、适用的场合。5.比较剃齿、珩齿的加工原理、工艺特点的异同点？6.简述磨齿加工的方法及其工艺特点。7.不同精度的齿轮，如何选择加工方案？8.滚齿、插齿加工时夹具的结构有什么特点？返回图７－１齿轮分类返回图７－２圆柱齿轮的成形加工返回图７－３滚齿加工原理返回图７－４滚齿机外形及传动示意图返回图７－５齿轮滚刀返回图７－８插齿机与传动系统返回图７－９插齿刀返回图７－１０剃齿原理返回图７－１１剃齿刀返回图７－１２珩齿加工返回图７－１３珩磨轮返回表７－３