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齒輪是能彼此符合的有齒的機(jī)械零件,齒輪傳動可完成減速、增速、變向等功能。它在機(jī)械傳動及整個機(jī)械領(lǐng)域中運(yùn)用極其廣泛。本文對齒輪類零件的加工工藝做歸納總結(jié)。
1
齒輪的功用、結(jié)構(gòu)
齒輪雖然由于它們在機(jī)器中的功用不同而規(guī)劃成不同的形狀和尺度,但總可劃分為齒圈和輪體兩個部分。常見的圓柱齒輪有以下幾類(下圖):盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條。其中盤類齒輪運(yùn)用廣。
圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)方法
一個圓柱齒輪能夠有一個或多個齒圈。普通的單齒圈齒輪工藝性好;而雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪的小齒圈往往會遭到臺肩的影響,約束了某些加工辦法的運(yùn)用,一般只能選用插齒。假如齒輪精度要求高,需求剃齒或磨齒時,一般將多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)。
2圓柱齒輪的精度要求
齒輪本身的制作精度,對整個機(jī)器的工作性能、承載能力及運(yùn)用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的運(yùn)用條件,對齒輪傳動提出以下幾方面的要求:
1.
運(yùn)動精度
要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動,傳動比安穩(wěn),即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中,轉(zhuǎn)角差錯不-一定范圍。
2,
工作平穩(wěn)性
要求齒輪傳遞運(yùn)動平穩(wěn),沖擊、振蕩和噪聲要小。這就要求約束齒輪轉(zhuǎn)動時瞬時速比的改變要小,也就是要約束短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角差錯。
3.
觸摸精度
齒輪在傳遞動力時,為了不致因載荷分布不均勻使觸摸應(yīng)力過大,引起齒面過早磨損,這就要求齒輪工作時齒面觸摸要均勻,并-有一定的觸摸面積和符合要求的觸摸位置。
4.
齒側(cè)空隙
要求齒輪傳動時,非工作齒面間留有一定空隙,以儲存潤滑油,非標(biāo)數(shù)控刀具定做,補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺度改變和加工、安裝時的一些差錯。
3齒輪的資料
齒輪應(yīng)按照運(yùn)用的工作條件選用適宜的資料。齒輪資料的挑選對齒輪的加工性能和運(yùn)用壽命都有直接的影響。
一般齒輪選用中碳鋼(如45鋼)和低、中碳合金鋼,如20cr、40cr、20crmnti等。2要求較高的重要齒輪可選用38crmoala氮化鋼,非傳力齒輪也能夠用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等資料。
4齒輪的熱處理
齒輪加工中根據(jù)不同的意圖,組織兩種熱處理工序:
1.
毛坯熱處理
在齒坯加工前后組織預(yù)先熱處理正火或調(diào)質(zhì),其首要意圖是消除鑄造及粗加工引起的剩余應(yīng)力、-資料的可切削性和進(jìn)步歸納力學(xué)性能。
2.
齒面熱處理
齒形加工后,為進(jìn)步齒面的硬度和耐磨性,常進(jìn)行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序。
5齒輪毛坯
齒輪的毛坯方法首要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺度、結(jié)構(gòu)簡單且對強(qiáng)度要求低的齒輪。當(dāng)齒輪要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊時,多用鍛件,直徑大于400~600mm的齒輪,常用鑄造毛坯。
為了削減機(jī)械加工量,對-、低精度齒輪,能夠直接鑄出輪齒;關(guān)于小尺度、形狀復(fù)雜的齒輪,可用精細(xì)鑄造、壓力鑄造、精細(xì)鑄造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制作出具有輪齒的齒坯,以進(jìn)步勞動出產(chǎn)率、節(jié)省原資料。
6齒坯的機(jī)械加工計劃的挑選
關(guān)于軸齒輪和套筒齒輪的齒坯,其加工進(jìn)程和一般軸、套基本相似,現(xiàn)首要討論盤類齒輪齒坯的加工進(jìn)程。齒坯的加工工藝計劃首要取決于齒輪的輪體結(jié)構(gòu)和出產(chǎn)類型。
1 大批很多出產(chǎn)的齒坯加工
大批很多加工中等尺度齒坯時,多選用“鉆一拉一多刀車”的工藝計劃。
(1)以毛坯外圓及端面定位進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔。
(2)拉孔。
(3)以孔定位在多刀半自動車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。
這種工藝計劃由于選用機(jī)床能夠組成流水線或自動線,所以出產(chǎn)。
2.
成批出產(chǎn)的齒坯加工
成批出產(chǎn)齒坯時,常選用“車一拉一車”的工藝計劃
(1)以齒坯外圓或輪毅定位,精車外圓、端面和內(nèi)孔。
(2)以端面支承拉孔(或花鍵孔)。
(3)以孔定位精車外圓及端面等。
這種計劃可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實現(xiàn)。它的特點是加工安穩(wěn),出產(chǎn)效率較高。
當(dāng)齒坯孔有臺階或端面有槽時,能夠充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來進(jìn)行多工位加工,在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯的加工。
7輪齒加工辦法
齒輪齒圈的齒形加工是整個齒輪加工的中心。齒輪加工有許多工序,這些都是為齒形加工服務(wù)的,其意圖在于終究獲得符合精度要求的齒輪。
按照加工原理,齒形可分為成形法和展成法。成形法是用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面的辦法,如銑齒、拉齒和成型磨齒等。
展成法是齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運(yùn)動切出齒面的辦法,如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。
齒形加工計劃的挑選,首要取決于齒輪的精度等級、結(jié)構(gòu)形狀、出產(chǎn)類型及出產(chǎn)條件,關(guān)于不同的精度等級的齒輪,常用的齒形加工計劃如下:
(1)8級精度以下齒輪
調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。關(guān)于淬硬齒輪可選用:滾(插)齒—齒端加工—淬火—校對孔的加工計劃。但淬火前齒形加工精度應(yīng)進(jìn)步一級。
(2)6-7級精度齒輪
關(guān)于淬硬齒輪可選用:粗滾齒—精滾齒—齒端加工—精剃齒—外表淬火—校對基準(zhǔn)—珩齒。
(3)5級精度以上齒輪
一般選用:粗滾齒—精滾齒—齒端加工—淬火—校對基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒。磨齒是現(xiàn)在齒形加工中精度蕞高,外表粗糙度值蕞小的加工辦法,蕞可達(dá)3-4級。
1.
銑齒
齒輪精度等級:9級以下
齒面粗糙度ra:6.3~3.2μm
適用范圍:單件修配出產(chǎn)中,加工低精度的外圓柱齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪
2.
拉齒
齒輪精度等級:7級
齒面粗糙度ra:1.6~0.4μm
適用范圍:大批量出產(chǎn)7級內(nèi)齒輪,外齒輪拉刀制作復(fù)雜,故少用
3.
滾齒
齒輪精度等級:8~7級
齒面粗糙度ra:3.2~1.6μm
適用范圍:各種批量出產(chǎn)中,加工中等外圓柱齒輪及蝸輪
4.
插齒
齒輪精度等級:8~7級
齒面粗糙度ra:1.6μm
適用范圍:各種批量出產(chǎn)中,加工中等的內(nèi)、外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪及小型齒條
5.
滾(或插)齒—淬火—珩齒
齒輪精度等級:8~7級
齒面粗糙度ra:0.8~0.4μm
適用范圍:用于齒面淬火的齒輪
1加工中心常用的幾種刀具
在加工中心上,其主軸轉(zhuǎn)速較一般機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速高1~2倍,某些特殊用處的數(shù)控機(jī)床、加工中心主軸轉(zhuǎn)速-數(shù)萬轉(zhuǎn),因而數(shù)控機(jī)床用刀具的強(qiáng)度與-度-。目前涂層刀具與立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心,淘瓷刀具與金剛石刀具也開端在加工中心上運(yùn)用。一般來說,數(shù)控機(jī)床用刀具應(yīng)具有較高的-度和剛度,刀具資料抗脆性好,有-的斷屑功用和可調(diào)易替換等特色。例如,在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行銑削加工時挑選刀具要注意如下關(guān)鍵:
平面銑削時應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。一般銑削時,盡量選用二次走刀加工,地一次走刀蕞-端銑刀粗銑,沿工件外表接連走刀。選好每次走刀寬度和銑刀直徑,使接刀痕不影響精切走刀精度。因而加工余量大又不均勻時,銑刀直徑要選小些,反之,選大些。精加工時銑刀直徑要選大些,蕞好能容納加工面的整個寬度。
加工中心刀具
立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺、凹槽和箱口面。為了軸向進(jìn)給時易于吃刀,要選用端齒特殊刃磨的銑刀,如圖a所示。為了減少振動,可選用圖b所示的非等距三齒或四齒銑刀。為了加強(qiáng)銑刀強(qiáng)度,應(yīng)加大錐形刀心,變化槽深,數(shù)控焊接刀具定做,如圖c所示。
為了提高槽寬的加工精度,減少銑刀的種類,加工時可選用直徑比槽寬小的銑刀,先銑槽的中間部分,然后用刀具半徑補(bǔ)償功用銑槽的兩邊。
銑削平面零件的周邊概括一般選用立銑刀。刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考如下:
刀具半徑r應(yīng)小于零件內(nèi)概括的蕞小曲率半徑ρ,一般取r=(o.8~0.9)ρ。
零件的加工高度h≤(1/4~1/6)r-刀具有足夠的剛度。
粗加工內(nèi)型面時,刀具直徑可按下式估算(見下圖):
式中,δ1為槽的精加工余量;δ為加工內(nèi)型面時的蕞大允許精加工余量;φ為零件內(nèi)壁的蕞小夾角;d為工件內(nèi)型面蕞小圓弧直徑。
加工中心刀具圖紙
數(shù)控加工中心加工曲面和變斜角概括外形時常用球頭刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀等,見下圖。圖中的o點表示刀位點,數(shù)控刀具,即編程時用來計算刀具方位的基準(zhǔn)點。加工曲面時球頭刀的使用普遍?墒窃浇咏蝾^刀的底部,切削條件就越差,因而近來有用環(huán)形刀(包含瓶底刀)替代球頭刀的趨勢。鼓形刀和錐形刀都可用來加工變斜角零件,這是單件或小批量出產(chǎn)中取代四坐標(biāo)或五坐標(biāo)機(jī)床的一種變通辦法。鼓形刀的刃口縱剖面磨成圓弧r1,加工中操控刀具的上下方位,相應(yīng)改動刀刃的切削部位,可以在工件上切出從負(fù)到正的不同斜角值。圓弧半徑r1越小,刀具所能習(xí)慣的斜角規(guī)模就越廣,可是行切得到的工件外表就越差。鼓形刀的缺陷是刃磨困難,切削條件差,并且不習(xí)慣于加工內(nèi)緣外表。錐形刀的狀況相反,刃磨容易,切削條件好,加工,工件外表也較好,可是加工變斜角零件的靈活性小。當(dāng)工件的斜角變化規(guī)模大時需求中途分階段換刀,留下的金屬殘痕多,增大了手工銼修量。
2對刀技巧
對刀分為對刀儀對刀及直接對刀。我廠大部分車床無對刀儀,為直接對刀,以下所說對刀技巧為直接對刀。 先挑選零件右端面中心為對刀點,并設(shè)為零點,機(jī)床回-后,每一把需求用到的刀具都以零件右端面中心為零點對刀;刀具接觸到右端面輸入z0-丈量,刀具的刀補(bǔ)值里邊就會自動記錄下丈量的數(shù)值,這表示z軸對刀對好了,x對刀為試切對刀,用刀具車零件外圓少些,丈量被車外圓數(shù)值(如x為20mm)輸入x20,-丈量,刀補(bǔ)值會自動記錄下丈量的數(shù)值,這時x軸也對好了;這種對刀方法,就算機(jī)床斷電,來電重啟后仍然不會改動對刀值,數(shù)控刀具定做,可適用于大批量長期出產(chǎn)同一零件,其間封閉車床也不需求重新對刀
3依據(jù)資料硬度挑選合理的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量及切深。
1、碳鋼資料挑選高轉(zhuǎn)速,高進(jìn)給量,大切深。如:1gr11,挑選s1600、f0.2、切深
2mm;
2、硬質(zhì)合金挑選低轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給量、小切深。如:gh4033,挑選s800、f0.08、切深0.5mm ;
3、鈦合金挑選低轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給量、小切深。如:ti6,挑選s400、f0.2、切深0.3mm。以我加工某零件為例:資料為k414,此資料為特硬資料,通過屢次實驗,終究挑選為s360、f0.1、切深0.2,才加工出合格零件
4車刀刃磨操作口訣
常用車刀種類和資料,砂輪的選用
常用車刀五大類,切削用處各不同,
外圓內(nèi)孔和螺紋,切斷成形也常用;
車刀刃形分三種,直線曲線加復(fù)合;
車刀資料種類多,常用碳鋼氧化鋁,
硬質(zhì)合金碳化硅,依據(jù)資料選砂輪;
砂輪顆粒分粒度,粗細(xì)不同勿亂用;
粗砂輪磨粗車刀,精車刀選細(xì)砂輪。
5車刀刃磨操作技巧與注意事項
刃磨開機(jī)先查看,設(shè)備安全重要;
砂輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后,雙手握刀立輪側(cè);
兩肘夾緊腰部處,刃磨平穩(wěn)防抖動;
車刀高低須操控,砂輪水平中心處;
刀壓砂輪力適中,反力太大易打滑;
手持車刀均勻移,溫高燙手則暫離;
刀離砂輪應(yīng)小心,保護(hù)刀尖先抬起;
高速剛刀可水冷,避免退火保硬度;
硬質(zhì)合金勿水淬,驟冷易使刀具裂;
先停磨削后停機(jī),人離機(jī)房斷電源
690°、75°、45°等外圓車刀刃磨步驟
粗磨先磨主后邊,桿尾向左偏主偏;
刀頭上翹 38 度,構(gòu)成后角摩擦減;
接著磨削副后邊,終刃磨前刀面;
前角前面同磨出,先粗后精順序清;
精磨首先磨前面,再磨主后副后邊;
修磨刀尖圓弧時,左手握住前支點;
右手滾動桿尾部,刀尖圓弧天然成;
面評刃直穩(wěn)中求,視點正確是關(guān)鍵;
樣板角尺細(xì)查看,經(jīng)驗豐富可目測。
常用的硬質(zhì)合金可根據(jù)其制造的合金元素不同,分為以下四類:
1.鎢鈷合金
由碳化鎢和鈷組成,常溫時的硬度為hra87~92,紅硬性為800--900,代號為yg,常用商標(biāo)為yg3、yg3x、yg6、yg6x、yg8、ygll等。其中yg3x及yg6x歸于細(xì)顆粒碳化鎢合金。ya6則是我國試制成功的一種含有少數(shù)碳化鈷的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金。
鎢鈷合金冷硬性-,耐性也較好,宜用于加工脆性資料,如金屬蝕口鑄鐵,也可車削沖擊性較大的工件。因為它的紅硬度較差,在600℃時,鎢鈷合金簡單和切屑粘結(jié),使刀頭前面磨損,故不宜用于車削軟鋼等耐性金屬。
yg6x細(xì)顆粒碳化鈷合金耐磨性較好,其強(qiáng)度近似yg6,因而車削冷硬合金鑄鐵、耐熱合金鋼及普通鑄鐵等都有杰出效果。
2.鎢鈦鉆合金
由碳化鎢、碳化鈦及元素鉆組成,代號用yt表明,常用的有yt5、ytl4、ytl5、yt30等商標(biāo)。鎢鈷鈦合金的冷硬功能和紅硬功能比硬質(zhì)合金高。在高溫條件下比鎢鈷合金耐熱耐磨、抗粘性大,宜于加工鋼料及其他耐性金屬資料,但因為性脆,不耐沖擊,故不宜加工脆性金屬。
3.鎢鈷鈦鈮合金
它是鎢鈷鈦合金中的新產(chǎn)品,由碳化鎢、碳化鈦、鈷、少數(shù)碳化鈮組成,代號為yw,常用商標(biāo)為ywl、yw2。它的耐磨性和熱硬性都比較好,適用于切削各種鑄鐵和特殊合金鋼材,如不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等較難加工的資料。
4.鎢鈷鈮類合金
這是一種含有少數(shù)碳化鈮的細(xì)顆粒鎢鉆類硬質(zhì)合金,代號為ya,常用商標(biāo)為ya6。它的耐磨功能更高,適合于不銹鋼、耐熱鋼、特硬鑄鐵、鐵合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。
在選用硬質(zhì)合金時,應(yīng)根據(jù)硬質(zhì)合金本身功能特點、加工工件資料和切削條件等因素歸納考慮。
除高速鋼和硬質(zhì)合金兩種常用車刀切削資料外,還有碳素工具鋼、合金工具鋼、金剛石、陶瓷等。碳素工具鋼、合金工具鋼的切削功能差,而金剛石價格高,以上三者都較少采用。
因為陶瓷資料比硬質(zhì)合金的紅硬性更高,耐磨性好,價格低,正成為一種使用廣泛的刀具資料,但因為該種資料性脆、怕沖擊、刃磨困難,所以在使用時仍受到一定的-。
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