机械制造技术基础-11

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成形磨齿机等新型磨齿机床,磨齿的生产效率成倍提高,加 工成本不断下降。使得蜗杆砂轮磨齿工艺和成形磨齿工艺在 大量生产中逐渐得到广泛应用。
3、磨削的加工设备及其分类 磨床的种类很多,主要有平面磨床、外
圆磨床、内圆磨床、万能外圆磨床(也可磨内
孔)、齿轮磨床、螺纹磨床,导轨磨床、无心
磨床(磨外圆)和工具磨床(磨刀具)等。这
三、剃齿
1、加工原理
利用一对交错轴斜齿轮啮合时沿齿向存在相对滑动而创 建的一种齿轮精加工方法。 剃齿刀与被切削齿轮啮合时在齿向会产生相对滑动。 由于剃齿刀的齿面上开有许多切削刃,剃齿刀便在被 切齿面上剃下一层又薄又细的切屑。
vp vct vw vc sin c vw sin w
受到插齿机主轴往复运动惯性的限制;此外插齿空行程的损失使实
际切削的行程长度减短。
(3)生产应用比较
滚齿效率高,齿距积累误差小,运动精度高,通过后续精加工可 弥补齿形误差和齿面粗糙度的缺点。所以,高精度圆柱齿轮齿面的 预加工一般采用滚齿。 插齿可以加工内齿、齿条、齿扇形等,还可以用来加工齿圈相距很
近的双联、多联齿轮中的小齿轮。插齿的灵活性比滚齿好。
(3)径向(垂直)进给运动
3、剃齿的工艺特点及应用范围
特点:机床结构简单、造价相对较低。可修正轮齿的 径向误差、齿形误差和减小齿面粗糙度,但对于轮齿 的累积误差等切向误差的修正能力差。
从保证加工精度考虑,剃前预加工一般先采用滚齿而
不用插齿,因为剃齿与滚齿的优缺点可以互补,但与
插齿的优缺点不能互补。
剃齿机有卧式和立式两种。卧式
剃齿机有两种结构:一种刀具位
于工件上面,机床结构紧凑,占 地面积小,广泛应用于成批大量
生产中小型齿轮的汽车、拖拉机
和机床等行业;另一种刀具位于 工件后面,工件装卸方便﹐主要
用于加工大中型齿轮和轴齿轮。
大型剃齿机多为立式,主要用于 机车、矿山机械和船舶制造部门。
剃齿加工
四、磨齿
滚齿时,滚到的螺旋线方向应与被切削齿轮
槽方向一致。滚刀轴线与被切削齿轮端面间夹角 (滚齿刀安装角)
=w oz
w——被切削齿轮螺旋角; oz——滚刀导程角。
齿轮滚刀和被加工齿轮旋向相同时,上式取 “-”号,旋向相反时,上式取“+”号。
=w oz
w=0
旋向相反,取“+” 号 旋向相同,取“-” 号
d 0 nc
sin
式中 : ——剃齿刀和工件轴线的夹角 d 0 ——剃齿刀节圆直径(mm) nc ——剃齿刀转速(r/min)
2、剃齿机运动
(1)剃齿刀的正反向转动 目的:为了剃削齿轮的两个齿面。
(2)工作台轴向进给运动
当被剃齿轮为斜齿轮时,啮合点运动轨迹为一条与齿轮端面倾斜的曲线。 当被剃齿轮为直齿轮时,啮合点运动轨迹为一条与齿轮端面平行的曲线。
里介绍平面磨床及其运动。
磨齿加工
4、加工设备——磨齿机
五、其他加工方法

铣齿
视频
定义:用铣刀或铣刀盘按成形法或展成法加工齿轮或齿条的齿面。

珩齿
原理: 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
按照齿轮的结构特点可分为:
齿轮类型 单联齿轮 多联齿轮 盘形齿轮 结构剖面图
齿圈
轴齿轮
2、齿轮的主要技术要求:
1. 传递运动的准确性 •齿轮制造的精度确定标准
13个精度等级,用数字0~12由 低到高的顺序排列,0级最高,
2. 传递运动的平稳性
3. 载荷分布的均匀性 4. 齿侧具有间隙
12级最低
齿轮精加工时,加工成本低。
剃齿加工精度取决于刀具。加工齿轮精度可
达到7~6级。齿面粗糙度可达到Ra0.40~1.25um。
采用剃齿加工可将经滚齿或插齿等预加工的齿轮
精度提高1~2级。
在大批量生产加工中加工中等模数、7~6级
精度、未经淬硬的齿轮,剃齿时最常用的齿轮精
加工方法。
4、加工设备——剃齿机
1、磨齿方法分类及特点
按齿廓形成方法不同,磨齿可分为成形法磨齿和 展成法磨齿两大类。 (1)成形法磨齿 成形法磨齿是将砂轮修整成与被加工齿轮槽相对
应的形状,对被加工齿轮槽逐个进行磨削。
由于砂轮磨粒本身
具有很高的硬度和
耐热性,因此磨削 能加工硬度很高的 材料,如淬硬的钢、 硬质合金等。近年
来,采用立方氮化
视频
加工设备
立式滚齿机
卧式滚齿机
立式插齿机 卧式插齿机
立式剃齿机 剃齿 7~6级 0.40~1.25 卧式剃齿机
磨齿
3~6级
0.2~0.8
磨齿机
圆柱齿轮齿面加工
讲 解 组:BJ0808第一组 讲 解 人:蒋沛沛 小组成员:09张举 12王飞 13陈延龙 16蒋沛沛 33张灵彦
一、概述
1、齿轮的结构与分类
齿轮是现代机器和仪器中传递运动和转矩的重要零 件。 主要优点: 传动准确、传递转矩大、效率高、结构紧凑、可靠 耐用。
应用场合:齿轮减速箱、齿轮泵、齿轮马达等。
nc , nw——插齿刀与被切削齿轮的转速; zc , zw ——插齿刀与被切削齿轮的齿数;
(3)圆周进给运动
插齿刀的旋转运动是插齿的圆周进给运动,以插齿刀每
往复一次在其节圆上转过的弧长表示(mm/str)。 圆周进给量的大小影响插齿的切削负荷和生产效率。 (4)径向进给运动 开始插齿时,如果插齿刀立即切入至全齿深,将会因切 削负荷过大而损坏道具和机床。径向进给至全齿深后,径向 进给自动停止,再进行展成加工,便可加工出完整的全深齿
动,以插齿刀每分钟往复运动的冲程次数表示(str/min)。提高插齿
刀往复运动速度,可增加轮廓的包络线数目,使齿廓线更加光滑,齿形 误差减小。 (2)展成运动 插齿刀与工件的旋转运动构成插齿加工的展成运动。 插齿刀与工件旋转运动之间,必须严格保持一对圆柱齿轮副的
啮合传动关系,其传动比
i
应满足
i
nc zw nw zc
3)表面粗糙度
滚齿刀在齿向的
切削是连续的。在被 加工轮齿齿面上留下 的是鳞状刀痕。(右图
a))
插齿刀在齿向切 削是连续的,轮齿齿
面上留下的刀痕是直
线。 (右图b))
综上分析可知: 滚齿与插齿比较,滚齿齿轮运动 精度高,但齿形误差和齿面粗糙度比插 齿大。
(2)生产效率比较
滚齿效率较高,因为插翅的切削运动是往复运动,提高插翅速度要
一个切削刃为渐开线并磨出前角和后角的假想圆柱齿
轮,其模数与压力角与被加工齿轮相同。插齿到以其
内孔或锥柄紧固在插齿机主轴上。插齿时,插齿刀与
被切削齿轮间严格保持一对圆柱齿轮的啮合传动关系,
插齿刀刀齿的连续运动轨迹在工件上包络出轮齿齿廓。
5、插齿机运动
(1)切削运动 插齿刀沿其周线方向的快速直线往复运动是插齿切削的主运
(3)轴向的进给运动(
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wk.baidu.com
为了在全齿宽上切削出渐开线齿面,滚齿刀应沿被切削齿轮轴线方向进行
轴向进给,轴向进给运动形成齿面的导线。
轴向进给运动
工件旋转运动 滚刀旋转运动
3、加工设备——滚齿机
滚齿加工
工作台移动 立式滚齿机
立柱移动
立式滚齿机
4、插齿原理
插齿是利用一对平行轴圆柱齿轮副啮合原理,
使用插齿刀进行切齿的一种加工方法。插齿刀相当于
圆柱齿轮齿面加工方法:
展成法
滚齿 插齿 剃齿 珩齿
齿面的切削加工
磨齿 铣齿 成形法 拉齿 磨齿 轧制(热轧齿)
齿面的无屑加工 冷挤齿(精轧齿) 精密锻造齿轮
二、滚齿与插齿
1、滚齿加工原理 滚齿是应用一对交错圆柱齿轮副啮合原 理,使用齿轮滚刀进行切齿的一种加工方法。 滚齿刀齿数一般取1~4,通常取1。
2、滚齿机运动
滚齿的三种基本运动: (1)滚刀的旋转运动( nc ) (2)工件的旋转运动( nw) 滚刀与工件旋转运动之间,必须严格保持一对交错轴斜齿圆柱齿轮副的啮 合传动关系,其传动比
i
应满足
i
nc zw nw zc
nc , nw——滚刀与被切削齿轮的转速; zw ——被切削齿轮的齿数; zc ——滚刀齿(头)数。
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。
视频
六、小结
加工方法 加工精度 表面粗糙度Ra(um) 滚齿 7~6级(普通) (百度) 4~3级(高精) 9~7级(视频) 7~5级(百度) 插齿 9~7级(视频) 3.2~1.6 3.2~1.6
2、磨齿的工艺特点和应用范围
优点:磨齿的加工质量高,可纠正齿轮预加工中产生的各项齿 轮误差,加工精度比剃齿、珩齿高得多。表面质量好,粗糙 度可达到Ra0.2~0.8um,而且能加工3~6级的淬硬齿轮。是 最有效的精加工方法。 缺点:生产效率低、成本高。
发展:自从出现了蜗杆砂轮磨齿机和立方氮化硼(CBN)砂轮
(1)加工质量比较 1)运动精度(传递运动的准确性) 滚齿后齿轮的的齿距累积误差比插齿小。 切削部位:
滚齿加工: 滚刀上相同的2~3圈刀齿切出来的。
插齿加工: 插齿刀的不同刀齿切出来的。 2)传动的平稳性 滚齿与插齿形成的齿廓是由有限个折线包罗形成的,必然都 存在齿形误差。但插齿后形成的齿形误差较小。 实质:包罗折线的数目。
廓。
(5)让刀运动 定义:插齿刀与被切削齿面脱离接触称为让刀。 目的:避免插齿刀在空行程中擦伤已切削齿面和减少齿刀磨
6、加工设备——插齿机
插齿机分立式和卧式两 种﹐前者使用最普遍。
立式插齿机又有刀具让
刀和工件让刀两种形式。 高速和大型插齿机用刀 具让刀﹐中小型插齿机 一般用工件让刀。
插齿加工
7、滚齿与插齿比较
硼(CBN)制作砂 轮,改善了砂轮形 状的保持性。
(2)展成法磨齿
1)单片锥形砂轮磨齿 砂轮的截面形状相当于假想齿条的一个齿。磨齿时,砂轮一面旋 转,一面沿齿宽方向作往复运动,这就构成了假想齿条上的一个齿。 被磨齿轮位于与假想齿条相啮合的位置,一面转动一面作往复运动, 实现展成运动。 2)双片碟形砂轮磨齿 两片碟形砂轮安装后,构成假想齿条的两个齿面。磨齿时,砂轮 只在原位旋转,同时对两个齿面进行磨削;被加工齿轮一面转动一面 移动,实现展成运动。 3)蜗杆砂轮磨齿 用蜗杆砂轮磨齿时,砂轮与被磨齿轮相当于一对交错斜齿轮副啮 合传动。蜗杆砂轮磨齿的成形原理和机床运动与滚齿相同。由于展成 运动和分齿运动是连续发生的,没有空行程,故生产效率较高。
v p ——剃齿切削速度
vct , vwt ——切向分量 vc
——剃齿刀的圆周速度
(1)
vw ——工件的圆周速度
c ——剃齿刀的螺旋角
w ——被剃齿轮的螺旋角
因为vcn vwn,即 vc cos c vw cos w vc cos c 所以vw cos w
将vw带入式(1),进行整理得 sin( w c ) vc v p vc sin cos w cos w 1000 cos w
齿轮的分类
直齿轮 按齿线形状分类 斜齿轮 人字齿轮 曲线齿轮 外齿轮 圆柱齿轮 按齿轮所在表面分类 内齿轮 渐开线齿轮 按外形分类 按齿形分类 摆线齿轮 圆弧齿轮 锥齿轮 非圆齿轮 齿条 蜗杆涡轮
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