圆柱齿轮零件的加工

3 圆柱齿轮齿形加工方法
②齿轮的切向误差。齿轮的切向误差是指滚齿时因滚齿机分齿传动链误差 , 引起瞬时传动比产生不稳定,使机床工作台不等速旋转,工件回转时快时慢,所切 齿轮的轮齿沿切向发生位移所引起的齿距累积误差,如图4-36所示。 为清楚起见,图中只画出了8个轮齿。设滚切齿1时齿坯的转角误差为0°,当 滚切齿2时,理论上齿坯应转过AOB角(即360°／8),实际上由于存在转角误差,齿 坯多转了个Δ角,转过AOC角,即轮齿由双点划线所示位置转到实线所示位置 ,结 果轮齿沿切向发生了位移。同时,其它各齿也会发生类似的切向位移。由于机床 工作台的转角误差在一周内是变化的 ,因而各轮齿的切向位移也就不相等 ,必然 引起齿距累积误差。在齿轮传动时,就会影响传递运动的准确性。
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图4-36齿轮的切向误差
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(2)影响齿轮工作平稳性的加工误差分折。影响齿轮工作平稳性的主要误差
是齿形误差、基节偏差等,现分别予以讨论。 ①齿形误差。滚齿后常见的齿形误差,如图4-37所示。其中齿面出棱、齿形 不对称和根切可直接看出来;而齿形角误差和周期误差需要通过仪器才能测出。
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1 圆柱齿轮加工概述
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图4-30圆柱齿轮的结构形式
1 圆柱齿轮加工概述
2. 齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很 大影响。根据齿轮的使用条件,对齿轮传动提出以下几方面的要求: (1)运动精度。要求齿轮能准确地传递运动,传动比恒定,即要求齿轮在一转 中,转角误差不超过一定范围。 (2)工作平稳性。 要求齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时 瞬时速比的变化要小,也就是要限制短周期内的转角误差。
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圆柱齿轮齿坯的加工方法
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2. 1) 大批大量加工中等尺寸齿坯时,多采用“钻-拉-多刀车”的工艺方案: (1)以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔; (2)拉孔; (3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。 这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线,所以生产效率 高。
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3 圆柱齿轮齿形加工方法
2) (1)影响传动准确性的加工误差分析。
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影响传动准确性的主要原因是,在加工中滚刀和被加工齿轮的相对位置和相
对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮径向误差,它以齿圈径 向跳动ΔFr来评定;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮切向误差,它以公法线 长度变动ΔFW来评定。现分别加以讨论:
1 圆柱齿轮加工概述
4.
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齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且
对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时,多用锻件,直径大 于400～600mm的齿轮,常用铸造毛坯。为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度 齿轮,可以直接铸出轮齿;对于小尺寸、形状复杂的齿轮,可用精密铸造、压力铸
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(3)接触精度。 (4)齿侧间隙。要求齿轮传动时,非工作齿面间留有一定间隙,以储存润滑油, 补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。 齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件加以规定。对 于分度传动用齿轮,主要的要求是齿轮运动精度,使得传递的运动准确可靠;对于 高速动力传动用的齿轮,必须要求工作平稳,没有冲击和噪声;对于重载低速传动 用的齿轮,则要求齿的接触精度要好,使啮合齿的接触面积大,不致引起齿面过早 的磨损;对于换向传动和读数机构,齿侧间隙应严格控制,必要时还须消除间隙。
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圆柱齿轮齿坯的加工方法
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成批生产齿坯时,常采用“车-拉-车”的工艺方案: (1)以齿坯外圆或轮毂定位,精车外圆、端面和内孔; (2)以端面支承拉孔(或花键孔); (3)以孔定位精车外圆及端面等。 这种方案可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。它的特点是加工质量稳定, 生产效率较高。当齿坯孔有台阶或端面有槽时,可以充分利用转塔车床上的多刀 来进行多工位加工,在转塔车床上一次完成齿坯的加工。
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1. 1) 滚齿是齿形加工中生产率较高,应用最广的一种加工方法。而且滚齿加工通 用性好,可加工圆柱齿轮、蜗轮等 ,亦可加工渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形 等。滚齿既可加工小模数、小直径齿轮,又可加工大模数、大直径齿轮,加工斜 齿也很方便。 滚齿可直接加工 9～8级精度齿轮 ,也可作为7级精度以上齿轮的粗加工和半 精加工。滚齿可以获得较高的运动精度。因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而 成, , 故齿面的表面粗糙度值较大。为提高加工精度和 齿面质量,宜将粗、精滚齿分开。
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圆柱齿轮零件的加工
1 圆柱齿轮加工概述
1. 齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸,但总是 可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(如图4-30 所示):盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径 无限大的圆拄齿轮)等。其中盘类齿轮应用最广。
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30来自百度文库
图4-38刀齿不等分引起的齿形误差
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·产生齿形角误差的主要原因。齿轮的齿形角误差主要决定于滚刀刀齿的 齿形角误差。滚刀刀齿的齿形角误差,由滚刀制造时铲磨刀齿产生的齿形角误差
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和刃磨刀齿前刀面所产生的非径向性误差及非轴向性误差而引起。刀齿前刀面
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3 圆柱齿轮齿形加工方法
切齿时产生齿轮径向误差的主要原因是工件出现几何偏心。切齿时,工件有 两种装夹方式:外圆定心端面支承和孔定心端面支承。前一种方式按外圆找正不 需专用心轴,但要求齿坯外圆的径向圆跳动要小,适用于单件小批生产;后一种方 式工件装夹方便 ,适用于成批以上生产。下面以孔定心端面支承为例 (如图4-32 所示)来分析出现几何偏心引起径向误差的因素 :第一,夹具心轴轴线与工作台回 转轴线不重合;第二,工件孔与心轴之间的配合间隙大,装夹时偏向了一边;第三, 机床工作台面与工作台回转轴线不垂直,使夹紧后工件孔相对于工作台回转中心 产生偏斜(如图4-33所示);第四,工件基准孔与端面不垂直 ;第五,夹具上、下平 面不平行或各定位面未擦干净。
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3. 1)
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齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加
工性能和使用寿命都有直接的影响。 一 般 齿 轮 选 用 中 碳 钢 ( 如 45 钢 ) 和 低 、 中 碳 合 金 钢 , 如 20Cr 、 40Cr 、 20CrMnTi等。要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢,非传力齿轮也可以 用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。
方便的前提下,定心轴颈处定位间隙要尽量小。夹具安装时应尽量使定心轴颈 轴线与机床回转中心相重合,夹具安装后应检查图4-34所示的A、B、C、D四处 的跳动量,其数值可参考表4-7;第三,改进夹具结构。如设计定位与夹紧分开的 夹具。这种结构夹紧时 ,螺栓的弯曲不会影响齿坯的定位精度 (如图 4-35 所示 )。
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图4-32滚齿夹具
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图4-33端面定位不好引起几何偏心
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减小几何偏心的办法:第一,保证齿坯的加工质量,特别注意孔径尺寸精度 和基准端面的跳动;第二,保证夹具的制造精度和安装精度。夹具制造时,要注
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意限位基准对底面的平行度和定心轴颈轴线对底面的垂直度要求。在保证装卸
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应该指出,图4-37所示的误差是齿形误差的几种单独表现形式,实际齿形误差常是
上述几种形式的叠加。
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图4-37常见的齿形误差
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·齿面出棱的主要原因。滚齿时齿面有时出棱 ,其主要原因是 :滚刀刀齿沿 圆周等分性不好和滚刀安装后存在较大的径向圆跳动及轴向窜动等。由图4-38 看出,刀齿存在不等分误差时,各排刀齿相对准确位置有的超前有的滞后,这种超 前与滞后使刀齿上的切削刃偏离滚刀基本蜗杆的螺纹表面。因而,在滚切齿轮的 过程中 , 就会出现“过切”和“空切”而产生齿形误差。图 4-38(c) 是从图 438(b)中取出三个刀齿位置加以放大的示意图。图中双点划线表示无等分误差时 刀齿的位置(和渐开线齿面相切);实线表示有等分误差时,刀齿2因滞后而引起刃 口“空切”和刀齿3因超前而引起刃口“过切”的情况。刀齿等分性误差愈大, 这种“空切”和“过切”愈严重,齿面出棱愈明显。刀齿等分性误差对不同曲率 的渐开线齿形的影响是不同的,齿形曲率愈大(即齿轮基圆愈小)影响愈大,这也 就是齿数少的小齿轮为何齿面易出棱的缘故。
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图4-31几何偏心引起的径向误差
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①齿轮的径向误差。齿轮的径向误差是指滚齿时,由于齿坯的回转轴线与 齿轮工作时的回转轴线不重合 (出现几何偏心),使所切齿轮的轮齿发生径向位 移而引起的齿距累积误差 (如图4-31所示)。图4-31中, O为切齿时的齿坯回转 中心,O′为齿坯基准孔的几何中心(即齿轮工作时的回转中心),r为滚齿时的分 度圆半径，r′为以孔轴心O′为旋转中心时齿圆的分度圆半径。滚齿时,齿轮 的基圆中心与工作台的回转中心重合于 O,这样切出的各齿形相对基圆中心 O分 布是均匀的(如图中实线圆上的P1＝P2),但齿轮工作时是绕基准孔中心 O′转动 的(假定安装时无偏心),这时各齿形相对分度圆心 O′分布不均匀了(如图中双 点划线圆上的P1′≠P2′)。显然这种齿距的变化是由于几何偏心使齿廓径向位 移引起的,故又称为齿轮的径向误差。
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圆柱齿轮齿坯的加工方法
表4-5
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齿轮精度等级 孔的尺寸和形状公差 轴的尺寸和形状公差 顶圆直径
5 IT5 IT5 IT7
6 IT6
7 IT7 IT6 IT8
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表4-6齿坯基准面径向和端面跳动公差(μm)
分度圆直径／mm ＜125 125～400 400～800
公差等级 IT6 和 IT5 11 14 20 IT8 和 IT7 18 22 32
非径向性误差对齿形误差的影响,如图4-39所示。
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图4-39刀齿前刀面非径向性误差对齿形误差的影响
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精加工所用滚刀的前角通常为0°(即刀齿前刀面在径向平面内),刃磨不好 时会出现前角(正或负)。由于刀齿侧后面经铲磨后具有侧后角 ,因此刀齿前角 误差必然引起齿形角变化。前角为正时,齿形角变小,切出的齿形齿顶变肥(如 图4-39 (a)所示);前角为负时,齿形角变大,切出的齿形齿顶变瘦(如图4-39(b) 所示)。 刀齿前刀面的非轴向性误差 ,是指直槽滚刀前刀面沿轴向对于孔轴线的平 行度误差(如图4-40所示)。这种误差使各刀齿偏离了正确的齿形位置 ,而且刀 齿左右两侧刃偏离值不等,这样既产生轴向齿距偏差,又引起齿形歪斜。
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齿轮加工中根据不同的目的,安排两种热处理工序:
(1)毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预先热处理(正火或调质),其主要目 的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学 性能。 (2)齿面热处理。齿形加工后,为提高齿面的硬度和耐磨性 ,常进行渗碳淬 火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。
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图4-34夹具安装精度的检查
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图4-35定位与夹紧分开的夹具
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表4-7夹具的安装精度
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各部位允许跳动量／mm 齿轮精度等级 A 6 级及 6 级以上 7 级及 7 级以下 0.005～0.01 0.0l5～0.025 B 0.003～0.005 0.01～0.015 C 0.003～0.005 0.005～0.01 D ≤0.01 ≤0.015
造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯 ,以提高
劳动生产率、节约原材料。
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1.
圆柱齿轮齿坯的加工方法
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齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装配的基准,所以齿坯的 精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。 齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、孔和端面的位置精度 有较高的要求;对齿坯外圆也有一定的要求。具体要求见表4-5和表4-6。