圓柱齒輪零件的加工課件

1圓柱齒輪零件的加工1圓柱齒輪零件的加工21圓柱齒輪加工概述

1.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)齒輪盡管由于它們?cè)跈C(jī)器中的功用不同而設(shè)計(jì)成不同的形狀和尺寸,但總是可以把它們劃分為齒圈和輪體兩個(gè)部分。常見(jiàn)的圓柱齒輪有以下幾類(如圖4-30所示):盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條(即齒圈半徑無(wú)限大的圓拄齒輪)等。其中盤類齒輪應(yīng)用最廣。

21圓柱齒輪加工概述1.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3圖4-30圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式

1圓柱齒輪加工概述3圖4-30圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式1圓柱齒輪加工概述4

2.圓柱齒輪的精度要求齒輪本身的制造精度,對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的使用條件,對(duì)齒輪傳動(dòng)提出以下幾方面的要求:

(1)運(yùn)動(dòng)精度。要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)比恒定,即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中,轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)一定范圍。

(2)工作平穩(wěn)性。要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),沖擊、振動(dòng)和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的變化要小,也就是要限制短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。

1圓柱齒輪加工概述42.圓柱齒輪的精度要求1圓柱齒輪加工概述5

(3)接觸精度。

(4)齒側(cè)間隙。要求齒輪傳動(dòng)時(shí),非工作齒面間留有一定間隙,以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時(shí)的一些誤差。齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要根據(jù)齒輪的用途和工作條件加以規(guī)定。對(duì)于分度傳動(dòng)用齒輪,主要的要求是齒輪運(yùn)動(dòng)精度,使得傳遞的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠;對(duì)于高速動(dòng)力傳動(dòng)用的齒輪,必須要求工作平穩(wěn),沒(méi)有沖擊和噪聲;對(duì)于重載低速傳動(dòng)用的齒輪,則要求齒的接觸精度要好,使嚙合齒的接觸面積大,不致引起齒面過(guò)早的磨損;對(duì)于換向傳動(dòng)和讀數(shù)機(jī)構(gòu),齒側(cè)間隙應(yīng)嚴(yán)格控制,必要時(shí)還須消除間隙。

1圓柱齒輪加工概述5(3)接觸精度。1圓柱齒輪加工概述6

3.齒輪的材料與熱處理

1)材料的選擇齒輪應(yīng)按照使用的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對(duì)齒輪的加工性能和使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。要求較高的重要齒輪可選用38CrMoAlA氮化鋼,非傳力齒輪也可以用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。

1圓柱齒輪加工概述63.齒輪的材料與熱處理1圓柱齒輪加工概述7

2)齒輪的熱處理齒輪加工中根據(jù)不同的目的,安排兩種熱處理工序:

(1)毛坯熱處理。在齒坯加工前后安排預(yù)先熱處理(正火或調(diào)質(zhì)),其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力、改善材料的可切削性和提高綜合力學(xué)性能。

(2)齒面熱處理。齒形加工后,為提高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。

1圓柱齒輪加工概述72)齒輪的熱處理1圓柱齒輪加工概述8

4.齒輪毛坯齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)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(shí),多用鍛件,直徑大于400～600mm的齒輪,常用鑄造毛坯。為了減少機(jī)械加工量,對(duì)大尺寸、低精度齒輪,可以直接鑄出輪齒;對(duì)于小尺寸、形狀復(fù)雜的齒輪,可用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約原材料。

1圓柱齒輪加工概述84.齒輪毛坯1圓柱齒輪加工概述9

1.齒坯精度齒坯的外圓、端面及孔經(jīng)常作為齒形加工、測(cè)量和裝配的基準(zhǔn),所以齒坯的精度對(duì)于整個(gè)齒輪的精度有著重要的影響。齒坯精度中主要是對(duì)齒輪孔的尺寸精度和形狀精度、孔和端面的位置精度有較高的要求;對(duì)齒坯外圓也有一定的要求。具體要求見(jiàn)表4-5和表4-6。

2圓柱齒輪齒坯的加工方法92圓柱齒輪齒坯的加工方法10表4-5齒坯尺寸和形狀公差

2圓柱齒輪齒坯的加工方法10表4-5齒坯尺寸和形狀公差2圓柱齒輪齒坯的加工方11表4-6齒坯基準(zhǔn)面徑向和端面跳動(dòng)公差(μm)

2圓柱齒輪齒坯的加工方法11表4-6齒坯基準(zhǔn)面徑向和端面跳動(dòng)公差(μm)2圓12

2.齒坯加工方案的選擇

1)大批大量生產(chǎn)的齒坯加工大批大量加工中等尺寸齒坯時(shí),多采用“鉆-拉-多刀車”的工藝方案:

(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(dòng)車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。這種工藝方案由于采用高效機(jī)床可以組成流水線或自動(dòng)線,所以生產(chǎn)效率高。

2圓柱齒輪齒坯的加工方法122.齒坯加工方案的選擇2圓柱齒輪齒坯的加工方法13

2)成批生產(chǎn)的齒坯加工成批生產(chǎn)齒坯時(shí),常采用“車-拉-車”的工藝方案:

(1)以齒坯外圓或輪轂定位,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。這種方案可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)是加工質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)效率較高。當(dāng)齒坯孔有臺(tái)階或端面有槽時(shí),可以充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來(lái)進(jìn)行多工位加工,在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯的加工。

2圓柱齒輪齒坯的加工方法132)成批生產(chǎn)的齒坯加工2圓柱齒輪齒坯的加工方法14

1.滾齒及其質(zhì)量分析

1)滾齒特點(diǎn)滾齒是齒形加工中生產(chǎn)率較高,應(yīng)用最廣的一種加工方法。而且滾齒加工通用性好,可加工圓柱齒輪、蝸輪等,亦可加工漸開(kāi)線齒形、圓弧齒形、擺線齒形等。滾齒既可加工小模數(shù)、小直徑齒輪,又可加工大模數(shù)、大直徑齒輪,加工斜齒也很方便。滾齒可直接加工9～8級(jí)精度齒輪,也可作為7級(jí)精度以上齒輪的粗加工和半精加工。滾齒可以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。因滾齒時(shí)齒面是由滾刀的刀齒包絡(luò)而成,參加切削的刀齒數(shù)有限,故齒面的表面粗糙度值較大。為提高加工精度和齒面質(zhì)量,宜將粗、精滾齒分開(kāi)。

3圓柱齒輪齒形加工方法141.滾齒及其質(zhì)量分析3圓柱齒輪齒形加工方法15

2)滾齒加工質(zhì)量分析

(1)影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性的加工誤差分析。影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性的主要原因是,在加工中滾刀和被加工齒輪的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變化。相對(duì)位置的變化(幾何偏心)產(chǎn)生齒輪徑向誤差,它以齒圈徑向跳動(dòng)ΔFr來(lái)評(píng)定;相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化(運(yùn)動(dòng)偏心)產(chǎn)生齒輪切向誤差,它以公法線長(zhǎng)度變動(dòng)ΔFW來(lái)評(píng)定。現(xiàn)分別加以討論:3圓柱齒輪齒形加工方法152)滾齒加工質(zhì)量分析3圓柱齒輪齒形加工方法16圖4-31幾何偏心引起的徑向誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法16圖4-31幾何偏心引起的徑向誤差3圓柱齒輪齒形加工方17①齒輪的徑向誤差。齒輪的徑向誤差是指滾齒時(shí),由于齒坯的回轉(zhuǎn)軸線與齒輪工作時(shí)的回轉(zhuǎn)軸線不重合(出現(xiàn)幾何偏心),使所切齒輪的輪齒發(fā)生徑向位移而引起的齒距累積誤差(如圖4-31所示)。圖4-31中,O為切齒時(shí)的齒坯回轉(zhuǎn)中心,O′為齒坯基準(zhǔn)孔的幾何中心(即齒輪工作時(shí)的回轉(zhuǎn)中心),r為滾齒時(shí)的分度圓半徑，r′為以孔軸心O′為旋轉(zhuǎn)中心時(shí)齒圓的分度圓半徑。滾齒時(shí),齒輪的基圓中心與工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心重合于O,這樣切出的各齒形相對(duì)基圓中心O分布是均勻的(如圖中實(shí)線圓上的P1＝P2),但齒輪工作時(shí)是繞基準(zhǔn)孔中心O′轉(zhuǎn)動(dòng)的(假定安裝時(shí)無(wú)偏心),這時(shí)各齒形相對(duì)分度圓心O′分布不均勻了(如圖中雙點(diǎn)劃線圓上的P1′≠P2′)。顯然這種齒距的變化是由于幾何偏心使齒廓徑向位移引起的,故又稱為齒輪的徑向誤差。

3圓柱齒輪齒形加工方法17①齒輪的徑向誤差。齒輪的徑向誤差是指滾齒時(shí),由于齒坯18切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因是工件出現(xiàn)幾何偏心。切齒時(shí),工件有兩種裝夾方式:外圓定心端面支承和孔定心端面支承。前一種方式按外圓找正不需專用心軸,但要求齒坯外圓的徑向圓跳動(dòng)要小,適用于單件小批生產(chǎn);后一種方式工件裝夾方便,適用于成批以上生產(chǎn)。下面以孔定心端面支承為例(如圖4-32所示)來(lái)分析出現(xiàn)幾何偏心引起徑向誤差的因素:第一,夾具心軸軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線不重合;第二,工件孔與心軸之間的配合間隙大,裝夾時(shí)偏向了一邊;第三,機(jī)床工作臺(tái)面與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線不垂直,使夾緊后工件孔相對(duì)于工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏斜(如圖4-33所示);第四,工件基準(zhǔn)孔與端面不垂直;第五,夾具上、下平面不平行或各定位面未擦干凈。

3圓柱齒輪齒形加工方法18切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因是工件出現(xiàn)幾何偏心。19圖4-32滾齒夾具

3圓柱齒輪齒形加工方法19圖4-32滾齒夾具3圓柱齒輪齒形加工方法20圖4-33端面定位不好引起幾何偏心

3圓柱齒輪齒形加工方法20圖4-33端面定位不好引起幾何偏心3圓柱齒輪齒形加工21減小幾何偏心的辦法:第一,保證齒坯的加工質(zhì)量,特別注意孔徑尺寸精度和基準(zhǔn)端面的跳動(dòng);第二,保證夾具的制造精度和安裝精度。夾具制造時(shí),要注意限位基準(zhǔn)對(duì)底面的平行度和定心軸頸軸線對(duì)底面的垂直度要求。在保證裝卸方便的前提下,定心軸頸處定位間隙要盡量小。夾具安裝時(shí)應(yīng)盡量使定心軸頸軸線與機(jī)床回轉(zhuǎn)中心相重合,夾具安裝后應(yīng)檢查圖4-34所示的A、B、C、D四處的跳動(dòng)量,其數(shù)值可參考表4-7;第三,改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)。如設(shè)計(jì)定位與夾緊分開(kāi)的夾具。這種結(jié)構(gòu)夾緊時(shí),螺栓的彎曲不會(huì)影響齒坯的定位精度(如圖4-35所示)。

3圓柱齒輪齒形加工方法21減小幾何偏心的辦法:第一,保證齒坯的加工質(zhì)量,特別注22圖4-34夾具安裝精度的檢查

3圓柱齒輪齒形加工方法22圖4-34夾具安裝精度的檢查3圓柱齒輪齒形加工方法23圖4-35定位與夾緊分開(kāi)的夾具

3圓柱齒輪齒形加工方法23圖4-35定位與夾緊分開(kāi)的夾具3圓柱齒輪齒形加工方法24表4-7夾具的安裝精度

3圓柱齒輪齒形加工方法24表4-7夾具的安裝精度3圓柱齒輪齒形加工方法25②齒輪的切向誤差。齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)因滾齒機(jī)分齒傳動(dòng)鏈誤差,引起瞬時(shí)傳動(dòng)比產(chǎn)生不穩(wěn)定,使機(jī)床工作臺(tái)不等速旋轉(zhuǎn),工件回轉(zhuǎn)時(shí)快時(shí)慢,所切齒輪的輪齒沿切向發(fā)生位移所引起的齒距累積誤差,如圖4-36所示。為清楚起見(jiàn),圖中只畫(huà)出了8個(gè)輪齒。設(shè)滾切齒1時(shí)齒坯的轉(zhuǎn)角誤差為0°,當(dāng)滾切齒2時(shí),理論上齒坯應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)AOB角(即360°／8),實(shí)際上由于存在轉(zhuǎn)角誤差,齒坯多轉(zhuǎn)了個(gè)Δ角,轉(zhuǎn)過(guò)AOC角,即輪齒由雙點(diǎn)劃線所示位置轉(zhuǎn)到實(shí)線所示位置,結(jié)果輪齒沿切向發(fā)生了位移。同時(shí),其它各齒也會(huì)發(fā)生類似的切向位移。由于機(jī)床工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角誤差在一周內(nèi)是變化的,因而各輪齒的切向位移也就不相等,必然引起齒距累積誤差。在齒輪傳動(dòng)時(shí),就會(huì)影響傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。

3圓柱齒輪齒形加工方法25②齒輪的切向誤差。齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)因滾齒機(jī)分26圖4-36齒輪的切向誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法26圖4-36齒輪的切向誤差3圓柱齒輪齒形加工方法27

(2)影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分折。影響齒輪工作平穩(wěn)性的主要誤差是齒形誤差、基節(jié)偏差等,現(xiàn)分別予以討論。①齒形誤差。滾齒后常見(jiàn)的齒形誤差,如圖4-37所示。其中齒面出棱、齒形不對(duì)稱和根切可直接看出來(lái);而齒形角誤差和周期誤差需要通過(guò)儀器才能測(cè)出。應(yīng)該指出,圖4-37所示的誤差是齒形誤差的幾種單獨(dú)表現(xiàn)形式,實(shí)際齒形誤差常是上述幾種形式的疊加。

3圓柱齒輪齒形加工方法27(2)影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分折。影響齒輪工作28圖4-37常見(jiàn)的齒形誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法28圖4-37常見(jiàn)的齒形誤差3圓柱齒輪齒形加工方法29

·齒面出棱的主要原因。滾齒時(shí)齒面有時(shí)出棱,其主要原因是:滾刀刀齒沿圓周等分性不好和滾刀安裝后存在較大的徑向圓跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)等。由圖4-38看出,刀齒存在不等分誤差時(shí),各排刀齒相對(duì)準(zhǔn)確位置有的超前有的滯后,這種超前與滯后使刀齒上的切削刃偏離滾刀基本蝸桿的螺紋表面。因而,在滾切齒輪的過(guò)程中,就會(huì)出現(xiàn)“過(guò)切”和“空切”而產(chǎn)生齒形誤差。圖4-38(c)是從圖4-38(b)中取出三個(gè)刀齒位置加以放大的示意圖。圖中雙點(diǎn)劃線表示無(wú)等分誤差時(shí)刀齒的位置(和漸開(kāi)線齒面相切);實(shí)線表示有等分誤差時(shí),刀齒2因滯后而引起刃口“空切”和刀齒3因超前而引起刃口“過(guò)切”的情況。刀齒等分性誤差愈大,這種“空切”和“過(guò)切”愈嚴(yán)重,齒面出棱愈明顯。刀齒等分性誤差對(duì)不同曲率的漸開(kāi)線齒形的影響是不同的,齒形曲率愈大(即齒輪基圓愈小)影響愈大,這也就是齒數(shù)少的小齒輪為何齒面易出棱的緣故。

3圓柱齒輪齒形加工方法29·齒面出棱的主要原因。滾齒時(shí)齒面有時(shí)出棱,其主要原因30圖4-38刀齒不等分引起的齒形誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法30圖4-38刀齒不等分引起的齒形誤差3圓柱齒輪齒形加工31

·產(chǎn)生齒形角誤差的主要原因。齒輪的齒形角誤差主要決定于滾刀刀齒的齒形角誤差。滾刀刀齒的齒形角誤差,由滾刀制造時(shí)鏟磨刀齒產(chǎn)生的齒形角誤差和刃磨刀齒前刀面所產(chǎn)生的非徑向性誤差及非軸向性誤差而引起。刀齒前刀面非徑向性誤差對(duì)齒形誤差的影響,如圖4-39所示。

3圓柱齒輪齒形加工方法31·產(chǎn)生齒形角誤差的主要原因。齒輪的齒形角誤差主要決定32圖4-39刀齒前刀面非徑向性誤差對(duì)齒形誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法32圖4-39刀齒前刀面非徑向性誤差對(duì)齒形誤差的影響3圓33精加工所用滾刀的前角通常為0°(即刀齒前刀面在徑向平面內(nèi)),刃磨不好時(shí)會(huì)出現(xiàn)前角(正或負(fù))。由于刀齒側(cè)后面經(jīng)鏟磨后具有側(cè)后角,因此刀齒前角誤差必然引起齒形角變化。前角為正時(shí),齒形角變小,切出的齒形齒頂變肥(如圖4-39(a)所示);前角為負(fù)時(shí),齒形角變大,切出的齒形齒頂變瘦(如圖4-39(b)所示)。刀齒前刀面的非軸向性誤差,是指直槽滾刀前刀面沿軸向?qū)τ诳纵S線的平行度誤差(如圖4-40所示)。這種誤差使各刀齒偏離了正確的齒形位置,而且刀齒左右兩側(cè)刃偏離值不等,這樣既產(chǎn)生軸向齒距偏差,又引起齒形歪斜。

3圓柱齒輪齒形加工方法33精加工所用滾刀的前角通常為0°(即刀齒前刀面在徑向平34圖4-40刀齒前刀面非軸向性誤差對(duì)齒形誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法34圖4-40刀齒前刀面非軸向性誤差對(duì)齒形誤差的影響3圓35

·產(chǎn)生齒形不對(duì)稱的主要原因。滾齒時(shí),有時(shí)出現(xiàn)齒形不對(duì)稱誤差,除了刀齒前刀面非軸向性誤差的影響外,主要是滾齒時(shí)滾刀對(duì)中不好。滾刀對(duì)中是指滾齒時(shí)滾刀所處的軸向位置應(yīng)使其一個(gè)刀齒(或齒槽)的對(duì)稱線通過(guò)齒坯中心(如圖4-41(a)所示)。滾刀對(duì)中了,切出的齒形就對(duì)稱;反之則引起齒形不對(duì)稱。滾刀包絡(luò)齒面的刀齒數(shù)愈少,工件齒形愈大且齒面曲率愈大時(shí),齒形不對(duì)稱愈嚴(yán)重。故對(duì)于模數(shù)較大且齒數(shù)較少的齒輪,滾齒前應(yīng)認(rèn)真使?jié)L刀對(duì)中。

3圓柱齒輪齒形加工方法35·產(chǎn)生齒形不對(duì)稱的主要原因。滾齒時(shí),有時(shí)出現(xiàn)齒形不對(duì)36圖4-41滾刀對(duì)中對(duì)齒形的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法36圖4-41滾刀對(duì)中對(duì)齒形的影響3圓柱齒輪齒形加工方法37

·產(chǎn)生齒形周期誤差的主要原因。滾刀安裝后的徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)、機(jī)床分度蝸輪副中分度蝸桿的徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)都是周期性的誤差,這些都會(huì)使得滾齒時(shí)出現(xiàn)齒面凸凹不平的周期誤差。

減少齒形誤差的措施:從以上分析可知,影響齒形誤差的主要因素是滾刀的制造誤差、安裝誤差和機(jī)床分齒傳動(dòng)鏈中蝸桿的誤差。為了保證齒形精度,除了根據(jù)齒輪的精度等級(jí)正確地選擇滾刀和機(jī)床外,還要特別注意滾刀的重磨精度和安裝精度。

3圓柱齒輪齒形加工方法37·產(chǎn)生齒形周期誤差的主要原因。滾刀安裝后的徑向圓跳動(dòng)38②基節(jié)偏差。在滾齒加工時(shí),齒輪的基節(jié)應(yīng)等于滾刀的基節(jié)。滾刀的基節(jié):pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0

式中pb0—滾刀的基節(jié)；pn0一滾刀的法向齒距；pt0—滾刀的軸向齒距；α0—滾刀的法向齒形角；λ0—滾刀的分度圓螺旋升角，一般很小，故cosλ0≈1。3圓柱齒輪齒形加工方法38②基節(jié)偏差。pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0c39

3）影響齒輪接觸精度的加工誤差分析

齒輪接觸精度受到齒寬方向接觸不良和齒高方向接觸不良的影響。影響齒高方向接觸不良的主要因素是齒形誤差Δff和基節(jié)偏差Δfpb，影響齒寬方向接觸不良的主要因素是齒輪的齒向誤差ΔFβ，此處只分析影響齒向誤差ΔFβ的主要因素。齒向誤差ΔFβ是指在分度圓柱面上，齒寬工作部分范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒線且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒線之間的端面距離。

3圓柱齒輪齒形加工方法393）影響齒輪接觸精度的加工誤差分析齒輪接觸精度受到40滾齒加工中引起齒向誤差的主要因素如下:①滾齒機(jī)刀架導(dǎo)軌相對(duì)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線存在平行度誤差時(shí),齒輪會(huì)產(chǎn)生齒向誤差(如圖4-42所示)。②由于夾具支承端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差,或齒坯孔與定位端面的垂直度誤差(如圖4-43所示)等工件的裝夾誤差均會(huì)造成被切齒輪的齒向誤差。③滾切斜齒輪時(shí),除上述影響因素外,機(jī)床差動(dòng)掛輪的誤差,也會(huì)影響齒輪的齒向誤差。

3圓柱齒輪齒形加工方法40滾齒加工中引起齒向誤差的主要因素如下:3圓柱齒輪41圖4-42滾齒機(jī)刀架導(dǎo)軌誤差對(duì)齒向誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法41圖4-42滾齒機(jī)刀架導(dǎo)軌誤差對(duì)齒向誤差的影響3圓柱齒42圖4-43齒坯安裝歪斜對(duì)齒向誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法42圖4-43齒坯安裝歪斜對(duì)齒向誤差的影響3圓柱齒輪齒形43

2.插齒及與滾齒工藝特點(diǎn)比較

1)插齒原理與運(yùn)動(dòng)插齒也是生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的一種切齒方法。

(1)插齒原理。從插齒過(guò)程上分析,插齒刀和工件相當(dāng)于一對(duì)軸線相互平行的圓柱齒輪相嚙合,插齒刀就是一個(gè)磨有前、后角具有切削刃的高精度齒輪。

3圓柱齒輪齒形加工方法432.插齒及與滾齒工藝特點(diǎn)比較3圓柱齒輪齒形加工方44

(2)插齒的主要運(yùn)動(dòng)(如圖4-44所示)有:①切削運(yùn)動(dòng)。插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。②分齒展成運(yùn)動(dòng)。插齒刀與工件間應(yīng)保持正確的嚙合關(guān)系。插齒刀每往復(fù)一次,工件相對(duì)刀具在分度圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為加工時(shí)的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),故刀具與工件的嚙合過(guò)程也就是圓周進(jìn)給過(guò)程。③徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。插齒時(shí),為逐步切至全齒深,插齒刀應(yīng)有徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fr。

3圓柱齒輪齒形加工方法44(2)插齒的主要運(yùn)動(dòng)(如圖4-44所示)有:3圓45④讓刀運(yùn)動(dòng)。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),向下是工作過(guò)程。為了避免刀具擦傷已加工的齒面并減少刀齒磨損,在插齒刀向上運(yùn)動(dòng)時(shí),工作臺(tái)帶動(dòng)工件沿徑向退出切削區(qū)一段距離,插齒刀工作行程時(shí),工件恢復(fù)原位。在較大規(guī)格的插齒機(jī)上,讓刀運(yùn)動(dòng)由插齒刀刀架部件來(lái)完成。

3圓柱齒輪齒形加工方法45④讓刀運(yùn)動(dòng)。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),向下是工作過(guò)程。46圖4-44插齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)

3圓柱齒輪齒形加工方法46圖4-44插齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)3圓柱齒輪齒形加工方法47

2)插齒與滾齒工藝特點(diǎn)比較插齒與滾齒同為常用的齒形加工方法,它們的加工精度和生產(chǎn)率也大體相當(dāng)。但在精度指標(biāo)、生產(chǎn)率和應(yīng)用范圍等方面又各自有其特點(diǎn)。現(xiàn)分析比較如下:

(1)插齒的加工質(zhì)量。①插齒的齒形精度比滾齒高。這是因?yàn)椴妪X刀在制造時(shí),可通過(guò)高精度磨齒機(jī)獲得精確的漸開(kāi)線齒形。②插齒后的齒面粗糙度比滾齒小。其原因是插齒的圓周進(jìn)給量通常較小,插齒過(guò)程中包絡(luò)齒面的切削刃數(shù)較滾齒多,因而插齒后的齒面粗糙度小。

3圓柱齒輪齒形加工方法472)插齒與滾齒工藝特點(diǎn)比較3圓柱齒輪齒形加工方法48③插齒的運(yùn)動(dòng)精度比滾齒差。因?yàn)樵跐L齒時(shí),一船只是滾刀某幾圈的刀齒參加切削,工件上所有齒槽都是這些刀齒切出的;而插齒時(shí),插齒刀上的各刀齒順次切削工件各齒槽,因而,插齒刀上的齒距累積誤差將直接傳給被切齒輪;另外,機(jī)床傳動(dòng)鏈的誤差使插齒刀旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差,也使得插齒后齒輪有較大的運(yùn)動(dòng)誤差。④插齒的齒向誤差比滾齒大。插齒的齒向誤差主要決定于插齒機(jī)主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差。插齒刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率高,主軸與套筒的磨損大,因此插齒的齒向誤差常比滾齒大。

3圓柱齒輪齒形加工方法48③插齒的運(yùn)動(dòng)精度比滾齒差。因?yàn)樵跐L齒時(shí),一船只是滾刀49

(2)插齒的生產(chǎn)率。切制模數(shù)較大的齒輪時(shí),插齒速度要受插齒刀主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性和機(jī)床剛性的制約,切削過(guò)程又有空程時(shí)間損失,故生產(chǎn)率比滾齒加工要低。但在加工小模數(shù)、多聯(lián)齒、齒寬窄的齒輪時(shí),插齒生產(chǎn)率會(huì)比滾齒高。

(3)插齒的應(yīng)用范圍。從上面分析可知,插齒適合于加工模數(shù)小、齒寬較小、工作平穩(wěn)性要求較高而運(yùn)動(dòng)精度要求不太高的齒輪。尤其適用于加工內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪中的小齒輪、齒條及扇形齒輪等。但加工斜齒輪需用螺旋導(dǎo)軌,不如滾齒方便。

3圓柱齒輪齒形加工方法49(2)插齒的生產(chǎn)率。切制模數(shù)較大的齒輪時(shí),插齒速度要50齒輪的齒端加工方式有:倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺四種方式。經(jīng)倒圓、倒尖、倒棱后的齒輪(如圖4-45所示),沿軸向移動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。齒端倒圓應(yīng)用最多,圖4-46是用指狀銑刀倒圓的原理圖。倒圓時(shí),齒輪慢速旋轉(zhuǎn),指狀銑刀在高速度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿齒輪軸向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。齒輪每轉(zhuǎn)過(guò)一齒,銑刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次,兩者在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中即完成齒端倒圓。同時(shí)由齒輪的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)分齒,生產(chǎn)率較高。齒端加工應(yīng)安排在齒形淬火之前進(jìn)行。

4齒端加工504齒端加工51圖4-45齒端加工

4齒端加工51圖4-45齒端加工4齒端加工52圖4-46齒端倒圓

4齒端加工52圖4-46齒端倒圓4齒端加工53

1.齒形加工方案的選擇齒形加工方案的選擇,主要取決于齒輪的精度等級(jí)、結(jié)構(gòu)形狀、生產(chǎn)類型和齒輪的熱處理方法及生產(chǎn)條件,對(duì)于不同精度的齒輪,常用的齒形加工方案如下:

(1)8級(jí)精度以下齒輪。調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。對(duì)于淬硬齒輪可采用:滾(插)齒-齒端加工-淬火-校正孔的加工方案,但在淬火前齒形加工精度應(yīng)提高一級(jí)。

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程531.齒形加工方案的選擇5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程54

(2)7～6級(jí)精度齒輪。對(duì)于淬硬齒面的齒輪可采用:滾(插)齒-齒端加工-剃齒-表面淬火-校正基準(zhǔn)-珩齒。這種方案生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低,適于成批或大批大量生產(chǎn)齒輪。

(3)5級(jí)以上精度的齒輪。一般采用:粗滾齒-精滾齒-齒端加工-淬火-校正基準(zhǔn)-粗磨齒-精磨齒。磨齒是目前齒形加工中精度最高、表面粗糙度最小的加工方法,最高精度可達(dá)4～3級(jí)。

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程54(2)7～6級(jí)精度齒輪。對(duì)于淬硬齒面的齒輪可采用:滾55

2.不同精度等級(jí)齒輪加工工藝路線介紹齒輪加工的工藝路線是根據(jù)齒輪材質(zhì)和熱處理要求、齒輪結(jié)構(gòu)及尺寸大小、精度要求、生產(chǎn)批量和工廠設(shè)備條件而定。一般可以歸納為如下工藝路線:毛坯制造-齒坯熱處理-齒坯加工-齒形加工-齒端加工-齒圈熱處理-齒輪定位表面精加工-齒圈的精整加工。圖4-47為某齒輪簡(jiǎn)圖,表4-8為該齒輪成批生產(chǎn)下的工藝路線。圖4-48為一高精度齒輪,表4-9是小批生產(chǎn)該齒輪的工藝路線。

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程552.不同精度等級(jí)齒輪加工工藝路線介紹5圓柱齒輪56圖4-47齒輪簡(jiǎn)圖

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程56圖4-47齒輪簡(jiǎn)圖5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程57表4-8某齒輪機(jī)械加工工藝過(guò)程

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程57表4-8某齒輪機(jī)械加工工藝過(guò)程5圓柱齒輪加工工藝過(guò)58圖4-48高精度齒輪

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程58圖4-48高精度齒輪5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程59表4-9高精度齒輪加工工藝過(guò)程

5圓柱齒輪加工工藝過(guò)程59表4-9高精度齒輪加工工藝過(guò)程5圓柱齒輪加工工藝過(guò)60圓柱齒輪零件的加工1圓柱齒輪零件的加工611圓柱齒輪加工概述

1.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)齒輪盡管由于它們?cè)跈C(jī)器中的功用不同而設(shè)計(jì)成不同的形狀和尺寸,但總是可以把它們劃分為齒圈和輪體兩個(gè)部分。常見(jiàn)的圓柱齒輪有以下幾類(如圖4-30所示):盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條(即齒圈半徑無(wú)限大的圓拄齒輪)等。其中盤類齒輪應(yīng)用最廣。

21圓柱齒輪加工概述1.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)62圖4-30圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式

1圓柱齒輪加工概述3圖4-30圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式1圓柱齒輪加工概述63

2.圓柱齒輪的精度要求齒輪本身的制造精度,對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的使用條件,對(duì)齒輪傳動(dòng)提出以下幾方面的要求:

(1)運(yùn)動(dòng)精度。要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)比恒定,即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中,轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)一定范圍。

(2)工作平穩(wěn)性。要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),沖擊、振動(dòng)和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的變化要小,也就是要限制短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。

1圓柱齒輪加工概述42.圓柱齒輪的精度要求1圓柱齒輪加工概述64

(3)接觸精度。

(4)齒側(cè)間隙。要求齒輪傳動(dòng)時(shí),非工作齒面間留有一定間隙,以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時(shí)的一些誤差。齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要根據(jù)齒輪的用途和工作條件加以規(guī)定。對(duì)于分度傳動(dòng)用齒輪,主要的要求是齒輪運(yùn)動(dòng)精度,使得傳遞的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠;對(duì)于高速動(dòng)力傳動(dòng)用的齒輪,必須要求工作平穩(wěn),沒(méi)有沖擊和噪聲;對(duì)于重載低速傳動(dòng)用的齒輪,則要求齒的接觸精度要好,使嚙合齒的接觸面積大,不致引起齒面過(guò)早的磨損;對(duì)于換向傳動(dòng)和讀數(shù)機(jī)構(gòu),齒側(cè)間隙應(yīng)嚴(yán)格控制,必要時(shí)還須消除間隙。

1圓柱齒輪加工概述5(3)接觸精度。1圓柱齒輪加工概述65

3.齒輪的材料與熱處理

1)材料的選擇齒輪應(yīng)按照使用的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對(duì)齒輪的加工性能和使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。要求較高的重要齒輪可選用38CrMoAlA氮化鋼,非傳力齒輪也可以用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。

1圓柱齒輪加工概述63.齒輪的材料與熱處理1圓柱齒輪加工概述66

2)齒輪的熱處理齒輪加工中根據(jù)不同的目的,安排兩種熱處理工序:

(1)毛坯熱處理。在齒坯加工前后安排預(yù)先熱處理(正火或調(diào)質(zhì)),其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力、改善材料的可切削性和提高綜合力學(xué)性能。

(2)齒面熱處理。齒形加工后,為提高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。

1圓柱齒輪加工概述72)齒輪的熱處理1圓柱齒輪加工概述67

4.齒輪毛坯齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)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(shí),多用鍛件,直徑大于400～600mm的齒輪,常用鑄造毛坯。為了減少機(jī)械加工量,對(duì)大尺寸、低精度齒輪,可以直接鑄出輪齒;對(duì)于小尺寸、形狀復(fù)雜的齒輪,可用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約原材料。

1圓柱齒輪加工概述84.齒輪毛坯1圓柱齒輪加工概述68

1.齒坯精度齒坯的外圓、端面及孔經(jīng)常作為齒形加工、測(cè)量和裝配的基準(zhǔn),所以齒坯的精度對(duì)于整個(gè)齒輪的精度有著重要的影響。齒坯精度中主要是對(duì)齒輪孔的尺寸精度和形狀精度、孔和端面的位置精度有較高的要求;對(duì)齒坯外圓也有一定的要求。具體要求見(jiàn)表4-5和表4-6。

2圓柱齒輪齒坯的加工方法92圓柱齒輪齒坯的加工方法69表4-5齒坯尺寸和形狀公差

2圓柱齒輪齒坯的加工方法10表4-5齒坯尺寸和形狀公差2圓柱齒輪齒坯的加工方70表4-6齒坯基準(zhǔn)面徑向和端面跳動(dòng)公差(μm)

2圓柱齒輪齒坯的加工方法11表4-6齒坯基準(zhǔn)面徑向和端面跳動(dòng)公差(μm)2圓71

2.齒坯加工方案的選擇

1)大批大量生產(chǎn)的齒坯加工大批大量加工中等尺寸齒坯時(shí),多采用“鉆-拉-多刀車”的工藝方案:

(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(dòng)車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。這種工藝方案由于采用高效機(jī)床可以組成流水線或自動(dòng)線,所以生產(chǎn)效率高。

2圓柱齒輪齒坯的加工方法122.齒坯加工方案的選擇2圓柱齒輪齒坯的加工方法72

2)成批生產(chǎn)的齒坯加工成批生產(chǎn)齒坯時(shí),常采用“車-拉-車”的工藝方案:

(1)以齒坯外圓或輪轂定位,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。這種方案可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)是加工質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)效率較高。當(dāng)齒坯孔有臺(tái)階或端面有槽時(shí),可以充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來(lái)進(jìn)行多工位加工,在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯的加工。

2圓柱齒輪齒坯的加工方法132)成批生產(chǎn)的齒坯加工2圓柱齒輪齒坯的加工方法73

1.滾齒及其質(zhì)量分析

1)滾齒特點(diǎn)滾齒是齒形加工中生產(chǎn)率較高,應(yīng)用最廣的一種加工方法。而且滾齒加工通用性好,可加工圓柱齒輪、蝸輪等,亦可加工漸開(kāi)線齒形、圓弧齒形、擺線齒形等。滾齒既可加工小模數(shù)、小直徑齒輪,又可加工大模數(shù)、大直徑齒輪,加工斜齒也很方便。滾齒可直接加工9～8級(jí)精度齒輪,也可作為7級(jí)精度以上齒輪的粗加工和半精加工。滾齒可以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。因滾齒時(shí)齒面是由滾刀的刀齒包絡(luò)而成,參加切削的刀齒數(shù)有限,故齒面的表面粗糙度值較大。為提高加工精度和齒面質(zhì)量,宜將粗、精滾齒分開(kāi)。

3圓柱齒輪齒形加工方法141.滾齒及其質(zhì)量分析3圓柱齒輪齒形加工方法74

2)滾齒加工質(zhì)量分析

(1)影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性的加工誤差分析。影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性的主要原因是,在加工中滾刀和被加工齒輪的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變化。相對(duì)位置的變化(幾何偏心)產(chǎn)生齒輪徑向誤差,它以齒圈徑向跳動(dòng)ΔFr來(lái)評(píng)定;相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化(運(yùn)動(dòng)偏心)產(chǎn)生齒輪切向誤差,它以公法線長(zhǎng)度變動(dòng)ΔFW來(lái)評(píng)定。現(xiàn)分別加以討論:3圓柱齒輪齒形加工方法152)滾齒加工質(zhì)量分析3圓柱齒輪齒形加工方法75圖4-31幾何偏心引起的徑向誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法16圖4-31幾何偏心引起的徑向誤差3圓柱齒輪齒形加工方76①齒輪的徑向誤差。齒輪的徑向誤差是指滾齒時(shí),由于齒坯的回轉(zhuǎn)軸線與齒輪工作時(shí)的回轉(zhuǎn)軸線不重合(出現(xiàn)幾何偏心),使所切齒輪的輪齒發(fā)生徑向位移而引起的齒距累積誤差(如圖4-31所示)。圖4-31中,O為切齒時(shí)的齒坯回轉(zhuǎn)中心,O′為齒坯基準(zhǔn)孔的幾何中心(即齒輪工作時(shí)的回轉(zhuǎn)中心),r為滾齒時(shí)的分度圓半徑，r′為以孔軸心O′為旋轉(zhuǎn)中心時(shí)齒圓的分度圓半徑。滾齒時(shí),齒輪的基圓中心與工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心重合于O,這樣切出的各齒形相對(duì)基圓中心O分布是均勻的(如圖中實(shí)線圓上的P1＝P2),但齒輪工作時(shí)是繞基準(zhǔn)孔中心O′轉(zhuǎn)動(dòng)的(假定安裝時(shí)無(wú)偏心),這時(shí)各齒形相對(duì)分度圓心O′分布不均勻了(如圖中雙點(diǎn)劃線圓上的P1′≠P2′)。顯然這種齒距的變化是由于幾何偏心使齒廓徑向位移引起的,故又稱為齒輪的徑向誤差。

3圓柱齒輪齒形加工方法17①齒輪的徑向誤差。齒輪的徑向誤差是指滾齒時(shí),由于齒坯77切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因是工件出現(xiàn)幾何偏心。切齒時(shí),工件有兩種裝夾方式:外圓定心端面支承和孔定心端面支承。前一種方式按外圓找正不需專用心軸,但要求齒坯外圓的徑向圓跳動(dòng)要小,適用于單件小批生產(chǎn);后一種方式工件裝夾方便,適用于成批以上生產(chǎn)。下面以孔定心端面支承為例(如圖4-32所示)來(lái)分析出現(xiàn)幾何偏心引起徑向誤差的因素:第一,夾具心軸軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線不重合;第二,工件孔與心軸之間的配合間隙大,裝夾時(shí)偏向了一邊;第三,機(jī)床工作臺(tái)面與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線不垂直,使夾緊后工件孔相對(duì)于工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏斜(如圖4-33所示);第四,工件基準(zhǔn)孔與端面不垂直;第五,夾具上、下平面不平行或各定位面未擦干凈。

3圓柱齒輪齒形加工方法18切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因是工件出現(xiàn)幾何偏心。78圖4-32滾齒夾具

3圓柱齒輪齒形加工方法19圖4-32滾齒夾具3圓柱齒輪齒形加工方法79圖4-33端面定位不好引起幾何偏心

3圓柱齒輪齒形加工方法20圖4-33端面定位不好引起幾何偏心3圓柱齒輪齒形加工80減小幾何偏心的辦法:第一,保證齒坯的加工質(zhì)量,特別注意孔徑尺寸精度和基準(zhǔn)端面的跳動(dòng);第二,保證夾具的制造精度和安裝精度。夾具制造時(shí),要注意限位基準(zhǔn)對(duì)底面的平行度和定心軸頸軸線對(duì)底面的垂直度要求。在保證裝卸方便的前提下,定心軸頸處定位間隙要盡量小。夾具安裝時(shí)應(yīng)盡量使定心軸頸軸線與機(jī)床回轉(zhuǎn)中心相重合,夾具安裝后應(yīng)檢查圖4-34所示的A、B、C、D四處的跳動(dòng)量,其數(shù)值可參考表4-7;第三,改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)。如設(shè)計(jì)定位與夾緊分開(kāi)的夾具。這種結(jié)構(gòu)夾緊時(shí),螺栓的彎曲不會(huì)影響齒坯的定位精度(如圖4-35所示)。

3圓柱齒輪齒形加工方法21減小幾何偏心的辦法:第一,保證齒坯的加工質(zhì)量,特別注81圖4-34夾具安裝精度的檢查

3圓柱齒輪齒形加工方法22圖4-34夾具安裝精度的檢查3圓柱齒輪齒形加工方法82圖4-35定位與夾緊分開(kāi)的夾具

3圓柱齒輪齒形加工方法23圖4-35定位與夾緊分開(kāi)的夾具3圓柱齒輪齒形加工方法83表4-7夾具的安裝精度

3圓柱齒輪齒形加工方法24表4-7夾具的安裝精度3圓柱齒輪齒形加工方法84②齒輪的切向誤差。齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)因滾齒機(jī)分齒傳動(dòng)鏈誤差,引起瞬時(shí)傳動(dòng)比產(chǎn)生不穩(wěn)定,使機(jī)床工作臺(tái)不等速旋轉(zhuǎn),工件回轉(zhuǎn)時(shí)快時(shí)慢,所切齒輪的輪齒沿切向發(fā)生位移所引起的齒距累積誤差,如圖4-36所示。為清楚起見(jiàn),圖中只畫(huà)出了8個(gè)輪齒。設(shè)滾切齒1時(shí)齒坯的轉(zhuǎn)角誤差為0°,當(dāng)滾切齒2時(shí),理論上齒坯應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)AOB角(即360°／8),實(shí)際上由于存在轉(zhuǎn)角誤差,齒坯多轉(zhuǎn)了個(gè)Δ角,轉(zhuǎn)過(guò)AOC角,即輪齒由雙點(diǎn)劃線所示位置轉(zhuǎn)到實(shí)線所示位置,結(jié)果輪齒沿切向發(fā)生了位移。同時(shí),其它各齒也會(huì)發(fā)生類似的切向位移。由于機(jī)床工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角誤差在一周內(nèi)是變化的,因而各輪齒的切向位移也就不相等,必然引起齒距累積誤差。在齒輪傳動(dòng)時(shí),就會(huì)影響傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。

3圓柱齒輪齒形加工方法25②齒輪的切向誤差。齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)因滾齒機(jī)分85圖4-36齒輪的切向誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法26圖4-36齒輪的切向誤差3圓柱齒輪齒形加工方法86

(2)影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分折。影響齒輪工作平穩(wěn)性的主要誤差是齒形誤差、基節(jié)偏差等,現(xiàn)分別予以討論。①齒形誤差。滾齒后常見(jiàn)的齒形誤差,如圖4-37所示。其中齒面出棱、齒形不對(duì)稱和根切可直接看出來(lái);而齒形角誤差和周期誤差需要通過(guò)儀器才能測(cè)出。應(yīng)該指出,圖4-37所示的誤差是齒形誤差的幾種單獨(dú)表現(xiàn)形式,實(shí)際齒形誤差常是上述幾種形式的疊加。

3圓柱齒輪齒形加工方法27(2)影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分折。影響齒輪工作87圖4-37常見(jiàn)的齒形誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法28圖4-37常見(jiàn)的齒形誤差3圓柱齒輪齒形加工方法88

·齒面出棱的主要原因。滾齒時(shí)齒面有時(shí)出棱,其主要原因是:滾刀刀齒沿圓周等分性不好和滾刀安裝后存在較大的徑向圓跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)等。由圖4-38看出,刀齒存在不等分誤差時(shí),各排刀齒相對(duì)準(zhǔn)確位置有的超前有的滯后,這種超前與滯后使刀齒上的切削刃偏離滾刀基本蝸桿的螺紋表面。因而,在滾切齒輪的過(guò)程中,就會(huì)出現(xiàn)“過(guò)切”和“空切”而產(chǎn)生齒形誤差。圖4-38(c)是從圖4-38(b)中取出三個(gè)刀齒位置加以放大的示意圖。圖中雙點(diǎn)劃線表示無(wú)等分誤差時(shí)刀齒的位置(和漸開(kāi)線齒面相切);實(shí)線表示有等分誤差時(shí),刀齒2因滯后而引起刃口“空切”和刀齒3因超前而引起刃口“過(guò)切”的情況。刀齒等分性誤差愈大,這種“空切”和“過(guò)切”愈嚴(yán)重,齒面出棱愈明顯。刀齒等分性誤差對(duì)不同曲率的漸開(kāi)線齒形的影響是不同的,齒形曲率愈大(即齒輪基圓愈小)影響愈大,這也就是齒數(shù)少的小齒輪為何齒面易出棱的緣故。

3圓柱齒輪齒形加工方法29·齒面出棱的主要原因。滾齒時(shí)齒面有時(shí)出棱,其主要原因89圖4-38刀齒不等分引起的齒形誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法30圖4-38刀齒不等分引起的齒形誤差3圓柱齒輪齒形加工90

·產(chǎn)生齒形角誤差的主要原因。齒輪的齒形角誤差主要決定于滾刀刀齒的齒形角誤差。滾刀刀齒的齒形角誤差,由滾刀制造時(shí)鏟磨刀齒產(chǎn)生的齒形角誤差和刃磨刀齒前刀面所產(chǎn)生的非徑向性誤差及非軸向性誤差而引起。刀齒前刀面非徑向性誤差對(duì)齒形誤差的影響,如圖4-39所示。

3圓柱齒輪齒形加工方法31·產(chǎn)生齒形角誤差的主要原因。齒輪的齒形角誤差主要決定91圖4-39刀齒前刀面非徑向性誤差對(duì)齒形誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法32圖4-39刀齒前刀面非徑向性誤差對(duì)齒形誤差的影響3圓92精加工所用滾刀的前角通常為0°(即刀齒前刀面在徑向平面內(nèi)),刃磨不好時(shí)會(huì)出現(xiàn)前角(正或負(fù))。由于刀齒側(cè)后面經(jīng)鏟磨后具有側(cè)后角,因此刀齒前角誤差必然引起齒形角變化。前角為正時(shí),齒形角變小,切出的齒形齒頂變肥(如圖4-39(a)所示);前角為負(fù)時(shí),齒形角變大,切出的齒形齒頂變瘦(如圖4-39(b)所示)。刀齒前刀面的非軸向性誤差,是指直槽滾刀前刀面沿軸向?qū)τ诳纵S線的平行度誤差(如圖4-40所示)。這種誤差使各刀齒偏離了正確的齒形位置,而且刀齒左右兩側(cè)刃偏離值不等,這樣既產(chǎn)生軸向齒距偏差,又引起齒形歪斜。

3圓柱齒輪齒形加工方法33精加工所用滾刀的前角通常為0°(即刀齒前刀面在徑向平93圖4-40刀齒前刀面非軸向性誤差對(duì)齒形誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法34圖4-40刀齒前刀面非軸向性誤差對(duì)齒形誤差的影響3圓94

·產(chǎn)生齒形不對(duì)稱的主要原因。滾齒時(shí),有時(shí)出現(xiàn)齒形不對(duì)稱誤差,除了刀齒前刀面非軸向性誤差的影響外,主要是滾齒時(shí)滾刀對(duì)中不好。滾刀對(duì)中是指滾齒時(shí)滾刀所處的軸向位置應(yīng)使其一個(gè)刀齒(或齒槽)的對(duì)稱線通過(guò)齒坯中心(如圖4-41(a)所示)。滾刀對(duì)中了,切出的齒形就對(duì)稱;反之則引起齒形不對(duì)稱。滾刀包絡(luò)齒面的刀齒數(shù)愈少,工件齒形愈大且齒面曲率愈大時(shí),齒形不對(duì)稱愈嚴(yán)重。故對(duì)于模數(shù)較大且齒數(shù)較少的齒輪,滾齒前應(yīng)認(rèn)真使?jié)L刀對(duì)中。

3圓柱齒輪齒形加工方法35·產(chǎn)生齒形不對(duì)稱的主要原因。滾齒時(shí),有時(shí)出現(xiàn)齒形不對(duì)95圖4-41滾刀對(duì)中對(duì)齒形的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法36圖4-41滾刀對(duì)中對(duì)齒形的影響3圓柱齒輪齒形加工方法96

·產(chǎn)生齒形周期誤差的主要原因。滾刀安裝后的徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)、機(jī)床分度蝸輪副中分度蝸桿的徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)都是周期性的誤差,這些都會(huì)使得滾齒時(shí)出現(xiàn)齒面凸凹不平的周期誤差。

減少齒形誤差的措施:從以上分析可知,影響齒形誤差的主要因素是滾刀的制造誤差、安裝誤差和機(jī)床分齒傳動(dòng)鏈中蝸桿的誤差。為了保證齒形精度,除了根據(jù)齒輪的精度等級(jí)正確地選擇滾刀和機(jī)床外,還要特別注意滾刀的重磨精度和安裝精度。

3圓柱齒輪齒形加工方法37·產(chǎn)生齒形周期誤差的主要原因。滾刀安裝后的徑向圓跳動(dòng)97②基節(jié)偏差。在滾齒加工時(shí),齒輪的基節(jié)應(yīng)等于滾刀的基節(jié)。滾刀的基節(jié):pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0

式中pb0—滾刀的基節(jié)；pn0一滾刀的法向齒距；pt0—滾刀的軸向齒距；α0—滾刀的法向齒形角；λ0—滾刀的分度圓螺旋升角，一般很小，故cosλ0≈1。3圓柱齒輪齒形加工方法38②基節(jié)偏差。pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0c98

3）影響齒輪接觸精度的加工誤差分析

齒輪接觸精度受到齒寬方向接觸不良和齒高方向接觸不良的影響。影響齒高方向接觸不良的主要因素是齒形誤差Δff和基節(jié)偏差Δfpb，影響齒寬方向接觸不良的主要因素是齒輪的齒向誤差ΔFβ，此處只分析影響齒向誤差ΔFβ的主要因素。齒向誤差ΔFβ是指在分度圓柱面上，齒寬工作部分范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒線且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒線之間的端面距離。

3圓柱齒輪齒形加工方法393）影響齒輪接觸精度的加工誤差分析齒輪接觸精度受到99滾齒加工中引起齒向誤差的主要因素如下:①滾齒機(jī)刀架導(dǎo)軌相對(duì)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線存在平行度誤差時(shí),齒輪會(huì)產(chǎn)生齒向誤差(如圖4-42所示)。②由于夾具支承端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差,或齒坯孔與定位端面的垂直度誤差(如圖4-43所示)等工件的裝夾誤差均會(huì)造成被切齒輪的齒向誤差。③滾切斜齒輪時(shí),除上述影響因素外,機(jī)床差動(dòng)掛輪的誤差,也會(huì)影響齒輪的齒向誤差。

3圓柱齒輪齒形加工方法40滾齒加工中引起齒向誤差的主要因素如下:3圓柱齒輪100圖4-42滾齒機(jī)刀架導(dǎo)軌誤差對(duì)齒向誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法41圖4-42滾齒機(jī)刀架導(dǎo)軌誤差對(duì)齒向誤差的影響3圓柱齒101圖4-43齒坯安裝歪斜對(duì)齒向誤差的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法42圖4-43齒坯安裝歪斜對(duì)齒向誤差的影響3圓柱齒輪齒形102

2.插齒及與滾齒工藝特點(diǎn)比較

1)插齒原理與運(yùn)動(dòng)插齒也是生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的一種切齒方法。

(1)插齒原理。從插齒過(guò)程上分析,插齒刀和工件相當(dāng)于一對(duì)軸線相互平行的圓柱齒輪相嚙合,插齒刀就是一個(gè)磨有前、后角具有切削刃的高精度齒輪。

3圓柱齒輪齒形加工方法432.插齒及與滾齒工藝特點(diǎn)比較3圓柱齒輪齒形加工方103

(2)插齒的主要運(yùn)動(dòng)(如圖4-44所示)有:①切削運(yùn)動(dòng)。插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。②分齒展成運(yùn)動(dòng)。插齒刀與工件間應(yīng)保持正確的嚙合關(guān)系。插齒刀每往復(fù)一次,工件相對(duì)刀具在分度圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為加工時(shí)的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),故刀具與工件的嚙合過(guò)程也就是圓周進(jìn)給過(guò)程。③徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。插齒時(shí),為逐步切至全齒深,插齒刀應(yīng)有徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fr。

3圓柱齒輪齒形加工方法44(2)插齒的主要運(yùn)動(dòng)(如圖4-44所示)有:3圓104④讓刀運(yùn)動(dòng)。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),向下是工作過(guò)程。為了避免刀具擦傷已加工的齒面并減少刀齒磨損,在插齒刀向上運(yùn)動(dòng)時(shí),工作臺(tái)帶動(dòng)工件沿徑向退出切削區(qū)一段距離,插齒刀工作行程時(shí),工件恢復(fù)原位。在較大規(guī)格的插齒機(jī)上,讓刀運(yùn)動(dòng)由插齒刀刀架部件來(lái)完成。

3圓柱齒輪齒形加工方法45④讓刀運(yùn)動(dòng)。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),向下是工作過(guò)程。105圖4-44插齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)

3圓柱齒輪齒形加工方法46圖4-44插齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)3圓柱齒輪齒形加工方法106

2)插齒與滾齒工藝特點(diǎn)比較插齒與滾齒同為常用的齒形加工方法,它們的加工精度