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)齒輪盡管由于它們在機(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,傳動比恒定,即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中,轉(zhuǎn)角誤差不超過一定范圍。

(2)工作平穩(wěn)性。要求齒輪傳遞運(yùn)動平穩(wěn),沖擊、振動和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉(zhuǎn)動時(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。要求齒輪傳動時(shí),非工作齒面間留有一定間隙,以儲存潤滑油,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。對于分度傳動用齒輪,主要的要求是齒輪運(yùn)動精度,使得傳遞的運(yùn)動準(zhǔn)確可靠;對于高速動力傳動用的齒輪,必須要求工作平穩(wěn),沒有沖擊和噪聲;對于重載低速傳動用的齒輪,則要求齒的接觸精度要好,使嚙合齒的接觸面積大,不致引起齒面過早的磨損;對于換向傳動和讀數(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(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,對大尺寸、低精度齒輪,可以直接鑄出輪齒;對于小尺寸、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、測量和裝配的基準(zhǔn),所以齒坯的精度對于整個(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;對齒坯外圓也有一定的要求。具體要求見表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)齒坯孔有臺階或端面有槽時(shí),可以充分利用轉(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。

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級精度齒輪,也可作為7級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。

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)影響傳動準(zhǔn)確性的加工誤差分析。影響傳動準(zhǔn)確性的主要原因是,在加工中滾刀和被加工齒輪的相對位置和相對運(yùn)動發(fā)生了變化。相對位置的變化(幾何偏心)產(chǎn)生齒輪徑向誤差,它以齒圈徑向跳動ΔFr來評定;相對運(yùn)動的變化(運(yùn)動偏心)產(chǎn)生齒輪切向誤差,它以公法線長度變動ΔFW來評定?，F(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的回轉(zhuǎn)中心重合于O,這樣切出的各齒形相對基圓中心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)動的(假定安裝時(shí)無偏心),這時(shí)各齒形相對分度圓心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)床工作臺面與工作臺回轉(zhuǎn)軸線不垂直,使夾緊后工件孔相對于工作臺回轉(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;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)對底面的平行度和定心軸頸軸線對底面的垂直度要求。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)定位與夾緊分開的夾具。這種結(jié)構(gòu)夾緊時(shí),螺栓的彎曲不會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)分齒傳動鏈誤差,引起瞬時(shí)傳動比產(chǎn)生不穩(wěn)定,使機(jī)床工作臺不等速旋轉(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,圖中只畫出了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),其它各齒也會發(fā)生類似的切向位移。由于機(jī)床工作臺的轉(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。在齒輪傳動時(shí),就會影響傳遞運(yùn)動的準(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。滾齒后常見的齒形誤差,如圖4-37所示。其中齒面出棱、齒形不對稱和根切可直接看出來;而齒形角誤差和周期誤差需要通過儀器才能測出。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常見的齒形誤差

3圓柱齒輪齒形加工方法

28圖4-37常見的齒形誤差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及軸向竄動等。由圖4-38看出,刀齒存在不等分誤差時(shí),各排刀齒相對準(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,在滾切齒輪的過程中,就會出現(xiàn)“過切”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)劃線表示無等分誤差時(shí)刀齒的位置(和漸開線齒面相切);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“過切”的情況。刀齒等分性誤差愈大,這種“空切”和“過切”愈嚴(yán)重,齒面出棱愈明顯。刀齒等分性誤差對不同曲率的漸開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齒形誤差的影響3圓35

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

3圓柱齒輪齒形加工方法

35·產(chǎn)生齒形不對稱的主要原因。滾齒時(shí),有時(shí)出現(xiàn)齒形不對36圖4-41滾刀對中對齒形的影響

3圓柱齒輪齒形加工方法

36圖4-41滾刀對中對齒形的影響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和軸向竄動、機(jī)床分度蝸輪副中分度蝸桿的徑向圓跳動和軸向竄動都是周期性的誤差,這些都會使得滾齒時(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)軌相對工作臺回轉(zhuǎn)軸線存在平行度誤差時(shí),齒輪會產(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)床差動掛輪的誤差,也會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)軌誤差對齒向誤差的影響3圓柱齒42圖4-43齒坯安裝歪斜對齒向誤差的影響

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。從插齒過程上分析,插齒刀和工件相當(dāng)于一對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(如圖4-44所示)有:①切削運(yùn)動。插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動。②分齒展成運(yùn)動。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,工件相對刀具在分度圓上轉(zhuǎn)過的弧長為加工時(shí)的圓周進(jìn)給運(yùn)動,故刀具與工件的嚙合過程也就是圓周進(jìn)給過程。③徑向進(jìn)給運(yùn)動。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fr。

3圓柱齒輪齒形加工方法

44(2)插齒的主要運(yùn)動(如圖4-44所示)有:3圓45④讓刀運(yùn)動。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動時(shí),向下是工作過程。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)動時(shí),工作臺帶動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)動由插齒刀刀架部件來完成。

3圓柱齒輪齒形加工方法

45④讓刀運(yùn)動。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動時(shí),向下是工作過程。46圖4-44插齒時(shí)的運(yùn)動

3圓柱齒輪齒形加工方法

46圖4-44插齒時(shí)的運(yùn)動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)?，F(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),可通過高精度磨齒機(jī)獲得精確的漸開線齒形。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)動軌跡與工作臺回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差。插齒刀往復(fù)運(yùn)動頻率高,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)動慣性和機(jī)床剛性的制約,切削過程又有空程時(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。齒輪每轉(zhuǎn)過一齒,銑刀往復(fù)運(yùn)動一次,兩者在相對運(yùn)動中即完成齒端倒圓。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