圓柱齒輪加工工藝設(shè)計(jì)

第第頁圓柱齒輪加工工藝設(shè)計(jì)

3〕設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序。例如：工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。

4〕數(shù)控編程中有關(guān)工藝問題處理。例如：對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、加工路徑的確定、刀具的補(bǔ)償。

5〕安排數(shù)控加工中的容差。

6〕處理數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令。

4擬定圓柱齒輪工藝路徑

4.1定位基準(zhǔn)的選擇

基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證生產(chǎn)效率提高，否那么，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，還會造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。

定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。1〕精基準(zhǔn)的選擇

考慮要保證零件的加工精度和裝夾精確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原那么和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原那么，以粗加工后零件軸線為主要的定位精基準(zhǔn)。

2〕粗基準(zhǔn)的選擇

對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有假設(shè)干個不加工表面的工件，那么應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。依據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原那么，本零件選擇零件的圓柱齒輪端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。4.2表面加工方法的確定

依據(jù)圓柱齒輪零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表4-1。

表4-1表面加工方法

4.3加工階段的劃分

1〕加工方法的選擇

加工方法的選擇原那么是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有很多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的外形、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。

2〕加工方案確定的原那么

零件上比較精確表面加工，經(jīng)常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對這些表面僅僅依據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。

該圓柱齒輪加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工三個階段。

在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)預(yù)備好，使后續(xù)工序都可以采納精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求，然后粗車圓柱齒輪端面外圓。粗鏜齒輪內(nèi)孔、拉鍵。

4.4工序的集中與分散

選用工序集中原那么安排圓柱齒輪的加工工序。該圓柱齒輪的生產(chǎn)類型為中、小批量，可以采納萬能型機(jī)床配以專用工、夾具以提高生產(chǎn)率，而且運(yùn)用工序集中原那么使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短幫助時(shí)間，而且由于與一次裝夾中加工了很多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。

4.5工序順次的安排

1〕機(jī)械加工工序

由于齒輪的傳動精度主要決斷于齒形精度和齒距分布勻稱性，而這與切齒時(shí)采納的定位基準(zhǔn)，孔和端面的精度有著徑直的關(guān)系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形預(yù)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。

遵循“先基準(zhǔn)后其他”原那么：首先加工基準(zhǔn)——圓柱齒輪左端面和內(nèi)孔。

遵循“先粗后精”原那么：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

遵循“先主后次”原那么：先加工主要表面，后加工次要表面。

遵循“先面后孔”原那么：先加工主要表面，后加工孔。

2〕熱處理工序

在加工之前，為了保證齒輪工作的牢靠性，提高其運(yùn)用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)依據(jù)實(shí)際的工作條件和材料的特點(diǎn)來選取。

齒輪主要的失效形式有齒面電蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。

在本文的一些條件下，對齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性、齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時(shí)應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要求。

在《材料成形原理與工藝》中對齒輪材料的基本要求如下：

1〕齒面要硬,齒芯要韌；

2〕易于加工及熱處理；

3〕軟齒面齒輪齒面配對硬度差為30-50HBS。

因此，坯料鍛坯成型后正火，進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度為50~52HRC，并進(jìn)行酸洗、噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，清除毛坯表面因脫碳對機(jī)械加工帶來的不利影響。

3〕齒形的精加工階段

這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個階段中首先應(yīng)對定位基準(zhǔn)面、孔和端面進(jìn)行修整因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會產(chǎn)生變形。假如在淬火后徑直采納這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位精確牢靠余量分布也比較勻稱，以便達(dá)到精加工的目的。

4〕幫助工序

在粗加工后，安排中間檢驗(yàn)工序，精加工后，安排去毛刺、清洗和

終檢工序。

4.6確定工藝路徑

1〕確定走刀路徑和安排工步順次

走刀路徑就是刀具在整個加工工序中的運(yùn)動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順次。走刀路徑是編寫程序的依據(jù)之一。在確定走刀路徑時(shí)

主要考慮以下幾點(diǎn)：

〔1〕尋求最短加工路徑，減削空刀時(shí)間以提高加工效率；

〔2〕為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最末一次走刀,中連續(xù)加工出來；

〔3〕刀具的進(jìn)、退刀切入與切出路徑要仔細(xì)考慮，以盡量減削在輪廓切削中停刀，切削力突然改變造成彈性變形而留下刀痕，也要避開在工件輪廓面上垂直上下刀而劃傷工件；

〔4〕要選擇工件在加工后變形小的路徑，對橫截面積小的瘦長零件或薄板零件應(yīng)采納分幾次走刀加工到最末尺寸或?qū)ΨQ去余量法安排定刀路徑。

2〕確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案

在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)留意以下四點(diǎn)：

〔1〕盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；

〔2〕盡量將工序集中，減削裝夾次數(shù)，盡量可能做到在一次裝夾后就能加工出全部待加工表面；

〔3〕避開采納占機(jī)人工調(diào)整裝夾方案。

〔4〕夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。

此外，還要記住六點(diǎn)定位原理，在夾具中適當(dāng)?shù)牟贾昧鶄€支承，使工件與六個支承接觸，就可以限制工件的六個自由度，使工件的位置完全的確定。這種采納布置恰當(dāng)?shù)牧鶄€支承點(diǎn)來限制六個自由度的方法，稱為“六點(diǎn)定位”。

3〕夾具的選擇

由于夾具確定了零件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，即加工原點(diǎn)的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機(jī)床坐標(biāo)系中的正確坐標(biāo)方向，同時(shí)協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。除此之外，主要考慮以下幾點(diǎn)：

〔1〕當(dāng)零件加工批量小時(shí)，盡量采納組合夾具，可調(diào)式夾具及其它通用夾具；

〔2〕當(dāng)小批量或成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采納專用夾具，但應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡約；

〔3〕夾具要開敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀，如產(chǎn)生碰撞等；

〔4〕裝卸零件要方便牢靠，以縮短預(yù)備時(shí)間，有條件時(shí)，批量較大的零件應(yīng)采納氣動或液壓夾具、多工位夾具。

合理地選擇定位基準(zhǔn)，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決斷性的作用。該齒輪的毛坯外形規(guī)章，采用四爪自定心卡盤中心定位即可，在加工齒輪輪齒的

時(shí)候，要用彈簧液壓自定心夾具、通用夾具來裝夾。

這樣即可保證零件的數(shù)控加工技術(shù)要求。

4〕刀具選擇

依據(jù)加工要求需選擇刀具如下：

1號刀：寬2mm的硬質(zhì)合金滾齒滾刀；

2號刀：4mm寬的銑刀；

3號刀：鏜刀；

4號刀：車外圓刀；

鉆孔：Φ17的麻花鉆。

5〕確定刀具與工件的相對位置

對于數(shù)控機(jī)床來說，在加工開始時(shí)，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認(rèn)對刀點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。對刀點(diǎn)是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有肯定尺寸聯(lián)系的某一位置，對刀點(diǎn)往往就選擇在零件的加工原點(diǎn)。

對刀點(diǎn)的選擇原那么如下：

1、所選的對刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡約；

2、對刀點(diǎn)應(yīng)選擇在簡單找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置；

3、對刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、牢靠的位置；

4、對刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。

換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等采納多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，由于這些機(jī)床在加工過程中要自動換刀。

對于手動換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具，換刀點(diǎn)經(jīng)常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有肯定的安全量。

6〕工藝路徑的制定

綜合上述分析根據(jù)由右至左、由內(nèi)到外、先粗后精的原那么確定該齒輪的工藝路徑如下：

齒輪毛坯加工路徑：

下料→車右端面→粗車外圓→精車外圓→鉆孔→粗鏜孔→精鏜孔→切槽→卸下掉頭裝夾→車左端面→檢驗(yàn)。

齒輪的加工工序、路徑及方法：

1、車。用通用車床加工出齒輪的大徑，直徑為42.62毫米的外圓，以及粗鏜內(nèi)孔。

2、檢。檢驗(yàn)是否符合要求。

3鉗。大件班。給要加工的齒輪端面攻兩個M10的螺孔，以便于滾齒時(shí)方

便固定。

4、滾齒。用滾刀滾出牙齒。

5、SC〔熱處理〕。把滾出來的齒輪放在鍋爐中進(jìn)行熱處理。

6、噴丸。熱處理之后在進(jìn)行表面處理。

7、車。車削齒輪的大面及精鏜內(nèi)孔、倒角。

8、磨。把車削完的大面用砂輪磨平，以便作為另一端加工的一個基準(zhǔn)面。

9、平磨。把沒有加工過的小面磨平，以便于加工。

10、車。車直徑為18mm的內(nèi)孔及倒角。

11、磨齒。把齒輪尖銳的地方用砂輪磨平。

12、檢。交檢。

13、插齒。在齒輪的內(nèi)孔插齒，以便齒輪的固定。

14、鉗——大件班。

15、終檢。

按先主后次，先粗后精的加工原那么確定加工路徑，采納循環(huán)指令對內(nèi)輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工。對刀時(shí)轉(zhuǎn)速不能太快，要膽大心細(xì)，先對Z向把刀尖靠到工件右端面，輸入為零，對*方向的對刀方法是試車的方法，把測量值輸入到機(jī)床中，這樣就完成第一把刀的對刀。調(diào)用4號刀的程序就可以加工了在車右端面的倒角時(shí)要降低進(jìn)給量和切削速度，太快刀簡單壞，車直徑18的孔時(shí)，需要調(diào)用第二把刀，對刀的方法和第一把刀對刀方法一樣，車精度高的孔的時(shí)候要保證右邊有足夠的余量，由于機(jī)床的精度不是很高，一般要走三四刀才能達(dá)到精度要求，三號刀在對刀的時(shí)候靠在右端面的面上，按測量刀具，選長度2輸入-32

就可以把Z方向確定下來了，*方向還是采納試切的方法，按長度1輸入測量值，這樣第三把刀也對好了，由于吃刀量比較大，所以進(jìn)給量要小以保證不損壞刀片，在加工條件下的工件的對刀就很快了，徑直按零點(diǎn)偏置就可以調(diào)整每把刀的偏移量，而不需要對每把刀，加快了加工的速度，提高了加工的效率。

4.7齒輪加工工步

1、齒輪右端加工工步：

工序1：下料,用切割機(jī)切Φ46的45#熱軋圓鋼，長度為35mm。

工序2：裝夾齒輪左端加工零件右端

裝夾毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盤外約30mm,找正后夾緊。

詳細(xì)加工工步如下：

(1)用4號刀采納G01進(jìn)行零件右端面的輪廓循環(huán)粗加工。主軸轉(zhuǎn)速為600r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.2mm/r。

(2)用4號刀采納G01進(jìn)行零件右端面的輪廓循環(huán)精加工。主軸轉(zhuǎn)速為800r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.05mm/r。

2、齒輪左端加工工步：

工序3：掉頭裝夾零件右端加工零件左端內(nèi)外型面；

卸下工件，用銅皮包住已加工過的Φ42.62mm的外圓,找正后加緊。

詳細(xì)工步如下：

(1)用4號刀采納G01進(jìn)行零件左端面的輪廓循環(huán)粗加工。主軸轉(zhuǎn)速為600r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.2mm/r。

(2)用4號刀采納G01進(jìn)行零件左端面的輪廓循環(huán)精加工。主軸轉(zhuǎn)速為800r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.05mm/r。

(3)用麻花鉆Φ17的麻花鉆，鉆中心孔，主軸轉(zhuǎn)速為400r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.05mm/r。

(4)用3號刀，鏜刀，鏜孔Φ18主軸轉(zhuǎn)速為500r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.05mm/r。

(5)用2號刀(寬2mm的硬質(zhì)合金焊接銑刀)切鍵槽，主軸轉(zhuǎn)速為400r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.05mm/r，割完后暫停2秒。割槽時(shí)需開切削液。

3、齒輪加工工步

工序4：用彈簧液壓夾具，通用，把齒輪毛坯夾緊夾好。

詳細(xì)工步如下：

用1號刀，寬2mm的硬質(zhì)合金滾齒滾刀，滾齒輪輪齒，主軸轉(zhuǎn)速為500r/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給F=0.5mm/r。

4.8機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用

依據(jù)被加工零件的形狀、材料與加工精度等條件,選用大連機(jī)床廠生產(chǎn)的配備FANUC0iMateTB數(shù)控系統(tǒng)。

機(jī)床設(shè)備選用C620臥式車床。

工藝設(shè)備：包括刀具、量具。

5齒輪程序的編制

零件的左面的加工工序：掉頭車削直徑18mm的孔，裝夾好后校正的端面和節(jié)圓跳動在0.02mm以內(nèi)，節(jié)圓校正是通過內(nèi)孔校正的。

N10T04D01；

N20M4S160；

N30G00*50Z3；

N40M8；

N50Z-1；

N60G01*50F0.2；

N70G00*17Z1；

N80Z-2；

N90G01*17F0.2；

N100G00*17Z0；

N110Z-3；

N120G01*17.1F0.22；

N130Z-0.8；

N140*17Z0.3；

N150G00*17Z30；

N160T05D01；

N170M4S250；

N180M8；

N190G00*17Z1；

N200G01Z-32F0.3；

N210*17；

N220G00Z1；

N230*17.8；

N240G01Z-31.98F0.3；

N250*18；

N260G00Z1；

N270*18；

N280G01Z-19.95F0.3；

N290*18；

N300G00Z1；

N310*18；

N320G01Z-32F0.3；

N330*18；

N340G00Z1；

N350*18.01；

N360G01Z-20F0.25；

N370*18；

N380*18Z-32；

N390G00Z2；

N400*50Z10；

N410*45Z20；

N420T09D01；〔換刀〕

N430M4S250；〔變速，主軸反轉(zhuǎn)〕N440M8；〔開冷卻液〕

N450G00*-18.2Z2

N460G01*-18.2F0.3；〔精車第一刀〕N470G00*-18.2Z2；

N480*18.1；

N490G01Z-32F0.3；〔精車第二刀〕N500G00*18Z2；

N510M9；

N520G00*450Z550；

N530T01D01；

N540G00*460；

N550M2；

END

6切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算

6.1切削用量的計(jì)算

該工序分四個工步，完成平面的銑削加工。只要選擇合適的背吃刀量、切削速度和進(jìn)給量就可以。

1、背吃刀量ap的選擇

粗加工時(shí)，背吃刀量應(yīng)依據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來確定。由于粗加工時(shí)是以提高生產(chǎn)率為主要目標(biāo)，所以在留出半精加工余量后，應(yīng)盡量將粗加工余量一次切除。當(dāng)遇到斷續(xù)切削、加工余量太大或不勻稱時(shí)，那么應(yīng)考慮多次走刀，而此時(shí)的背吃刀量應(yīng)依次遞減。

精加工時(shí)，應(yīng)依據(jù)粗加工留下的余量確定背吃刀量，使精加工余量小而勻稱。

2、進(jìn)給量f的選擇

粗加工時(shí)對表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度好的狀況下，可以選用大一些的進(jìn)給量，精加工時(shí)，應(yīng)主要考慮工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度數(shù)值越小，進(jìn)給量也要相應(yīng)減小。

3切削速度v的選擇

切削速度主要應(yīng)依據(jù)工件和刀具的材料來確定。粗加工時(shí)，v主要受刀具壽命和機(jī)床功率的限制。如超出了機(jī)床許用功率，那么應(yīng)適當(dāng)降低切削速度，精加工時(shí)ap和f選用得都較小，在保證合理刀具壽命的狀況下，切削速度應(yīng)選取的盡可能大，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿意生產(chǎn)率的要求。

切削用量選定后，應(yīng)依據(jù)已選定的機(jī)床，將進(jìn)給量f和切削速度v修定成機(jī)床所具有的進(jìn)給量f和轉(zhuǎn)速n，并計(jì)算出實(shí)際的切削速度v。轉(zhuǎn)速n〔r/min〕的計(jì)算公式為：n=1000v/πd，式中d—刀具〔或工件〕的直徑〔mm〕，v—切削速度〔m/min〕。

a、主軸轉(zhuǎn)速

查表硬質(zhì)合金外圓刀片切削速度的參考數(shù)值：

粗車一般是160r/min，精車一般是200r/min.

b、進(jìn)給速度

主要依據(jù)零件加工精度和表面粗糙度以及刀具、材料性質(zhì)來選取。

按表面粗糙度選擇進(jìn)給量：

粗車f=0.3mm/r，精車f=0.2mm/r；

粗車F=280mm/min，精車F=190mm/min。

c、背吃刀量