【重慶大學(xué)機(jī)械制造基礎(chǔ)】6.1 圓柱齒輪加工

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1、第6章 齒輪及螺紋表面加工,重慶大學(xué),6.1 圓柱齒輪加工,劉英 副教授 重慶大學(xué),6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,1圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點,圖6-1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式,6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,2圓柱齒輪的精度要求 (1) 運動精度 (2) 工作平穩(wěn)性 (3) 接觸精度 (4) 齒側(cè)間隙,6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要是根據(jù)齒輪的用途和工作條件來規(guī)定的。 對于分度傳動用的齒輪，主要的要求是齒輪運動精度，使得傳遞的運動準(zhǔn)確可靠； 對于高速傳動動力用的齒輪，要求工作平穩(wěn)，沒有沖擊和噪聲；,6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,齒

2、輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要是根據(jù)齒輪的用途和工作條件來規(guī)定的。 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，必要時還須消除間隙。,6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,3.齒輪的材料與熱處理 (1)材料的選擇,一般齒輪選用中碳鋼(如45鋼)和低、中碳合金鋼，如20Cr40Cr、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。,6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,3.齒輪的材料與熱處理 (2) 齒輪的熱處理 1) 毛坯熱

3、處理 正火或調(diào)質(zhì) 2) 齒面熱處理 滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火 碳氮共滲、滲氮,6.1.1 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求,4齒輪毛坯 毛坯形式：棒料 鍛件 鑄件,6.1.2 齒輪加工方法概述,1. 成形法 常用的方法有：齒輪拉刀拉齒 插齒刀盤插齒 成型磨輪磨齒 齒輪銑刀銑齒,6.1.2 齒輪加工方法概述,齒輪銑刀銑齒,圖6-2 用成形銑刀加工齒輪,,齒輪銑刀銑齒,,齒輪銑刀銑齒,6.1.2 齒輪加工方法概述,齒輪銑刀: 盤狀齒輪銑刀 指形齒輪銑刀,6.1.2 齒輪加工方法概述,齒輪銑刀銑齒,6.1.2 齒輪加工方法概述,齒輪銑刀銑齒,2.展成法,6.1.2 齒

4、輪加工方法概述,特點：,對同一模數(shù)和同一齒形角的齒輪，只需用一把刀具就可以加工任意齒數(shù)和不同變位系數(shù)的齒輪。,展成法的加工精度和生產(chǎn)率比成形法高。,2.展成法,6.1.2 齒輪加工方法概述,滾齒、插齒,剃齒、珩齒和磨齒,6.1.3 滾齒加工,6.1.3 滾齒加工,1.滾齒加工原理及特點,滾齒加工的優(yōu)點：,1)滾齒加工生產(chǎn)率很高。 2)滾齒加工的操作和調(diào)整十分簡便,比插齒具有更好的通用性。 3)滾齒加工容易保證被加工齒輪有較精確的齒距。,滾齒加工的缺點：,1)滾齒加工的齒面粗糙度較大。 2)滾齒加工不能用于帶臺肩的齒輪及階梯齒輪加工。通常也不能加工內(nèi)齒輪。,6.1.3 滾齒加工,6.1.3 滾齒

5、加工,2.齒輪滾刀 (1)滾刀的實質(zhì),6.1.3 滾齒加工,2.齒輪滾刀 (2) 滾刀的結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸 按滾刀螺紋頭數(shù)可分為單頭滾刀和多頭滾刀; 按結(jié)構(gòu)可分為整體式滾刀、焊接式滾刀和裝配式滾刀； 按刀具材料可分為高速鋼滾刀和硬質(zhì)合金滾刀等。,6.1.3 滾齒加工,2.齒輪滾刀 (2) 滾刀的結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸,6.1.3 滾齒加工,2.齒輪滾刀 (2) 滾刀的結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸,6.1.3 滾齒加工,2.齒輪滾刀 (3)切削角度 1)前角,6.1.3 滾齒加工,2.齒輪滾刀 (3)切削角度 1)前角 2)后角,,6.1.3 滾齒加工,2.齒輪滾刀 (4)齒輪滾刀的正確選用,1)法向模數(shù)和法

6、向壓力角是選擇滾刀的基本參數(shù)，這兩個基本參數(shù)要與被切齒輪相等。,(4)齒輪滾刀的正確選用,2)應(yīng)根據(jù)被加工齒輪的精度等級選擇滾刀的精度等級。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定齒輪滾刀按精度等級分為： AA級、A級、B級和C級。 AA級齒輪滾刀可滾切67級精度的齒輪； A級齒輪滾刀可滾切78級精度的齒輪； B級齒輪滾刀可滾切89級精度的齒輪； C級齒輪滾刀可滾切910級精度的齒輪。,(4)齒輪滾刀的正確選用,3)精加工齒輪滾刀通常采用零前角、單頭、直槽的阿基米德滾刀； 粗加工可采用正前角、多頭螺旋槽滾刀。 4)通常所使用的滾刀不帶切削錐部，只有在切制直徑特別大的齒輪時，或切制螺旋角大于20的齒輪時，才選取帶切削錐的滾

7、刀，以減輕滾刀邊緣齒的負(fù)擔(dān)。,(4)齒輪滾刀的正確選用,5)應(yīng)當(dāng)使?jié)L刀的螺旋方向與被加工的齒輪的齒形線方向一致。,(4)齒輪滾刀的正確選用,圖6-9滾切直齒輪時滾刀的安裝角,,右旋滾刀,左旋滾刀,(4)齒輪滾刀的正確選用,圖6-10 滾切斜齒輪時滾刀的安裝角,(1)Y3150E 型滾齒機(jī)用途和主要技術(shù)參數(shù),3.Y3150E型滾齒機(jī),床身,立柱,刀架溜板,刀架體,支架,安裝被加工齒 輪工件的心軸,后立柱,工作臺,床鞍,刀桿,(2) 滾齒機(jī)傳動原理 1)滾切直齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,3.Y3150E型滾齒機(jī),1)滾切直齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,主運動傳動鏈,電動機(jī)-1-2-,-3-4-滾刀,

8、1)滾切直齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,展成運動傳動鏈,滾刀-4-5-,-6-7-工件,1)滾切直齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,軸向進(jìn)給傳動鏈,工件-7-8-,-9-10-刀架升降絲杠-刀架,(2) 滾齒機(jī)傳動原理 2)滾切斜齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,3.Y3150E型滾齒機(jī),(2) 滾齒機(jī)傳動原理 2)滾切斜齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,3.Y3150E型滾齒機(jī),2)滾切斜齒圓柱齒輪時機(jī)床的傳動原理,差動運動鏈:,刀架（滾刀移動,）-12-13-,-14-15-合成機(jī)構(gòu)-6-7-,-8-9-工作臺,（工件附加轉(zhuǎn)動,）,(3)Y3150E 型滾齒機(jī)傳動系統(tǒng)分析,3.Y3150E型滾齒機(jī),(3)Y3

9、150E 型滾齒機(jī)傳動系統(tǒng)分析,圖6-15 Y3150E 型滾齒機(jī)傳動路線,,1)主運動傳動鏈,,,2)展成運動傳動鏈,,,,3)軸向進(jìn)給運動傳動鏈,,,,,4)附加運動傳動鏈（差動傳動鏈）,,,,,(4)刀架快速移動的傳動路線,3.Y3150E型滾齒機(jī),,,,,,,刀架快速移動的傳動路線,(5)合成機(jī)構(gòu),3.Y3150E型滾齒機(jī),,6.1.4 插齒加工,,,,6.1.4 插齒加工,,,,1.插齒加工原理及特點,6.1.4 插齒加工,,特點: 插齒在加工過程中存在空程，因而其生產(chǎn)率比滾齒低。 但在某些情況下，例如切削扇形齒輪、小模數(shù)齒輪等，插齒的生產(chǎn)率也可能高于滾齒。,2.插齒刀 (1)插齒刀

10、的結(jié)構(gòu)及類型,6.1.4 插齒加工,,錐柄插齒刀,盤形插齒刀,碗形插齒刀,2.插齒刀 (2)插齒刀的幾何特性,6.1.4 插齒加工,3.插齒加工的工藝措施 (1)合理選用插齒刀。 AA級插齒刀適于加工標(biāo)準(zhǔn)6級精度的齒輪; A級和B級插齒刀適于加工7級和8級精度的標(biāo)準(zhǔn)齒輪。,6.1.4 插齒加工,,3.插齒加工的工藝措施 (2)提高插齒生產(chǎn)率的措施。 1)提高插齒機(jī)沖程數(shù); 2)加大圓周進(jìn)給量。,6.1.4 插齒加工,,3.插齒加工的工藝措施 (3)正確刃磨插齒刀。,6.1.4 插齒加工,,1.剃齒加工原理及特點 (1)剃齒加工原理,6.1.5 剃齒加工,,剃齒刀,工件,剃齒需具備以下運動

11、： 1)剃齒刀高速正反轉(zhuǎn)主運動； 2)工件沿軸向的往復(fù)運動剃出全齒寬； 3)工件每往復(fù)一次后的徑向進(jìn)給運動剃出全齒深。,6.1.5 剃齒加工,,1.剃齒加工原理及特點 (1)剃齒加工原理,6.1.5 剃齒加工,,剃齒刀,工件,特點: 1)能提高齒輪的齒形、齒距、齒向、齒圈徑向跳動等項精度; 2)不能修正齒輪原有的周節(jié)累積誤差; 3)剃齒精度直接受到剃前齒輪制造精度的影響,1.剃齒加工原理及特點 (2) 剃齒加工的工藝特點 1)剃齒刀與工件之間無強(qiáng)制嚙合運動，是自由對滾，故機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便； 2)剃齒加工效率高； 3)剃齒加工成本比較低，平均要比磨齒低90%；,6.1.5 剃齒加工,,1.

12、剃齒加工原理及特點 (2) 剃齒加工的工藝特點 4)剃齒加工對齒輪的齒形誤差和基節(jié)誤差有較強(qiáng)的修正能力，有利于提高齒輪的齒形精度，但對齒輪的切向誤差修正能力差。,6.1.5 剃齒加工,1.剃齒加工原理及特點 (2) 剃齒加工的工藝特點 5)剃齒加工精度主要取決于剃齒刀，只要剃齒刀本身的精度高、刃磨好，就能剃出Ra0.321.5m、精度為67級的齒輪。剃齒刀常用高速鋼制造；,6.1.5 剃齒加工,,1.剃齒加工原理及特點 (2) 剃齒加工的工藝特點 6) 剃齒刀不便于加工多臺肩的齒輪或多聯(lián)齒輪。,6.1.5 剃齒加工,,1.剃齒加工原理及特點 (2) 剃齒加工的工藝特點 剃齒加工通常適宜于成批

13、和大量生產(chǎn)，并特別適宜于加工對工作平穩(wěn)性和低噪聲有較高要求而對運動精度要求不是很高的齒輪。,6.1.5 剃齒加工,,,1.珩齒加工,6.1.6 珩齒和磨齒加工,,1.珩齒加工,6.1.6 珩齒和磨齒加工,,剃齒刀,工件,低速磨削、研磨和拋光,1.珩齒加工 特點: 珩齒主要用于改善熱處理后的齒面質(zhì)量，一般，表面粗糙度可從Ra1.6mm減小到Ra0.4mm以下。 一般可加工68級精度的齒輪。,6.1.6 珩齒和磨齒加工,,,2.磨齒加工,6.1.6 珩齒和磨齒加工,,2.磨齒加工 (1)磨齒加工原理,6.1.6 珩齒和磨齒加工,,砂輪,齒輪,假想齒條,往復(fù)進(jìn)給運動,節(jié)線,節(jié)圓,2.磨齒加工 (2)磨齒加工的特點,6.1.6 珩齒和磨齒加工,,1)加工精度高，一般條件下可達(dá)GB1009588漸開線圓柱齒輪精度6級 4級，表面粗糙度值為Ra（0.8 0.2）m。,2)由于采用強(qiáng)制展成即共軛嚙合方式，不僅修正誤差的能力強(qiáng)，而且，可以加工表面硬度很高的齒輪。,3)磨齒加工的成本高，主要用于大批量生產(chǎn)中。,6.1.7 圓柱齒輪齒部加工工藝方案選擇,,