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齿轮制作方法.ppt

齿轮制作方法

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2019-04-06 0人阅读 告发 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《齿轮制作方法ppt》,可适用于综合范畴

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高级制齿工齿轮技术底子齿轮制作的根基知识(部分)【教学目的和条件】掌握齿轮材料及其合理的取舍齿轮制作的特点及条件知晓齿轮制作的根基道理知晓齿轮制作机床的主要构成部件及功用。具备按照齿轮技术条件合理选用齿轮制作机床和工艺的初步能力。【教学内容摘要】齿轮材料及其合理的取舍齿轮制作的特点及应用成形法和展成法道理(滚齿道理)滚齿制作、齿轮滚刀插齿、磨齿、剃齿、珩齿制作【教学重点、难点】齿轮制作的特点及应用、展成法根基道理、滚齿的应用齿轮制作的根基知识(部分)一齿轮材料的合理取舍、得志材料的机械功能齿根部受到大弯曲应力可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面电蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此条件齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度齿面要有足够的硬度和耐磨性芯部要有一定的强度和韧性。、得志材料的工艺功能材料的工艺功能是指材料本身能够适应各种制作工艺条件的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削制作和热处理等几种制作因此选材时要对材料的工艺功能加以当心。正常来说碳钢的锻造、切削制作等工艺功能较好其机械功能可以得志正常工作条件的条件但强度不高淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高但锻造、切削制作功能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途径来改善材料的工艺功能。、材料的经济性条件在得志使用功能的前提下选用齿轮材料还应该当心尽量降低零件的总成本。从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格比较低廉因此在得志零件机械功能的前提下选用碳钢和铸铁不仅具备较好的制作工艺功能况且可以降低成本。从齿轮临盆过程的耗费来考虑。首先采用差异的热处理方法相对制作费用也不一样。其次通过改进热处理工艺也可以降低成本。4、齿轮的材料及热处理 对齿轮材料的根基条件:  -齿面要硬,齿芯要韧  -易于制作及热处理  -软齿面齿轮齿面配对硬度差为HBS  经常使用的齿轮材料及其热处理方法有:()中碳钢(如钢)进行调质或表面淬火综合力学功能较好用于低速、轻载或中载的一些不主要的齿轮。()合金调质钢(如Cr)进行调质或表面淬火综合力学功能更好且热处理变形小适用于中速、中载及精度条件较高的齿轮。()合金渗碳钢(如CrCrMnTi)进行渗碳淬火或液体碳氮共渗齿面硬度可达HRC且心部有较高韧性适用于高速、中载和或有冲击载荷的齿轮()铸铁及其他非金属材料(如尼龙、夹布胶木等)。这些材料强度低、易制作适用于一些轻载的齿轮。、钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种:-表面淬火  表面淬火经常使用于中碳钢和中碳合金钢如、Cr钢等。表面淬火后齿面硬度正常为~HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好由于齿心部分未淬硬齿轮仍有足够的韧功能承受不大的冲击载荷。-渗碳淬火渗碳淬火经常使用于低碳钢和低碳含金钢如、Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达~HRC而齿轮心部仍保持较高的韧性轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高耐磨性较好经常使用于受冲击载荷的主要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后轮齿变形较大应进行磨削制作。-渗氮渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不具备进行其他热处理齿面硬度可达~HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高工艺温度低变形小故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮经常使用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢如CrMoAl等。-调质调质正常用于中碳钢和中碳合金钥如、Cr、SiMn钢等。调质处理后齿面硬度正常为~HBS。因硬度不高轮齿精制作可在热处理后进行。-正火正火能消除内应力细化晶粒改善力学功能和切削功能。机械强度条件不高的齿轮可采用中碳钢正火处理大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。、齿轮毛坯齿轮毛坯的取舍取决于齿轮的材料、结构形式与尺寸、使用条件及临盆批量等因素。经常使用的齿轮毛坯有:()下料件用于一些不主要受力不大且尺寸较小结构简单的齿轮。()锻件用于主要而受力较大的齿轮。()铸钢件用于直径大或结构形状复杂不宜锻造的齿轮。()铸铁件用于受力小无冲击的开式传动的齿轮。二、齿轮制作道理齿轮制作的症结是齿面制作。目前齿面制作的主要方法是刀具切削制作和砂轮磨削制作。前者由于制作效率高制作精度较高因而是目前广泛采用的齿面制作方法。后者主要用于齿面的精制作效率正常比较低。按照制作道理可分为成形法和展成法两大类。成形法(又叫仿形法)成形法是采用与被切齿轮齿槽相符的成形刀具制作齿形的方法。用齿轮铣刀在普通铣床上制作齿轮是经常使用的成形法制作。铣完一个齿槽后分度头将齿坯转过degz再铣下一个齿槽直到铣出一切的齿槽。如图所示齿轮铣刀的取舍应取舍与被制作齿轮模数、压力角相等的铣刀。同时按齿轮齿数遵循下表取舍合适号数的铣刀。刀号制作齿数范畴、以上及齿条铣削方法在卧式铣床上将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖中对刀并调好铣削深度后开端铣第一个槽铣完一齿退出进行分度依次逐个完成齿数的铣削。铣齿制作特点()用普通的铣床设备且刀具成本低。()临盆效率低。每切完一齿要进行分度占用较多的辅助时间。()齿轮精度低。齿形精度只达级。主要因素是每号铣刀的刀齿轮廓只与该范畴、最少齿槽相吻合而此号齿轮铣刀制作同组的其它齿数的齿轮齿形都有一定的误差。展成法展成法是利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的道理制作齿轮的。制作时刀具与齿坯的运动就像一对互相啮合的齿轮结尾刀具将齿坯切出渐开线齿廓。展成法切制齿轮经常使用的刀具备三种:()齿轮插刀是一个齿廓为刀刃的外齿轮()齿条插刀是一个齿廓为刀刃的齿条()齿轮滚刀像梯形螺纹的螺杆轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓滚刀转动时相当于齿条在移动。可以告竣接连制作临盆率高。*特点:用展成法制作齿轮时只要刀具与被切齿轮的模数和压力角相同不论被制作齿轮的齿数是多少都可以用同一把刀具来制作这给临盆带来了很大的方便因此范成法得到了广泛的应用。*三、齿轮制作机床的种类与制作方法圆柱齿轮制作机床主要有滚齿机、插齿机、剃齿机、珩齿机和磨齿机等。滚齿制作道理是滚齿刀和齿坯模拟一对螺旋齿轮作啮合运动。滚齿刀好比一个齿数很少(一至二齿)齿很长的齿轮相仿蜗杆经刃磨后形成一排排齿条刀齿。因此可把滚齿看成是齿条刀对齿坯的制作。(一)滚齿制作滚齿制作是用滚齿刀在滚齿机上制作齿轮的方法。齿轮制作精度为级齿面粗糙度Ra值为mum。在滚齿机上用蜗轮滚刀、链轮滚刀还能滚切蜗轮和链轮。如图所示YE型滚齿机制作直齿圆柱齿轮遵循展成法道理用滚刀制作齿轮时务必严格保持滚刀与工件之间的运动关系。因此滚齿机在制作直齿圆柱齿轮时的工作运动有:主运动:就是滚刀的旋转运动(rmin)。展成运动:就是滚刀的旋转运动和工件的旋转运动的复合运动即滚刀与工件间的啮合运动。两者之间应准确的保持一对啮合齿轮副的传动关系。即滚刀转一转工件转kz转。此中:k是滚刀的头数z为齿轮齿数。滚切齿轮过程可分解为:前一排刀齿切下一薄层材料之后后一排刀齿切下时由于旋转的滚刀为螺旋形所以使刀齿方位向前移动了一小段距离而齿轮坯则同时转过相应角度。后一排刀齿便切下另一薄层材料。正如齿条刀向前移动齿轮坯作转动。就这样齿坯被一刀刀地切出整个齿槽齿侧的齿形则被包络而成。所以这种方法可用一把滚齿刀制作相同模数差异齿数的齿轮。不存在理论齿形误差。制作斜齿圆柱齿轮除上述三个运动外还有一个工件附加转动(即差动传动链。)。就是制作斜齿轮时在垂直进给过程中通过差动机构和分度蜗轮副使齿坯和工作台得到附加转速它与轮齿的螺旋角相适应。通过调整差动交换齿轮可得到此运动。制作直齿轮时该差动机构应脱开。滚刀的安装滚齿时条件在切削部位滚刀的螺旋线方向与工件齿长方向一致这是沿齿向进给切出全齿长的条件。因此制作前要调整滚刀的安装角。安装角度:delta螺旋升角:omega齿轮螺旋角:beta(斜齿)轴向进给运动:就是滚刀沿工件轴线方向作接连进给运动在工件的整个齿宽上切出齿形。(a)右旋滚刀滚切直齿轮(b)左旋滚刀滚切直齿轮螺旋滚刀制作直齿圆柱齿轮的安装角滚刀位于工件前面从几何关系可知滚刀安装角螺旋滚刀制作斜齿圆柱齿轮安装角用滚刀制作斜齿圆柱齿轮时由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、右方向之分共有四种差异的组合。则有当被制作的斜齿轮的螺旋线方向相反时取ldquordquo号方向相同时取ldquordquo号。.滚齿制作时工件的装夹制作的齿轮直径较小时工件以内孔定位装夹在心轴上心轴上端的圆柱体用后立柱支架上的顶尖或套筒支承以加强工件的装夹刚度。制作直径较大的齿轮时通经常使用带有较大端面的底座和心轴装夹或者将齿轮干脆装夹在滚齿机工作台上。.滚齿制作的特点()适应性好。()临盆效率高。()齿轮齿距误差小。()齿轮齿廓表面粗糙度较差。()滚齿制作主要用于直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和蜗轮。(二)插齿制作插齿主要用于制作直齿圆柱内、外齿齿轮或多联齿轮内、外花键等。.插齿的运动插齿机的工作道理类似一对圆柱齿轮啮合此中一个齿轮作为工件另一个齿轮变为齿轮形的插齿刀具。插齿制作是按展成道理制作齿轮的。制作时所需的运动:()主运动()展成运动()圆周进给运动(刀具转动)()径向切入运动()让刀运动Y型插齿机如图所示如图所示、插齿刀()插齿刀的齿面形状插齿刀刀刃运动轨迹形成一个齿轮称为产形齿轮直齿插齿刀刀刃在端面上的投影就是产形轮的齿形。()插齿刀的后角和前角.插齿刀的种类插齿所用的直齿插齿刀主要有三种种类分别是盘形直齿插齿刀、碗形直齿插齿刀和锥柄直齿插齿刀。.插齿制作的特点()齿形精度高。()得到的齿廓表面粗糙度较细。()有利于进步工件的齿形精度和减小表面粗糙度。()工件公法线长度变动量较大。()临盆率低。()制作斜齿轮很不方便且不能制作蜗轮。如图所示(三)齿轮其他制作方法经常使用的齿面精制作方法有剃齿、珩齿和磨齿等方法。、剃齿制作剃齿经常使用于未淬火圆柱齿轮的精制作临盆效率很高在成批、大量临盆中得到广泛的应用。盘形剃齿刀外型很像齿轮制作时剃齿刀和齿轮轴交错成一角度作螺旋齿轮啮合。安装时剃齿刀与工件轴线倾斜一个剃齿刀螺旋角beta。剃齿刀的圆周速度可以分解为沿工件齿向的切向速度和沿工件齿面的法向速度从而带动工件旋转和轴向运动使刀具在工件表面上剃下一层极薄的切屑。同时工作台带动工件作往复运动以剃削轮齿的全长。、剃齿工作道理如图所示、剃齿刀的用途和种类剃齿刀是一种精制作齿轮刀具主要限制是不能制作淬硬的齿轮。剃齿刀按其结构可以分为下列几种:()齿条形剃齿刀()盘形剃齿刀()小模数剃齿刀()蜗轮剃齿刀如图所示珩齿制作珩齿的制作道理与剃齿相同是对淬硬齿形进行精制作的方法之一。主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮减小轮齿表面粗糙度值表面粗糙Ra~mum从而降低齿轮传动的噪声。临盆效率高正常用于大批量制作~级精度的淬火齿轮。如图所示磨齿制作磨齿制作主要用于对高精度齿轮或淬硬的齿轮进行齿形的精制作。正常条件下制作齿轮精度可达~级表面粗糙度可达Ramum~mum。由于磨齿采用砂轮与工件强制啮合的运动方法不仅修正齿轮误差的能力强况且出奇切合制作齿面硬度很高的齿轮。但是除蜗杆形砂轮磨齿外正常磨齿制作效率均较低设备结构较复杂调整设备困难制作成本较高。目前磨齿主要用于制作精度条件很高的齿轮出奇是硬齿面的齿轮。()展成法磨齿方法)接连分度展成法磨齿)单齿分度展成法磨齿)接连分度展成法磨齿接连分度展成法磨齿是利用蜗杆形砂轮的刀具磨削齿轮的轮齿其制作过程和滚齿相同。)单齿分度展成法磨齿单齿分度展成法磨齿可遵循使用砂轮形状差异有蝶形砂轮磨齿、锥形砂轮磨齿等几种方法。齿轮制作的其它方法滚制:齿轮的滚制制作有利用成形法与展成法。利用展成法的滚制是利用齿条与小齿轮、小齿轮与大齿轮、内齿轮与小齿轮的啮合将淬火硬化的齿条形工具、小齿轮形工具、内齿轮形工具按压于齿轮轮坯使轮坯滚动借塑性变形制作成齿形。利用成形法的滚制是用对应于滚制齿轮的齿轮形状的成形滚制刀具藉特殊的滚轧制作成形齿形。热间锻造:热间锻造的主要对象为直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮及正齿轮通常为以非铁合金为材料的齿轮可不计加热之际暴发的氧化皮时热间锻造的精度及表面粗糙度不亚于机械制作。 高速锻造:年由美国GeneralDynamics公司开辟。冷间锻造:主要有利用锻粗或锻头法扩大齿坯尺寸的成形与减少齿坯断面的挤出成形。 冲剪:玩具等不大条件精度的小型板齿轮经常使用冲剪法作成。 普通铸造:超大型齿轮不得不用铸造放来制作。干脆将熔融的金属注入铸模中凝固后取出干脆使用或机械制作后使用。 缜密铸造法:有毂模法、石膏模法等。 还有粉末冶金法、射出成形法等齿轮制作方法齿形制作方法比较)滚齿与插齿比较滚齿是刀齿作接连的旋转切削、切削速度较高插齿是刃齿作往复运动限制了切削速度故滚齿临盆率比插齿烙高滚齿机可以制作直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮但不能制作内齿轮和相距太近的多联齿轮插齿时播齿刀沿齿全长接连切出包络线数量也多而滚齿时轮齿全长是由滚刀多次接连切出故插齿的齿面粗糙度值较小插齿刀的制造、刃磨检验壁滚刀方便易得到高精度但插齿机分齿传动链比滚齿复杂因此制作齿轮的精度根基一样插齿机可以制作内齿轮和多联齿轮,但不能制作蜗轮。)滚齿、插齿与铣齿比较铣齿采用普通铣床设备和简单刀具即可制作齿形。只能制作~级精度、齿面粗糙度Ra值为mum~mum的齿形。滚齿和插齿的分度精度和齿形精度均较铣齿高可以制作级精度、齿面粗糙度值Ra为mum~mum滚齿和插齿是接连分度和切削临盆效率比铣齿高。用同一模数的滚刀和插齿刀可以制作各种差异齿数的齿轮大大减少了刀具数目进步了经济效益。各种齿轮制作工艺比较如下表各种齿轮制作工艺比较表磨齿制作技术新兴发展现状采用磨齿制作的齿轮具备低传动噪音、高传动效率和长使用寿命的优点。磨齿制作曾被认为是一种用于航空或其它高技术范畴的昂贵齿轮制作手段。现在由于磨齿机的效率进步了砂轮功能也更好高额成本得以大幅下降。由此磨齿制作已开端大范畴应用于齿轮制作中。磨齿机经过如下的一系列的重大改进使得效率进步了很多。   (1)机载测量许多磨齿机因配备了机载测量系统而变得更为精确。由于使用了在机测量不必将齿轮从工作台上拆卸下来送到其它地方去检测防止了再次制作时的二次安装误差。制作时先由机载测量系统初步分析齿轮再将实测参数与理论设计参数对比求出所需修正量掌握系统采集到这些修正数据后主动调整磨齿制作状态然后再进行磨齿和测量。如此反复循环直至达到所需的精度条件。一体化机载测量和机载修正系统使现代磨齿机更加高效。(2)直驱电机近年来结构紧凑的直驱电机在砂轮主轴和齿轮工件主轴上的使用日渐增加。直驱主轴可防止传动链误差。因此在ldquo修砂轮mdash磨齿轮rdquo循环中运用直驱电机并配以较好的砂轮和多轴联动掌握可消除切削纹、偏畸几何形状、齿轮使用噪音的高频误差及有害振动。(3)主动化ldquo主动化rdquo一词越来越多地应用于磨齿制作出奇是流程化临盆中包括工件安装、换刀以及与工件流程同步的库存划分等。主动化消除了机器空转时间并有利于减少工序间等待时间。(4)磨齿机软件立足Windows的软件也像应用于个人计算机一样广泛应用于今天的磨齿机中(如立足Windows的设计系统和数控系统)。以前只能以纸绘图现在图形界面和算法软件相结合的设计加修正软件包可使齿轮几何尺寸设计程序化和局部制造仿真化。驱动、滚珠丝杠和方位传感器三者间的高精度闭环掌握因软件的应用而得以告竣。许多新一代磨齿机的部件配有与驱动单元分离的方位传感器因而具备更高的精度和热牢固性。绝对式位移传感器和绝对编码技术确保了在高定位精度前提下反馈数据的高速传输和机床传动的牢固性。 (5)新材料砂轮早进的陶瓷结合剂砂轮和电镀立方氮化硼(CBN)砂轮有着同样高的临盆效率。由于ldquo混合颗粒rdquo型合成物中使用了新材料以及粘接工艺的进步进步了陶瓷结合剂砂轮的强韧性、形状精度保持力、材料切除力和耐用性。这些优异功能来源于高功能颗粒结构和增大的孔隙度。同时良好的颗粒结构减少了磨削压力降低了磨削温度。 (6)磨削费用的降低如今磨齿成本大幅下降其因素很多如立足模块化设计的高性价比机型、数控系统、流程化临盆等即使是综合了前述一切早进技术的磨齿机也比以前的机型便宜得多大批量临盆使单件临盆周期比以前缩短了~损耗品(砂轮和金刚石修正器等)成本也大幅下降。根切现象、不根切的最少齿数和变位修正法)根切现象用范成法切削尺度齿轮时,如果齿轮的齿数过少刀具的齿顶就会切去轮齿根部的一部分这种现象称为根切。)根切因素)不产生根切的最少齿数PNgePBrsinagehasinamZsinagemsina得:Zgesina当?=、=、Zmin=●不根切条件)防止暴发根切的措施限制小齿轮的最小齿数减少齿顶高系数(重合度减少、非尺度刀具)增大分度圆压力角(正压力径向力增大、非尺度刀具)B●(xmdash变位系数mmdash模数)通过改变刀具与轮坯的相互方位以防止根切从而达到可以制造较少齿数的齿轮。这样制造出来的齿轮称为变位齿轮。切齿刀具所移动的距离xm称为移距。采用变位修正法:最小变位系数●)最小变位系数●xm变位量(移距)x变位系数x正变位齿轮x负变位齿轮用成形法制作齿轮时采用的刀具备盘状模数铣刀和指状模数铣刀。齿轮插刀*齿轮插刀mdash刀具和轮坯间有展成、切削、进给和让刀四种相对运动齿条插刀*齿条插刀mdash刀具沿轮坯切向移动且要增加沿该方向的往复运动否则刀具的齿数要无穷多。刀具和轮坯间的其他相对运动与使用齿轮插刀相同。齿轮滚刀*滚刀在轮坯端面内的投影相当于一个齿条即在轮坯端面内滚刀和轮坯的运动相当于一对齿轮齿条的啮合。齿轮滚刀mdash归于齿条型刀具。制作时滚刀的轴线与轮坯的端面应有一个等于滚刀螺旋升角gamma的夹角以便切制出直齿轮。由于切削运动接连因此临盆率高。况且只要m、alpha相同不管被制作齿轮的齿数是多少都可用同一把刀具制作。齿轮滚刀是一个蜗杆状刀具在其圆周上等分地开有若干垂直于蜗杆螺旋线方向或平行于滚刀轴线方向的沟槽经过齿形铲背使刀齿具备正确的齿形和后角再加以淬火和刃磨前面就成了一把齿轮滚刀。当齿轮滚刀按给定的切削速度旋转时便在工件上逐渐切出渐开线的齿形。齿形的形成是由滚刀在接连旋转中依次对工件切削的若干条包络线包络而成的。YE型滚齿机是一种中型通用滚齿机主要用于制作直齿和斜齿圆柱齿轮也可以采用手动径向切入法制作蜗轮。Y型插齿机外形它主要由床身、立柱、刀架、插齿刀主轴、工作台、床鞍等部件构成。插齿道理及所具备的运动珩齿所用刀具为珩磨轮也称珩轮它是由轮坯及齿圈构成。六、磨齿机床磨齿机多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精制作。磨齿机有两大类即用成形砂轮磨齿和用展成法磨齿。、成形砂轮磨齿机的道理和运动、展成法磨齿机的道理和运动)接连磨齿)分度磨齿*****

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