當加工模數(shù)大于8mm的齒輪時,采用指狀銑刀進行加工。銑削斜齒圓柱齒輪必須在萬能銑床進行?!?銑削時工作臺偏轉(zhuǎn)一個角度,使其等于齒輪的螺旋角β,工件在隨工作臺進給的同時,由分度頭帶動作附加旋轉(zhuǎn)一形成螺旋齒槽。
齒輪加工的關(guān)鍵是齒面加工。目前,齒面加工的主要方法是刀具切削加工和齒輪磨削加工。前者由于加工效率高,加工精度較高,因而是目前廣泛采用的齒面加工方法。后者主要用于齒面的精加工,效率一般比較低。按照加工原理,齒面加工可以分為成形法和展成法兩大類。
成形法
成形法是利用與被加工齒輪的齒槽斷面形狀一致的刀具,在齒坯上加工出齒面的方法。成形銑削一般在普通銑床上進行。點擊動畫能幫助你進一步理解。
銑削時工件安裝在分度頭上,銑刀旋轉(zhuǎn)對工件進行切削加工,工作臺直線進給運動,加工完一個齒槽,分度頭將工件轉(zhuǎn)過一個齒,再加工另一個齒槽,依次加工出所有齒槽。
展成法
展成法大連加工齒輪是利用齒輪的嚙合原理進行的,即把齒輪副(齒條-齒輪或齒輪-齒輪)中的一個制作為刀具,另一個則作為工件,并強制刀具和工件作嚴格的嚙合運動而展成切出齒廓。下面以滾齒加工為例加以進一步說明。
在滾齒機上滾齒加工的過程,相當于一對交錯軸斜齒輪互相嚙合運動的過程,如圖所示,只是其中一個斜齒輪的齒數(shù)極少,且分度圓上的螺旋升角也很小,所以它便成為如圖所示的蝸桿。再將蝸桿開槽并鏟背、淬火、刃磨,便成為齒輪滾刀如圖中的齒輪滾刀。
一般齒輪滾刀的法向截形狀近似齒條形狀,如圖所示,因此,當齒輪滾刀按給定的切削速度轉(zhuǎn)動時,它在空間便形成一個以等速v移動著的假想齒條,當這個假想齒條與被切齒輪按一定傳動比作嚙合運動時,便在輪坯上逐漸切出漸開線的齒形。齒形的形成是由滾刀在連續(xù)旋轉(zhuǎn)中依次對輪坯切削的數(shù)條刀刃線包絡而成。
用展成法大連齒輪范成加工齒輪,可以用一把刀具加工同一模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪,且加工精度和生產(chǎn)率也較高,因此各種齒輪加工機床廣泛應用這種加工方法,如滾齒機、插齒機、剃齒機等。此外,多數(shù)磨齒機及錐齒輪加工機床也是按展成法原理進行加工的。
Y3150E型滾齒機主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪。其主要技術(shù)參數(shù)為加工齒輪最大直徑500mm,最大寬度250mm,最大模數(shù)8mm,最小齒數(shù)5k(k-滾刀頭數(shù))。
滾齒機的主要組成部件
Y3150E型滾齒機由床身、立柱、刀架溜板、滾刀架、后立柱和工作臺等主要部件組成,如圖所示。立柱固定在床身上。刀架溜板帶動滾刀架可沿立柱導軌作垂直方向進給運動或快速移動。滾刀安裝在刀桿上,由滾刀架的主軸帶動旋轉(zhuǎn)(主運動)。滾刀架可繞自己的水平軸線轉(zhuǎn)動,以調(diào)整滾刀的安裝角度。工件安裝在工作臺的心軸上或直接安裝在工作臺上,隨同工作臺一起作旋轉(zhuǎn)運動。工作臺和后立柱裝在同一溜板上,可沿床身的水平導軌移動,以調(diào)整工件的徑向位置或作手動徑向進給運動。后立柱上的支架可通過軸套或頂尖支承工件心軸的上端,以提高滾切工作的平穩(wěn)性。
Y3150E型滾齒機主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪。其主要技術(shù)參數(shù)為加工齒輪最大直徑500mm,最大寬度250mm,最大模數(shù)8mm,最小齒數(shù)5k(k-滾刀頭數(shù))。
滾齒機的主要組成部件
Y3150E型滾齒機由床身、立柱、刀架溜板、滾刀架、后立柱和工作臺等主要部件組成,如圖所示。立柱固定在床身上。刀架溜板帶動滾刀架可沿立柱導軌作垂直方向進給運動或快速移動。滾刀安裝在刀桿上,由滾刀架的主軸帶動旋轉(zhuǎn)(主運動)。滾刀架可繞自己的水平軸線轉(zhuǎn)動,以調(diào)整滾刀的安裝角度。工件安裝在工作臺的心軸上或直接安裝在工作臺上,隨同工作臺一起作旋轉(zhuǎn)運動。工作臺和后立柱裝在同一溜板上,可沿床身的水平導軌移動,以調(diào)整工件的徑向位置或作手動徑向進給運動。后立柱上的支架可通過軸套或頂尖支承工件心軸的上端,以提高滾切工作的平穩(wěn)性。
插齒的工藝特點
插齒是生產(chǎn)中一種常用的齒形加工方法。它能加工直齒圓柱齒輪,還宜于加工多聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪、扇形齒輪和齒條等。
插齒既可用于齒形的粗加工,也可用作精加工。插齒通常能加工7~9級精度的齒輪,最高可達6級。插齒過程為往復運動,有空行程;插齒系統(tǒng)剛度較差,切削用量不能太大,所以一般插齒的生產(chǎn)率比滾齒低。只有在加工模數(shù)較小和寬度窄的齒輪時,其生產(chǎn)率不低于滾齒。因此插齒多用于中小模數(shù)齒輪的加工。
插齒是按展成原理來加工齒輪的。插齒刀相當于一個端面磨有前角,齒頂及齒側(cè)均磨有后角的齒輪。插齒時,插齒刀沿工件軸向作直線往復運動,以完成切削主運動,在刀具和輪坯作無間隙嚙合運動過程中,在輪坯上漸漸切出齒廓。加工過程中。刀具每往復一次,僅切出工件齒槽的一小部分,齒廓曲線是在插齒刀刃多次相繼的切削中,由刀刃各瞬時位置的包絡線所形成的如圖所示。點擊下面的動畫進一步理解插齒原理。
插齒時,插齒刀沿工件軸向作直線往復運動,以完成切削主運動,在刀具和輪坯作無間隙嚙合運動過程中,在輪坯上漸漸切出齒廓。
在動畫中,剃齒刀實質(zhì)上是一個高精度的斜齒輪,在齒面上開有小槽,沿漸開線方向形成刀刃,另一個是被加工齒輪。剃齒時,經(jīng)過預加工的工件齒輪裝在心軸上,在機床工作臺上的兩頂尖之間可以自由轉(zhuǎn)動;剃齒刀裝在機床的主軸上,與工件作無側(cè)隙的螺旋齒輪嚙合傳動,帶動工件旋轉(zhuǎn)。根據(jù)嚙合原理兩者在齒長法向上的速度分量相等。在齒長方向上,剃齒刀的速度分量 ,被加工齒輪的速度分量 ,兩者的速度差為Δ 。這一速度差使剃齒刀與被加工齒輪沿齒長方向產(chǎn)生相對運動。在徑向力的作用下,從工件齒面上剃下很薄的切屑,(厚度可小至0.005~0.01
剃齒需具備以下運動:
?、偬挲X刀高速正反轉(zhuǎn)-主運動;
②工件沿軸向往復進給運動-剃出全齒寬;
?、酃ぜ恳煌鶑托谐毯蟮膹较蜻M給運動-剃出全齒深。
進行剃齒切削的必要條件是剃齒刀與齒輪的齒面之間有相對滑移,相對滑移的速度就是剃齒的切削速度。由上述剃齒原理可知,剃齒刀與工件之間并無強制性的展成運動,是自由對滾,故機床傳動鏈短,結(jié)構(gòu)簡單。 mm)。且在嚙合過程中逐漸把余量剃除。
珩齒
珩齒是齒輪熱處理后的一種光整加工方法。目前生產(chǎn)中應用較廣。珩齒原理與剃齒相似,珩輪與工件是一對斜齒輪副無側(cè)隙的自由緊密嚙合,如圖所示,珩齒所用的刀具(即珩輪)是一個由磨料、環(huán)氧樹脂等原料混合后在鐵心上澆注而成的斜齒輪。珩輪回轉(zhuǎn)時的圓周速度 ,可分解為法向分速度 ,以帶動工件回轉(zhuǎn);齒向分速度 ,使珩輪與工件產(chǎn)生相對滑移。珩輪上的磨料借助珩輪齒面與工件齒面間的相對滑移速度 磨去工件齒面上的微薄金屬。
磨齒是齒形加工中精度最高的一種方法。適用于淬硬齒輪的精加工,其加工精度可達到4~6級,最高3級,齒面粗糙度值Ra為0.8~0.2um。磨齒對磨前齒輪誤差或熱處理變形有較強的修正能力,故多用于高精度的硬齒面齒輪、插齒刀和剃齒刀等的精加工,但生產(chǎn)率低,機床結(jié)構(gòu)復雜,調(diào)整困難,加工成本高。
磨齒方法有仿形法和展成法兩大類。生產(chǎn)中常用展成法。展成法可分為錐面砂輪磨齒、蝶形砂輪磨齒、蝸桿砂輪磨齒等。
錐面砂輪磨齒
砂輪截面呈錐形,相當于齒條的一個齒。磨齒時,砂輪一面高速旋轉(zhuǎn);一面沿齒槽方向往復運動以磨出全齒寬;工件一面旋轉(zhuǎn),一面移動,實現(xiàn)展成運動。在工件的一個往復過程中,先后磨出齒槽的兩個側(cè)面,然后工件快速離開砂輪進行分度,磨削下一個齒槽。
這種磨齒法砂輪剛性好,磨削效率較高;但機床傳動鏈復雜,磨齒精度較低,一般為5~6級,多用于成批生產(chǎn)中磨削6級精度的淬硬齒輪。
蝶形砂輪磨齒
兩片蝶形砂輪傾斜安裝以構(gòu)成齒條齒形的兩個側(cè)面。磨齒時,砂輪作高速旋轉(zhuǎn);工件一面旋轉(zhuǎn),一面移動,實現(xiàn)展成運動;工件沿軸線方向慢速進給運動以磨出全齒寬。當一個齒槽的兩側(cè)面磨完后,工件快速離開砂輪進行分度,磨削下一個齒槽。
這種磨法的展成運動是通過滑座和滾圓盤鋼帶機構(gòu)實現(xiàn)的,傳動環(huán)節(jié)少,傳動誤差小,分齒精度較高,故加工精度可達3~5級;但砂輪剛性差,切深小,生產(chǎn)率低,故加工成本較高,適用于單件小批生產(chǎn)高精度的直齒圓柱齒輪、斜齒輪的精加工。
蝸桿砂輪磨齒
蝸桿砂輪磨齒原理與滾齒相似,其砂輪作成蝸桿狀,砂輪高速旋轉(zhuǎn),工件通過機床的兩臺同步電動機作展成運動,工件還沿軸向作進給運動以磨出全齒寬。
為保證必要的磨削速度,蝸桿砂輪直徑較大(200~400),且轉(zhuǎn)速較高(2000r/min),又是連續(xù)磨削,所以生產(chǎn)率很高。磨削精度一般為5級,最高可達3級,適用于大、中批生產(chǎn)的齒輪精加工。