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第6章 齿轮及螺纹表面加工,重庆大学,6.1 圆柱齿轮加工,刘英 副教授 重庆大学,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,1圆柱齿轮的结构特点,图6-1 圆柱齿轮的结构形式,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,2圆柱齿轮的精度要求 (1) 运动精度 (2) 工作平稳性 (3) 接触精度 (4) 齿侧间隙,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,齿轮的制造精度和齿侧间隙主要是根据齿轮的用途和工作条件来规定的。 对于分度传动用的齿轮，主要的要求是齿轮运动精度，使得传递的运动准确可靠； 对于高速传动动力用的齿轮，要求工作平稳，没有冲击和噪声；,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,齿轮的制造精度和齿侧间隙主要是根据齿轮的用途和工作条件来规定的。 对于重载低速传动用的齿轮，则要求齿的接触精度要好，使啮合齿的接触面积大，不致引起齿面过早的磨损； 对于换向传动和读数机构，齿侧间隙应严格控制，必要时还须消除间隙。,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,3.齿轮的材料与热处理 (1)材料的选择,一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢，如20Cr40Cr、20CrMnTi等。,要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢，非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,3.齿轮的材料与热处理 (2) 齿轮的热处理 1) 毛坯热处理 正火或调质 2) 齿面热处理 渗碳淬火、高频感应加热淬火 碳氮共渗、渗氮,6.1.1 圆柱齿轮的结构特点与技术要求,4齿轮毛坯 毛坯形式：棒料 锻件 铸件,6.1.2 齿轮加工方法概述,1. 成形法 常用的方法有：齿轮拉刀拉齿 插齿刀盘插齿 成型磨轮磨齿 齿轮铣刀铣齿,6.1.2 齿轮加工方法概述,齿轮铣刀铣齿,图6-2 用成形铣刀加工齿轮,齿轮铣刀铣齿,齿轮铣刀铣齿,6.1.2 齿轮加工方法概述,齿轮铣刀: 盘状齿轮铣刀 指形齿轮铣刀,6.1.2 齿轮加工方法概述,齿轮铣刀铣齿,6.1.2 齿轮加工方法概述,齿轮铣刀铣齿,2.展成法,6.1.2 齿轮加工方法概述,特点：,对同一模数和同一齿形角的齿轮，只需用一把刀具就可以加工任意齿数和不同变位系数的齿轮。,展成法的加工精度和生产率比成形法高。,2.展成法,6.1.2 齿轮加工方法概述,滚齿、插齿,剃齿、珩齿和磨齿,6.1.3 滚齿加工,6.1.3 滚齿加工,1.滚齿加工原理及特点,滚齿加工的优点：,1)滚齿加工生产率很高。 2)滚齿加工的操作和调整十分简便,比插齿具有更好的通用性。 3)滚齿加工容易保证被加工齿轮有较精确的齿距。,滚齿加工的缺点：,1)滚齿加工的齿面粗糙度较大。 2)滚齿加工不能用于带台肩的齿轮及阶梯齿轮加工。通常也不能加工内齿轮。,6.1.3 滚齿加工,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (1)滚刀的实质,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (2) 滚刀的结构形式和基本尺寸 按滚刀螺纹头数可分为单头滚刀和多头滚刀; 按结构可分为整体式滚刀、焊接式滚刀和装配式滚刀； 按刀具材料可分为高速钢滚刀和硬质合金滚刀等。,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (2) 滚刀的结构形式和基本尺寸,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (2) 滚刀的结构形式和基本尺寸,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (3)切削角度 1)前角,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (3)切削角度 1)前角 2)后角,6.1.3 滚齿加工,2.齿轮滚刀 (4)齿轮滚刀的正确选用,1)法向模数和法向压力角是选择滚刀的基本参数，这两个基本参数要与被切齿轮相等。,(4)齿轮滚刀的正确选用,2)应根据被加工齿轮的精度等级选择滚刀的精度等级。 标准规定齿轮滚刀按精度等级分为： AA级、A级、B级和C级。 AA级齿轮滚刀可滚切67级精度的齿轮； A级齿轮滚刀可滚切78级精度的齿轮； B级齿轮滚刀可滚切89级精度的齿轮； C级齿轮滚刀可滚切910级精度的齿轮。,(4)齿轮滚刀的正确选用,3)精加工齿轮滚刀通常采用零前角、单头、直槽的阿基米德滚刀； 粗加工可采用正前角、多头螺旋槽滚刀。 4)通常所使用的滚刀不带切削锥部，只有在切制直径特别大的齿轮时，或切制螺旋角大于20的齿轮时，才选取带切削锥的滚刀，以减轻滚刀边缘齿的负担。,(4)齿轮滚刀的正确选用,5)应当使滚刀的螺旋方向与被加工的齿轮的齿形线方向一致。,(4)齿轮滚刀的正确选用,图6-9滚切直齿轮时滚刀的安装角,右旋滚刀,左旋滚刀,(4)齿轮滚刀的正确选用,图6-10 滚切斜齿轮时滚刀的安装角,(1)Y3150E 型滚齿机用途和主要技术参数,3.Y3150E型滚齿机,床身,立柱,刀架溜板,刀架体,支架,安装被加工齿 轮工件的心轴,后立柱,工作台,床鞍,刀杆,(2) 滚齿机传动原理 1)滚切直齿圆柱齿轮时机床的传动原理,3.Y3150E型滚齿机,1)滚切直齿圆柱齿轮时机床的传动原理,主运动传动链,电动机-1-2-,-3-4-滚刀,1)滚切直齿圆柱齿轮时机床的传动原理,展成运动传动链,滚刀-4-5-,-6-7-工件,1)滚切直齿圆柱齿轮时机床的传动原理,轴向进给传动链,工件-7-8-,-9-10-刀架升降丝杠-刀架,(2) 滚齿机传动原理 2)滚切斜齿圆柱齿轮时机床的传动原理,3.Y3150E型滚齿机,(2) 滚齿机传动原理 2)滚切斜齿圆柱齿轮时机床的传动原理,3.Y3150E型滚齿机,2)滚切斜齿圆柱齿轮时机床的传动原理,差动运动链:,刀架（滚刀移动,）-12-13-,-14-15-合成机构-6-7-,-8-9-工作台,（工件附加转动,）,(3)Y3150E 型滚齿机传动系统分析,3.Y3150E型滚齿机,(3)Y3150E 型滚齿机传动系统分析,图6-15 Y3150E 型滚齿机传动路线,1)主运动传动链,2)展成运动传动链,3)轴向进给运动传动链,4)附加运动传动链（差动传动链）,(4)刀架快速移动的传动路线,3.Y3150E型滚齿机,刀架快速移动的传动路线,(5)合成机构,3.Y3150E型滚齿机,6.1.4 插齿加工,6.1.4 插齿加工,1.插齿加工原理及特点,6.1.4 插齿加工,特点: 插齿在加工过程中存在空程，因而其生产率比滚齿低。 但在某些情况下，例如切削扇形齿轮、小模数齿轮等，插齿的生产率也可能高于滚齿。,2.插齿刀 (1)插齿刀的结构及类型,6.1.4 插齿加工,锥柄插齿刀,盘形插齿刀,碗形插齿刀,2.插齿刀 (2)插齿刀的几何特性,6.1.4 插齿加工,3.插齿加工的工艺措施 (1)合理选用插齿刀。 AA级插齿刀适于加工标准6级精度的齿轮; A级和B级插齿刀适于加工7级和8级精度的标准齿轮。,6.1.4 插齿加工,3.插齿加工的工艺措施 (2)提高插齿生产率的措施。 1)提高插齿机冲程数; 2)加大圆周进给量。,6.1.4 插齿加工,3.插齿加工的工艺措施 (3)正确刃磨插齿刀。,6.1.4 插齿加工,1.剃齿加工原理及特点 (1)剃齿加工原理,6.1.5 剃齿加工,剃齿刀,工件,剃齿需具备以下运动： 1)剃齿刀高速正反转主运动； 2)工件沿轴向的往复运动剃出全齿宽； 3)工件每往复一次后的径向进给运动剃出全齿深。,6.1.5 剃齿加工,1.剃齿加工原理及特点 (1)剃齿加工原理,6.1.5 剃齿加工,剃齿刀,工件,特点: 1)能提高齿轮的齿形、齿距、齿向、齿圈径向跳动等项精度; 2)不能修正齿轮原有的周节累积误差; 3)剃齿精度直接受到剃前齿轮制造精度的影响,1.剃齿加工原理及特点 (2) 剃齿加工的工艺特点 1)剃齿刀与工件之间无强制啮合运动，是自由对滚，故机床结构简单，调整方便； 2)剃齿加工效率高； 3)剃齿加工成本比较低，平均要比磨齿低90%；,6.1.5 剃齿加工,1.剃齿加工原理及特点 (2) 剃齿加工的工艺特点 4)剃齿加工对齿轮的齿形误差和基节误差有较强的修正能力，有利于提高齿轮的齿形精度，但对齿轮的切向误差修正能力差。,6.1.5 剃齿加工,1.剃齿加工原理及特点 (2) 剃齿加工的工艺特点 5)剃齿加工精度主要取决于剃齿刀，只要剃齿刀本身的精度高、刃磨好，就能剃出Ra0.321.5m、精度为67级的齿轮。剃齿刀常用高速钢制造；,6.1.5 剃齿加工,1.剃齿加工原理及特点 (2) 剃齿加工的工艺特点 6) 剃齿刀不便于加工多台肩的齿轮或多联齿轮。,6.1.5 剃齿加工,1.剃齿加工原理及特点 (2) 剃齿加工的工艺特点 剃齿加工通常适宜于成批和大量生产，并特别适宜于加工对工作平稳性和低噪声有较高要求而对运动精度要求不是很高的齿轮。,6.1.5 剃齿加工,1.珩齿加工,6.1.6 珩齿和磨齿加工,1.珩齿加工,6.1.6 珩齿和磨齿加工,剃齿刀,工件,低速磨削、研磨和抛光,1.珩齿加工 特点: 珩齿主要用于改善热处理后的齿面质量，一般，表面粗糙度可从Ra1.6mm减小到Ra0.4mm以下。 一般可加工68级精度的齿轮。,6.1.6 珩齿和磨齿加工,2.磨齿加工,6.1.6 珩齿和磨齿加工,2.磨齿加工 (1)磨齿加工原理,6.1.6 珩齿和磨齿加工,砂轮,齿轮,假想齿条,往复进给运动,节线,节圆,2.磨齿加工 (2)磨齿加工的特点,6.1.6 珩齿和磨齿加工,1)加工精度高，一般条件下可达GB1009588渐开线圆柱齿轮精度6级 4级，表面粗糙度值为Ra（0.8 0.2）m。,2)由于采用强制展成即共轭啮合方式，不仅修正误差的能力强，而且，可以加工表面硬度很高的齿轮。,3)磨齿加工的成本高，主要用于大批量生产中。,6.1.7 圆柱齿轮齿部加工工艺方案选择,
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