齿轮夹具和齿轮加工工艺.ppt

齿轮夹具和齿轮加工工艺 第一节 齿轮夹具 一、齿轮夹具定位基准的选择 齿轮按齿坯形状分为轴类和盘类。加工轴类时一般采 用双顶尖孔定位。 盘类齿轮的定位基准应与设计基准及与轴连接的装配 基准（圆孔和花键孔等）相一致。盘类齿轮的端面作为 辅助辅助定位基准。因此在齿坯加工时，端面对内孔的 圆跳动不得大于 0.04mm。 二、滚齿夹具的结构及技术要求 滚 齿夹具一般采用组合结构，即由夹具底座和心轴组 成，同一规格的夹具，底座能 安装不同规格的心轴，具 有成本底调整方便的优点。 最常用的滚齿夹具如图示： 底座根据工件的大小可分成 23种，按工件的分度圆选用。 两端棉对中心线的端面跳动不 能大于 0.005mm。 心轴的圆柱面为工作表面， 其直径为工件最小孔径减去公 差 0.0050.01cm。 心轴的径 向跳动不大于 0.005cm。 定位 端面与心轴的垂直度不大于 0.005mm。 为保持夹具精及 使用寿命，心轴必须经过淬硬处理和磨削。各压圈、垫 片的两端面要平行平行度不大于 0.005mm。 为使工件夹 紧时受力均匀，压紧用的垫圈一般采用球面垫圈 。 三、削齿夹具的结构及技术要求 剃齿夹具一般采用心轴形式。因剃齿余量小，故切削 力也小。常采用如图示 ： 压 套与工件接触的端面 要求平整，端面 跳动不大于 0.005mm。 端面及内孔表面 粗糙度不大于 Ra0.4um。 心轴工作尺寸选取与滚 齿夹具相同，径向跳动不大 于 0.005mm。 端面及外圆的 表面粗糙度不大于 Ra0.4um 。 压套与心轴都要经过淬硬处理，中心孔需要经过研 磨， 表面粗糙度不大于 Ra0.2um， 其 60度锥面处接触 面 积应大于 80%。 四、插齿夹具结构及技术要求 常用插齿夹具结构如图所示： 工作尺寸小于 40mm时。心轴 采用整体结构。大于 40mm时 采用镶套结构。心轴工作尺寸 的选取与滚齿夹具相同。与工 作台连接处锥度为 1： 10。外 径及锥面径向跳动不大于 0.005mm。 表面粗糙度不大于 Ra0.4um。 心轴必须经过淬硬处理和磨削，螺纹部位不 淬硬。 垫圈两平面要平整，两端面平行度误差不大于 Ra0.005mm。 第二节 齿轮加工工艺基本知识 一个零件往往需要经过几种机床加工，齿轮加工也是 这样。如加工轴齿轮，需要经过车削、铣削、磨削、齿 形加工、钳加工等工序。而这些加工工序是彼此联系的， 因此加工时必须全面考虑，具体分析零件的特点及技术 要求，根据产品的质量、生产批量、经济性，以及设备 条件等情况选择适当的加工方法，定制出经济的、先进 的、合理的工艺过程。 1、齿坯加工 1 经锻打或铸造后的齿轮的毛坯，需正火处理，内部的 组织均匀具有较好的切削性能。齿坯的外圆、端面、内 孔通常采用车削加工。生产批量较大时，内孔加工，往 往采用拉削。特别是花键孔，只能采用拉削的方法。齿 坯的孔及端面，是以后齿形加工的基准，其精度高低直 接影响齿轮的精度。因此盘类齿的孔与外圆应有同轴度 要求。特别是端面跳动，应取齿向误差的 1/21/3。对于 轴类齿轮，各配合表面和齿轮外圆径向跳动都要有要求。 轴类齿轮的两端中心孔是齿形加工的基准为提高其精度， 往往对中心孔要进行研磨加工。 2、 齿形加工 对齿轮加工来说，齿形加工是主要的工序，常用的方法有滚齿、 插齿、剃齿、磨齿、珩齿。对于 8级精度以下的调质齿轮，可采用 滚齿或插齿直接加工成所需齿形的方法。由于滚齿的生产效率高于 插齿，只有在不能采用滚齿加工时，才采用插齿的方法。要求较高 的齿轮采用滚 -剃工艺加工。由于剃齿对公法线长度变动没有修整作 用，因此，剃前齿轮的公法线长度就应符合图纸要求。另外剃齿余 量的大小，直接影响被加工齿轮的精度、生产率，余量太大会降低 剃齿效率，质量差，刀具磨损快，余量太小剃前齿轮的误差及表面 缺陷不能全部消除。剃齿余量的大小，应根据剃前齿轮的精度状况 确定。 加工高精度的齿轮还可采用滚 -珩，滚 -磨或滚 -剃 -珩，滚 -剃 -磨 的工艺。磨齿加工能达到 6级精度以上，但成本高，生产率低。 3、工艺规程的编制 零件按一定顺序，从原材料制成产品的全部过程，叫生产过程。 其中按一定顺序逐步地变原材料或半成品为成品的有关过程，叫做 工艺过程。将工艺过程的各项内容写成文件，这就是工艺规程。齿 轮加工工艺规程，是指导齿轮加工的主要技术文件。 1。制定齿轮加工工艺规程的步骤 （ 1）对齿轮进行工艺分析 明确其精度和主要技术要示，分析其中哪些比较难达到，以便在编制 工艺规程时制定措施。再分析一下结构是否合理，有否无法加工的 现象能否使工艺性更好些。 （ 2）选择合适的毛坯 （ 3）确定每个表面的加工方法。 （ 4）选择基准。 轴类齿轮通常用中心孔作定位基准，而盘类齿轮以 孔径和端面作定位基准。 （ 5）拟定工艺路线 齿轮加工一般分为四个阶段： 齿坯的粗加工 齿坯的精加工 齿形加工 热处理以后的光整加工 2。在安排加工顺序时一般应遵照的原则： （ 1）先基准 作为定位基准的表面应先加工。 （ 2）先主后次 基准表面加工之后应先对精度要求高的主要表面进行粗加 工，然后进行次要表面的粗加工。 （ 3）先粗后精 粗加工安排在前面，以减少对其它表面加工精度的影响。 （ 4）在精加工阶段，要求高的精加工表面安排在扣面，以免受其它表面 加工的影响和碰伤表面。 （ 5）合理安排热处理工序 在机械加工以前进行退火、正火处理，在粗 加工后进行调质或时效处理。对于要求渗碳淬火或高频淬火的。 （ 6）确定各工序的具体内容 包括选择机床、夹具、刀具和量具，确定 工序余量工序尺寸，确定切削余量时间定额等。 3、齿轮加工工艺实例 现介绍一双联齿轮的工艺过程，其尺寸及技术要求如 图 6-4所示。 3、齿轮加工时应注意事项 1、选择准确的工艺基准 在拉削孔径时应切削力很大，工件在切削时工件近 切削处变形很大。如果用大端作为支承面，在变形恢复后，会出现凹进去 的现象。因此通常用小端面作为拉削支承面。拉削后，各个工序都以孔径 （或花键底径）做为定位基准，精加工后的各工序，有以大端面为辅助基 准。因此作为基准的端面与孔径，其垂直度有较高的要求。才能保证齿轮 的齿向误差。 2、找正 工件安在心轴上，心轴安装在机床，应该用百分表（或千分表）进 行找正使心轴的位置精度。例如，同轴度、垂直度等准确程度与工件技术 要求有关。 3、选择合适的刀具，根据齿轮精度要求，选择精度合适的刀具。 4、调整机床 必要时对机床有关部位进行调整，如导轨、轴承间隙等。使其 牌良好的工件状态。 5、正确安装工件 工件安装时各接触表面不能沾有铁屑，杂物和油污等。并 防止工件装夹歪斜。 6、注意刀具行程位置 如插齿加工多联齿轮中小齿轮时，要认真调整刀具行 程位置。 第三节 热处理对齿轮精度的影响 一、齿轮热处理的种类 1。退火和正火 退火就是将钢加热到一定温度，保温一段时间然后 随炉缓慢冷却下来，以期得到接近平衡状态组织的一种 热处理方法。 正火和退火的不同之处，在于加热后的工件从炉中 取出置于空气中冷却下来。它的冷却速度要比退火快些， 因此最终的组织和性能有些差异。 退火和正火的作用 （ 1）降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和压力加 工性能。 （ 2）细化晶粒，调整组织，改善材料机械性能。 （ 3）消除前一道工序（铸造、锻造、冷加工等）所产生的 内应力，为下一道工序做组织上的准备。 退火和正火大多做为齿轮的预先热处理，少数为调质处理。 2。淬火 淬火是将齿轮加工到高温奥氏体状态，保温一段时 间，然后快速冷却下来，以得到高硬度的马氏体组织的 一种方法。 淬火后的齿轮硬度一般可达到 HRC6065， 提高了 齿轮的硬度和耐磨性。 3。高频淬火 高频淬火是将齿轮快速加热到临界点以上温度然后 进行急冷的淬火过程，使齿轮能获得高硬度的耐磨表面 层和富有韧性的心部。 高频淬火的优点 优点： （ 1）生产效率高工人劳动条件好便于实现机械化和自动化，操作也比 较简单。 （ 2）被处理的工件机械性能好，特别是疲劳极限和冲击韧性，硬度也 比普通淬火高一些 （ 3）变形较小，晶粒较小工作表面不脱碳不氧化。 （ 4）可以进行零件的局部淬火，易于控制淬层深度。 缺点： 设备较贵，较复杂，不易调整。耗电大，维护费用较高，移动也不 方便；另外现有设备的功率不够大，设备效率也不够高。 才能得到最好的性能，如果工件没有被淬透，则调质后 的机械性能就大为降低，合金刚比碳钢淬透性好。