典型表面加工方法的分析

单击此处编辑母版标题样式,第三章 典型表面加工方法的分析,第一节,回转,面的加工,第二节,平面的加工,第三节,螺纹的加工,第四节 齿轮齿形的加工,第五节 齿轮精加工,复习思考题,概述,任何复杂的零件都是由简单的几何表面,(,如外圆面、 孔、 平面、 成型表面等,),组成的,不同的表面可以采用不同的方法加工。而同一种表面由于零件具体加工要求、 结构特点及材料性质等因素不同,所采用的加工方法也可能不同。选择加工方法的基本原则是在保证加工质量的前提下,使生产成本最低。,选择各表面的加工方法时,一般应遵循下述几个基本原则,: ,(1),首先选定它的最终加工方法,然后再逐一选定各前道工序的加工方法。,(2),按各种加工方法的应用特点选择各表面的加工方法,保证所选择的加工方法的加工精度及表面粗糙度与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。,(3),所选择的加工方法要保证加工表面的形状精度要求和位置精度要求。,(4),所选择的加工方法要与零件材料的切削加工性相适应。,(5),所选择的加工方法要与生产类型相适应。,(6),所选择的加工方法要结合本企业的实际生产条件。本章将通过对零件表面加工方法的综合分析,介绍生产中如何合理选择表面的加工方法和加工顺序打下基础。,第一节 回转面加工,一、 外圆面的加工,外圆面是轴类、 套筒类、 盘类零件的主要表面,同时也可能是这些零件的辅助表面。外圆面的加工在零件的加工中占有很大的比重。不同零件上的外圆面或同一零件上不同的外圆面往往具有不同的技术要求,在对这些表面进行加工时需要结合具体的生产条件,拟定较合理的加工方案。,1,外圆面的技术要求,外圆面的技术要求包括以下几项,: ,(1),尺寸精度,:,包括外圆面直径和长度的尺寸精度。,(2),形状精度,:,包括外圆面的圆度、 圆柱度和轴线的直线度等。,(3),位置精度,:,包括与其他外圆面,(,或孔,),间的同轴度、 径向圆跳动和与端面的垂直度等。,(4),表面质量,:,主要是指表面粗糙度,也包括有些零件要求的表面层硬度、 残余应力的大小和方向以及金相组织变化等。,2,外圆面加工方案的分析,外圆面的加工方法主要有车削、 磨削和研磨、 超级光磨和抛光等。对于有不同加工精度和表面粗糙度要求的零件要采用不同的加工方案。 外圆表面加工方案的选择,除应满足技术要求外,还应考虑零件的材料、 热处理要求、 零件的结构、 生产类型及现场的设备条件和技术水平。对于钢铁零件,外圆面的加工方法主要有车削、 磨削,在要求精度高和表面粗糙度值小时,往往还要进行研磨、 超级光磨等加工。对于某些精度要求不高,仅要求光亮的表面,可以通过抛光来获得。,对于塑性大的有色金属,(,如铜、 铝合金等,),零件,由于其精加工不宜用磨削,常采用精细车削加工。 总体来说,一项合理的加工方案应能经济地达到精度要求,并能满足生产率的要求。表,3-1,为外圆面常用的几种加工方案。图,3-1,为,外圆面的加工方案流程框图。,表,3-1,外圆面的加工方案及其应用,粗 车,IT12IT11 Ra=50,12.5,半 精 车,IT10IT9 Ra=6.33.2,粗 磨,IT8IT7 Ra=1.60.8,精 车,IT8IT7 Ra=1.60.8,精 磨,IT7IT6 Ra=0.40.2,精 细 车,IT6 Ra=0.80.4,高光洁度磨削,IT6IT5 Ra=0.10.008,超精加工,IT6IT5 Ra=0.10.008,研 磨,IT6IT5 Ra=0.10.008,图,3-1,外圆面的加工方案流程框图,二、,孔的加工,孔是箱体、 支架、 套筒、 环、 盘类零件上的重要表面,如轴承孔、 定位孔等,也可能是这些零件的辅助表面,如油孔、 气孔和减重孔等,也是机械加工中经常遇到的表面。 在加工精度和表面粗糙度要求相同的情况下,加工孔比加工外圆面困难,生产率低且成本高。 主要有以下两个方面的原因,:,一方面,刀具的尺寸受到被加工孔的尺寸的限制,故刀具的刚性差,不能采用大的切削用量,;,另一方面，刀具处于被加工孔的包围中,散热条件差,切屑排出困难,切削液不易进入切削区,切屑易划伤加工表面等。,1.,孔的技术要求,孔,的技术要求与外圆面的技术要求基本相同。,2.,孔加工方案的分析,常用的孔的加工方法有钻孔、 扩孔、 铰孔、 镗孔、 拉孔、 磨孔、 孔的光整加工等。拟定孔的加工方案时,应考虑孔径的大小和孔的深度、 精度和表面粗糙度等的要求,还要考虑工件的材料、 形状、 尺寸、 重量和批量以及车间的具体生产条件。在实体上加工中、 小尺寸的孔,必须先钻孔。若是对已经铸出或锻出的中、 大型孔的加工,则可直接采用扩孔或镗孔。,对于孔的精加工,铰孔和拉孔适于加工未淬硬的中、 小直径的孔,中等直径以上的孔,可以采用精镗或精磨。淬硬的孔只能采用磨削。在孔的精整加工中,珩磨多用于直径稍大的孔,研磨则对大孔和小孔都适用。 常用的孔加工方案见表,3-2,。,图,3-2,孔的加工方案流程框图 。,表,3-2,在实体材料上加工孔的方案及其应用,扩,IT10IT9,Ra=6.33.2,镗,IT10IT9,Ra=6.33.2,拉（普通拉刀）,IT8IT7,Ra=0.80.4,拉（校正拉刀）,IT6,Ra=0.20.1,粗铰,IT3,Ra=3.21.6,粗磨,IT8,Ra=1.60.8,半精镗,IT9IT8,Ra=1.60.8,精铰,IT7,Ra=1.60.8,精磨,IT7,Ra=0.80.4,精细镗,IT7IT6,Ra=0.40.2,珩磨或研磨,IT10,以下,Ra=0.10.008,精镗,IT8IT7,Ra=1.60.8,高光洁度磨削,IT7IT6,Ra=0.10.012,手铰,IT7IT6,Ra=0.40.2,钻,IT10,以下,Ra=5012.5,图,3-2,孔的加工方案流程框图,第二节 平 面 的 加 工,平面是箱体、 滑轨、 机架、 床身、 工作台及回转体等类零件的主要表面。,1,平面的技术要求, 平面的主要技术要求有如下几点,: ,(1),几何形状精度,如平面度、 直线度。,(2),位置精度,包括平面与其他平面或孔之间的位置尺寸精度、 平行度和垂直度等。,(3),表面质量,如表面粗糙度、 表面加工硬化、 残余应力及金相组织变化等。,2,平面加工方案的分析,平面加工的方法有车削、 刨削、 铣削、 拉削、 磨削、 研磨和刮研。回转体零件的端面多采用车削和磨削加工,;,其他类型的平面以铣削或刨削加工为主,;,拉削仅适用于大批量生产中加工技术要求较高而且面积不大的平面,;,淬硬的平面必须用磨削加工。 常用的平面加工方案如表,3-3,所示。,图,3-3,平面的加工方案流程框图。,生产中主要根据毛坯种类、 精度要求、 平面的形状、 材料性能和生产规模来选择加工方案。,表,3-3,平面的加工方案及其应用,返回文档,图,3-3,平面的加工方案流程框图,精插,IT10IT8,Ra=6.33.2,粗刨,IT13IT11,Ra=5012.5,高速精铣,IT7IT6,Ra=0.80.4,宽刃精刨,IT7,Ra=1.60.4,粗插,IT13IT11,Ra=5012.5,粗磨,IT10IT8,Ra=6.31.6,半精车,IT10IT8,Ra=6.31.6,精刨,IT10IT8,Ra=6.31.6,精磨,IT6IT5,Ra=0.80.2,拉削,IT1IT6,Ra=0.80.2,研磨,IT5IT3,Ra=0.10.008,精铣,IT10IT8,Ra=6.31.6,高光洁度磨削,IT5,Ra=0.10.008,刮研,IT7IT6,Ra=0.80.4,粗车,IT13IT11,Ra=5012.5,粗铣,IT13IT11,Ra=5012.5,初磨,IT11,Ra=12.5,第三节 螺 纹 的 加 工,一、螺纹的种类和技术要求,1.,螺纹的种类,.,螺纹也是零件上常见的表面之一,它有多种形式,按用途的不同可分为紧固螺纹和传动螺纹。,(1),紧固螺纹,。 紧固螺纹用于零件间的固定联接,常用的有普通螺纹和管螺纹等,螺纹牙型多为三角形。对普通螺纹的主要要求是可旋入性和联接的可靠性,对管螺纹的要求是密封和联接的可靠性。,(2),传动螺纹,。 传动螺纹用于传递动力、 运动或位移。常用的传动螺纹有丝杠和测微螺杆的螺纹等,其牙型多为梯形或锯齿形。对于传动螺纹的主要要求是传动准确、 可靠,螺牙接触良好及耐磨。,2.,螺纹的技术要求,螺纹和其他类型的表面一样有一定的尺寸精度、 形状精度和表面质量的要求。由于它们的用途和使用要求不同,技术要求也有所不同。 对于紧固螺纹和无传动精度要求的传动螺纹,一般只要求中径和顶径,(,外螺纹的大径,内螺纹的小径,),的精度。 对于有传动精度要求或用于读数的螺纹,除要求中径和顶径的精度外,还要求螺距和牙型角的精度。为了保证传动或读数精度及耐磨性,对螺纹表面的粗糙度和硬度等也有较高的要求。,二、 螺纹加工方法的分析,常用的加工螺纹的方法有很多,常见的有攻螺纹、 套螺纹、 车螺纹、 铣螺纹、 磨螺纹和滚压螺纹等。,1.,攻螺纹,使用丝锥来加工内螺纹的操作称为攻螺纹,(,又称攻丝,),。 攻螺纹的加工精度为,7H,R,a,为,6.3,3.2,m,。攻螺纹可以在钻床上进行,单件小批生产主要用手工操作。,（,1),丝锥,丝锥一般用碳素工具钢或高速钢制造,其结构如图,3-4,所示。 丝锥一般成组使用。,M6,M24,的丝锥每组有两个,分别称为头锥和二锥。加工粗牙螺纹的丝锥中,M6,以下和,M24,以上的丝锥每组有三个,分别称为头锥、 二锥和三锥。,M24,以上的丝锥切除量大,需要分几次逐步切除。加工细牙螺纹的丝锥不论大小每组都是两个。丝锥柄部一般用,、,和,作标记，分别代表头锥、 二锥和三锥。 ,图,3-4,丝锥的结构,（,2),攻螺纹操作, 攻螺纹时两手用力要均匀,每攻入,12,圈后应将丝锥反转,1,4,圈进行断屑和排屑。攻不通孔时应做好记号,以防丝锥触及孔底,如图,3-5,所示。,图,3-5,攻螺纹,2.,套螺纹,用板牙加工外螺纹的方法称为套螺纹。套螺纹加工的质量较低,加工精度为,7h,R,a,为,6.3,3.2,m,。,（,1),板牙,板牙一般由合金工具钢制成。常用的圆板牙如图,3-6(a),所示,有固定式的和可调式两种。可调式圆板牙在圆柱面上开有,0.5,1.5 mm,的窄缝,使板牙螺纹孔直径可以在,0.50,0.25 mm,范围内调节,如图,3-6(b),所示。圆板牙的形状就像是开了,4,5,个圆柱孔的圆螺母,形成切削刃和容屑槽。圆板牙轴向的中间段是校准部分,也是套螺纹时的导向部分。 ,图,3-6,套螺纹工具,（,2),板牙架,板牙架是用来夹持圆板牙的工具,图,3-6(c),所示为手工套螺纹所使用的板牙架。,（,3),套螺纹操作 ,开始套螺纹操作时,板牙端面应与圆杆轴线保持垂直。板牙每转,1,2,或,1,圈应倒转,1,4,圈以折断切屑,然后再接着切削,如图,3-7,所示。 ,图,3-7,套螺纹,攻螺纹和套螺纹是应用较广的螺纹加工方法,主要用来加工精度要求低、 直径较小的三角螺纹。常用于加工,M16,以下的普通螺纹,最大一般不超过,M50,。 单件和小批生产时可用手用丝锥由钳工在虎钳上进行,或在车床或钻床上进行,;,大批量生产时攻螺纹常用机用丝锥在攻丝机上进行。,3.,车螺纹,车螺纹是最常用的螺纹加工方法,其原理是工件每转一转,车刀在进给方向上移动一个导程的距离。 车削螺纹,(thread turning),可在各类卧式车床或专门的螺纹车床上进行,由于刀具简单,故广泛用于各种精度的未淬硬材料以及各种截面形状和各种尺寸的内、 外螺纹加工。但车螺纹的生产率低,加工质量取决于工人的技术水平和机床、 刀具本身的精度,所以主要用于单件小批量生产。车螺纹的最高精度可达,4,6,级,表面粗糙度,R,a,值为,3.2,0.8,m,。,车削螺纹所用的刀具是具有螺纹牙型轮廓的成型车刀。图,3-8,所示为单齿螺纹车刀,其结构简单、 适应性广,可加工各种形状、 尺寸及精度的未淬硬工件的内、 外螺纹,但生产率低,适用于单件小批生产。当生产批量较大时可采用螺纹梳刀,如图,3-9,所示。 螺纹梳刀有平体、 棱体和圆体三种。螺纹梳刀实际上是多齿成型车刀,只需一次走刀就能加工出全部螺纹,生产效率高,适用于大批生产细牙螺纹。一般螺纹梳刀加工精度不高,不能加工精密螺纹。,图,3-8,单齿螺纹车刀,图,3-9,螺纹梳刀,4.,铣螺纹,铣螺纹,(thread milling),比车螺纹生产率高,但加工的螺纹精度低,在成批大量生产中广泛采用。铣螺纹一般在专门的螺纹铣床上进行。 根据所用铣刀结构不同,其加工方法可分为以下两种,: ,（,1),盘形铣刀铣螺纹,加工时,铣刀轴线对工件轴线的倾斜角等于螺纹升角,工件转一转,铣刀走一个工件导程,如图,3-8,所示。这种方法适合加工大螺距的长螺纹,如丝杠、 螺杆等梯形外螺纹和蜗杆等,但加工精度较低,通常作为粗加工,铣后用车削进行精加工。,图,3-10,盘形铣刀铣螺纹,（,2),梳形铣刀铣螺纹, 加工时,工件每转一转,铣刀除旋转外,还沿轴向移动一个导程,工件转转,便能切出全部螺纹,(,最后的,1/4,转主要是修光螺纹,),如图,3-9,所示。这种方法生产率高,螺距精度可达,9,8,级,表面粗糙度,R,a,值为,3.2,0.63,m,。适合成批加工一般精度并且长度短而螺距不大的三角形内、 外螺纹和圆锥螺纹。,图,3-11,梳形铣刀铣螺纹,5.,磨螺纹,磨螺纹用于淬硬螺纹的精加工,如精密螺杆、 丝锥、 滚丝轮、 螺纹量规的加工。磨螺纹,(thread grinding),是在专门的螺纹磨床上完成的,磨前需用车、 铣等方法进行粗加工,;,对小尺寸的精密螺纹,也可不经粗加工直接磨出。 根据所用砂轮形状不同,外螺纹的磨削可以分为单片砂轮磨削和多线砂轮磨削两种。,用单片砂轮磨削时,砂轮的轴线必须相对于工件轴线倾斜一个螺纹升角,工件安装在螺纹磨床的前后顶尖之间,工件每转一转,同时沿轴向移动一个导程,;,砂轮高速旋转的同时,周期性地进行横向进给,经一次或多次行程完成加工,如图,3-12,所示。 这种方法适用于不同齿形、 不同长径比的螺纹工件,机床调整和砂轮修整比较方便,并且背向力小,工件散热条件好,加工精度高。,图,3-12,单片砂轮磨削,用多线砂轮磨削时,选用缓慢的工件转速和较大的横向进给,经过一次或数次行程即可完成加工,如图,3-13,所示。这种方法生产效率高,但加工精度低,砂轮修整复杂,适用于成批生产牙型简单、 精度较低、 刚性好的短螺纹。,图,3-13,多线砂轮磨削,6.,滚压螺纹,滚压螺纹是在室温下,用压力使工件表面产生塑性变形而形成螺纹的一种无切屑加工方法。滚压螺纹通常有搓板滚压和滚轮滚压两种方法。,1),搓板滚压 如图,3-14,所示,上、 下两块搓板都带有螺纹齿形,其截面形状与待搓螺纹牙型相符,螺纹方向相反。工作时,上搓板由机床带动作直线往复运动,为动板,;,下搓板固定于机床上不动,为静板。动板作平行于静板的往复直线运动,工件在两板之间被挤压和滚动。,图,3-14,搓板滚压,2),滚轮滚压如图,3-15,所示,工件放在两个带有螺纹齿形的滚轮之间的支承板上,两滚轮等速转动,其中一轮轴心固定,一轮作径向进给运动,工件在滚轮摩擦力带动下旋转,表面受径向挤压而形成螺纹。滚螺纹与搓螺纹相比,滚螺纹的生产率低,但精度高,表面粗糙度低。这是因为滚丝轮工作表面经热处理后可在螺纹磨床上精磨,而搓丝板热处理后精加工困难。滚压螺纹与切削螺纹相比,其生产率高,螺纹强度高,节省材料,加工费用低,机床结构简单。,图,3-15,滚轮滚压,第四节 齿轮齿形的加工,一、齿轮的基础知识,1.,齿轮的公用与分类,齿轮,(gears),是机械传动中传递运动和动力的重要零件,目前在各种机械和仪器中应用非常普遍。产品的工作性能、 承载能力、 使用寿命及工作精度等都与齿轮本身的质量有着密切的关系。圆柱齿轮形状很多，但基本上都是由轮齿和轮体组成。按轮齿形状，分为直齿、斜齿和人字齿；按轮体结构特点，分为连轴齿轮与带孔齿轮。,2.,圆柱齿轮精度,国家标准,GB /T10095.122001“,渐开线齿轮精度”规定,齿轮及齿轮副分为,13,个精度等级,精度由高至低依次为,0,、,1,、,2,、,、,12,级。其中,0 2,级为远景级,目前尚难以制出,; 6,、,7,、,8,级为中等精度级,应用广；的基本级,; 9,、,10,、,11,、,12,级为低级精度,二、圆柱齿轮齿形加工,用切削加工的方法加工齿轮齿形,按加工原理可分为两类,: ,(1),成型法加工。成型法加工是用与被切齿轮的齿槽形状相符的成型刀具切出齿形的方法。如铣齿、成型法磨齿等。,(2),展成法,(,范成法,),加工。展成法加工是利用齿轮的啮合原理加工齿轮。如滚齿、 插齿、 剃齿、 展成法磨齿等。,1,铣齿,铣齿,(gear milling),属于成型法加工,是用成型齿轮铣刀在万能卧式铣床上进行齿轮加工,如图,3-16,所示。铣齿时,当模数,m,10,时,用盘状铣刀,;,模数,m,10,时,用指状铣刀,如图,3-17,（,b),所示。铣齿时,装在刀杆上的铣刀旋转作主运动,工件紧固在心轴上,心轴安装在分度头和尾座顶尖之间随工作台作直线进给运动。每铣完一个齿槽,铣刀沿齿槽方向退回,用分度头对工件进行分度,然后再铣下一个齿槽,直至加工出整个齿轮。,图,3-16,铣齿,图,3-17,铣刀,铣齿的工艺特点,: ,(1),成本较低。 同其他齿轮刀具相比较,成型齿轮铣刀结构简单,制造方便,而且在铣床上即可完成铣齿工作,因此铣齿的设备和刀具的费用较低。,(2),生产率低。 铣齿过程不是连续的,每铣一个齿,都要重复消耗切入、 切出、 退刀和分度的辅助时间。,(3),加工精度低。 齿轮的精度主要取决于铣刀的齿形精度。模数相同而齿数不同的齿轮的渐开线的形状是不一样的。,因此,从理论上讲,为了获得准确的渐开线齿形,应该对同一模数的每种齿数的齿轮都准备一把专用的成型铣刀,这就需要很多规格的铣刀,使生产成本大为增加,而且使用这么多的铣刀既不方便也不经济。实际生产中,把同一模数的齿轮按齿数划分成若干组,通常分为,8,组或,15,组,同一组只用一个刀号的铣刀加工。,表,3-4,为分成,8,组时各号铣刀加工的齿数范围。为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住,各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓设计和制作的,而加工其他齿数的齿轮时,只能获得近似的齿形,产生齿形误差。另外,铣床所用分度头是通用附件,分度精度不高,所以,铣齿的加工精度较低。 铣齿的加工精度为,9,级或,9,级以下,齿面粗糙度,R,a,值为,6.3,3.2,m,。,表,3-4,齿轮铣刀的分号,2,滚齿,滚齿,(gear,hobbing,),是利用齿轮滚刀,(,见图,3-20),在滚齿机,(,见图,3-21),上加工齿轮的轮齿,其滚切原理是齿轮刀具和工件按齿轮副的啮合关系作对滚运动进行切削,(,见图,3-22),。,图,3-20,齿轮滚刀,图,3-21,滚齿机,图,3-22,滚齿,滚切齿轮的切削运动如下,: ,(1),主运动,:,滚刀的旋转运动,用转速,n,0,(r/min),表示。,(2),分齿运动,:,滚刀与齿坯之间强制保持一对螺旋齿轮啮合运动关系的运动,即,式中,n,0,、,n,w,为滚刀和被切齿坯的转速,单位为,r/min;,z,0,、,z,w,为滚刀与被切齿轮的齿数。分齿运动由滚齿机的传动系统来实现,齿坯的分度是连续的。,(3),垂直进给运动,:,为切出整个齿宽,滚刀需要沿工件的轴向作进给移动,即为垂直进给运动。每分钟滚刀沿齿坯轴向移动的距离,(mm/min),称为垂直进给量。滚齿与铣齿比较有如下特点,: ,(1),滚刀的通用性好。 一把滚刀可以加工与其模数、 压力角相同而齿数不同的齿轮。,(2),齿形精度及分度精度高。 滚齿的精度一般可达,8,7,级,用精密滚齿可以达到,6,级精度,表面粗糙度,R,a,值为,3.2,1.6,m,。,(3),生产率高。 滚齿的整个切削过程是连续的,效率高。,(4),设备和刀具费用高。 滚齿机为专用齿轮加工机床,其调整费时。滚刀较齿轮铣刀的制造、 刃磨要困难。滚齿应用范围较广,可加工直齿、 斜齿圆柱齿轮和蜗轮等,但不能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。,3.6.3,插齿,插齿,(gear shaping),是在插齿机,(,见图,3-23),上用插齿刀加工齿形的过程。其原理是刀具和工件根据圆柱齿轮啮合原理进行加工。插齿刀实际上是一个用高速钢材料制造并磨出切削刃的齿轮。强制插齿刀与齿坯间啮合运动的同时,使插齿刀作上下往复运动,即可在工件上加工出轮齿来。其刀齿侧面运动轨迹所形成的包络线,即为被切齿轮的渐开线齿形。完成插齿所需要的切削运动如图,3-24,所示。,图,3-23,插齿机,图,3-24,插齿运动,插直齿圆柱齿轮时,用直齿插齿刀,其运动如下,: ,(1),主运动。 插齿刀的上下往复直线运动。向下为切削行程,向上的返回行程是空行程。主运动以单位时间,(,每分钟或每秒,),内往复行程次数,n,r,表示,单位为,str,/min(,或,str/s,),。,(2),分齿运动。 插齿刀和齿坯之间被强制的啮合运动,也称为展成运动。保持一对传动齿轮的速比关系,即,式中,:,n,0,、,n,w,为插齿刀和齿坯的转速,;,z,0,、,z,w,为插齿刀和被切齿轮的齿数。,(3),径向进给运动。插齿时,插齿刀不能一开始就切到轮齿的全齿深,因此,在分齿的同时插齿刀要逐渐向工件中心移动,以切出全齿高,这个运动即为径向进给运动。 插齿刀每往复一次径向移动的距离,称为径向进给量,(mm/,str,),。当进给到要求的深度时,径向运动停止,分齿运动继续进行,直到加工完成。,(4),让刀运动。为了避免插齿刀在返回行程中刀齿的后刀面与工件的齿面发生摩擦,插齿刀返回时,齿坯沿径向让开一段距离,;,当切削行程开始前,齿坯恢复原位,这种运动称为让刀运动。,插齿与滚齿比较有如下特点,:,(1),齿面粗糙度小。插齿时,插齿刀沿齿宽连续地切下切屑,而在滚齿和铣齿时,轮齿齿宽是由刀具多次断续切削而成。 在插齿的过程中,包络齿形的切线数量比较多,所以插齿的齿面粗糙度小,一般可达,1.6,m,。,(2),插齿和滚齿的精度相当,且都比铣齿高。一般条件下,插齿和滚齿能保证,7,8,级精度,若采用精密插齿或滚齿,可以达到,6,级精度。而铣齿只能达到,9,级精度,(3),插齿和滚齿同属于展成法加工,所以选择刀具时只要求刀具的模数和压力角与被切齿轮一致,与齿数无关,(,最少齿数,z,17),。不像铣齿那样,每个刀号的铣刀只能加工一定齿数范围的齿轮,(4),插齿的生产率低于滚齿而高于铣齿。因为滚齿为连续切削,插齿不仅有返回的空行程,而且插齿刀的往复运动使切削速度的提高受到冲击和惯性力的限制,插齿机和插齿刀的刚性比较差。所以,滚齿的切削速度高于插齿,插齿的生产率低于滚齿。,插齿多用于加工滚齿难以加工的内齿轮、 多联齿轮、 带台阶齿轮、 扇形齿轮、 齿条及人字齿轮、 端面齿盘等,但不能加工蜗轮。 尽管插齿和滚齿所使用的刀具和机床比铣齿复杂,成本高,但由于加工质量高,生产率高,在成批和大量生产中仍可收到很好的经济效益,即使在单件小批生产中,为了保证加工质量也常采用插齿或滚齿加工。,第五节 齿形的精加工,滚齿和插齿一般加工中等精度,(8,7,级,),的齿轮。对于精度高于,7,级以上、 表面粗糙度,R,a,值小于,0.8,m,或齿面需要淬火的齿轮,在滚、 插齿以后还需进行精加工。常用的齿形精加工的方法有剃齿、 珩齿和磨齿。,一、,剃齿,剃齿是齿轮精加工的方法,用来加工已经经过滚齿或插齿但未经淬火的直齿和斜齿圆柱齿轮。剃齿,(gear shaving),是利用一对交错轴斜齿轮啮合原理,在剃齿机上“自由啮合”的展成加工方法。,剃齿所用的刀具称为剃齿刀,如图,3-25,所示。 剃齿刀的形状类似于一个斜齿圆柱齿轮,每一个齿的两侧沿渐开线方向开有许多小槽,以形成切削刃,材料一般为高速钢。在与已经滚齿或插齿的齿轮啮合过程中,剃齿刀齿面上的许多切削刃从工件齿面上剃下细丝状的切屑,以提高齿形精度和减小表面粗糙度值。,图,3-25,剃齿刀,图,3-26,是剃削直齿圆柱齿轮的加工简图。工作时,工件用心轴装在机床工作台的两顶尖之间,可以自由转动,;,剃齿刀装在机床主轴上并与工件相啮合,带动工件时而正转,时而反转,正转时剃削轮齿的一个侧面,反转时剃削轮齿的另一个侧面。剃齿刀轴线与工件轴线间的夹角为,0,。,剃齿刀在啮合点,A,的圆周速度,v,0,可分解为沿工件圆周切线方向的分速度,v,w,(,使工件旋转,),和沿工件轴线方向的分速度,v,(,使齿面间产生相对滑动,),使剃齿刀从工件上切下发丝状的极细切屑,从而提高齿形精度和降低表面粗糙度值。为了能沿齿的全长进行剃削,工件还应由工作台带动作直线往复运动。在工作台一次往复行程结束时,工件相对剃齿刀还要作径向进给,以便继续进行剃削。,图,3-26,剃齿的运动,剃齿主要用来对调质和淬火前的直、 斜齿圆柱齿轮进行精加工,剃齿的精度取决于剃齿刀的精度。剃齿精度可达,7,6,级,齿面粗糙度,R,a,值为,0.8,0.2,m,。剃齿的生产率高,一般,2,到,4,分钟便可加工好一个齿轮。剃齿机的结构简单,操作方便,也可把铣床等设备改装成剃齿机使用。剃齿刀制造较困难,剃齿不便于加工双联或多联齿轮的小齿轮,使剃齿的应用受到一定限制。剃齿通常用于大批量生产中齿轮齿形的精加工,在汽车、 拖拉机及机床制造等行业中应用很广泛。,二、 珩齿,珩齿,(gear honing),是齿轮光整加工的方法。珩齿是用珩磨轮在珩齿机上进行齿形精加工的方法,其原理和方法与剃齿相同。若没有珩齿机,可用剃齿机或改装的车床、 铣床代替。 珩磨轮是将金刚砂或白刚玉磨料与环氧树脂等材料合成后浇铸或热压在钢制轮坯上的斜齿轮， 如图,3-27,所示。 珩齿时,珩磨轮在高速旋转,(1000,2000 r/min),的同时沿齿向和渐开线方向产生滑动进行切削。 珩齿过程具有剃削、 磨削和抛光的精加工的综合作用,刀痕复杂、 细密。,图,3-27,珩磨轮,珩齿适用于消除淬火后的氧化皮和轻微磕碰而产生的齿面毛刺与压痕,可有效地降低表面粗糙度,对齿形精度改善不大。珩齿后的表面粗糙度,R,a,值为,0.4,0.2,m,。 因珩齿余量很小,约为,0.01,0.02 mm,可以一次切除,加工时生产率很高。一般珩磨一个齿轮只需,1 min,左右。,三、,磨齿,磨齿,(gear grinding),是用砂轮在磨齿机上对齿轮进行精加工的方法,既可以加工未淬硬的轮齿,又可以加工淬硬的轮齿。 按加工原理,磨齿可分为成型法磨齿和展成法磨齿。,1),成型法磨齿 成型法磨齿与铣齿相似,将砂轮靠外圆处的两侧,修整成与工件齿间相吻合的形状,对已切削过的齿间进行磨削,如图,3-28,所示。每磨完一齿后,进行分度,再磨下一个齿。,图,3-28,成型法磨齿,成型法磨齿可在花键磨床或工具磨床上进行,设备费用较低。此法生产率较高,比展成法磨齿高近,10,倍。但砂轮修整较复杂,且存在一定的误差。 由于在磨齿过程中砂轮磨损不均以及机床的分度误差的影响,它的加工精度只能达到,6,级,在实际生产中应用较少。,2),展成法磨齿 生产中常用的展成法磨齿有锥形砂轮,(,双斜边砂轮,),磨齿和双碟形砂轮磨齿两种。展成法磨齿的生产率低,但加工精度高,一般可达,4,级,表面粗糙度,R,a,值在,0.4,0.2,m,。所以实际生产中它是齿面要求淬火的高精度齿轮常采用的一种加工方法。 锥形砂轮磨齿时,把砂轮修整成锥形,以构成假想齿条的齿形,将齿槽的,1,、,2,两个侧面分别磨除,(,见图,3-29),。,图,3-27,锥形砂轮磨齿,锥形砂轮磨齿的原理是使砂轮与被磨齿轮强制保持齿条和齿轮的啮合关系,使被磨齿轮沿假想的固定齿条作往复、 纯滚动的运动,这样边转动边移动,砂轮的磨削部分即可包络出渐开线齿形。磨削时,砂轮作高速旋转,同时沿工件轴向作往复直线运动,以便磨出全齿宽。 每磨完一个齿槽,砂轮自动退离工件,工件自动进行分度。,双碟形砂轮磨齿时,两个碟形砂轮倾斜一定角度,其端面构成假想齿条两个,(,或一个,),齿的两个齿面,同时对齿槽的侧面,1,和侧面,2,进行磨削,(,见图,3-30),。工作时,两个砂轮同时磨一个齿间或两个不同齿间的左右齿面。此外,为了磨出全齿宽,被磨齿轮需沿齿向作往复直线运动。,表,3-4,为常用的齿形加工方法。,图,3-30,双碟形砂轮磨齿,加工方法,加工原理,加工质量,生产率,设备,应用范围,精度等级,齿面粗糙,Ra/,m,铣齿,成形法,9,6.33.2,较插齿、滚齿低,普通铣床,单件修配生产中，加工低精度外圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮,拉齿,成形法,7,1.6.4,高,拉床,大批量生产,7,级精度的内齿轮，因外轮拉刀制造甚为复杂，故少用,插齿,展成法,87,3.21.6,一般较滚齿低,插齿机,单件和成批生产中，加工中等质量的内外圆柱齿轮、多联齿轮,滚齿,展成法,87,3.21.6,较高,滚齿机,单件和成批生产中，加工中等质量的外圆柱齿轮、蜗轮,剃齿,展成法,76,0.80.4,高,剃齿机,精加工未淬火的圆柱齿轮,珩齿,展成法,改善不大,0.80.4,很高,珩齿机,光整加工已淬火的圆柱齿轮。适用于成批和大量生产,磨齿,成形法，展居法,63,0.80.2,成形法高于展成法,磨齿机,精加工已淬火的圆柱齿轮,表,3-4,常用的齿形加工方法,返回文档,复 习 思 考 题,1.,试确定下列零件外圆面的加工方案,: ,(1),紫铜小轴, ,f,20h7,R,a,0.8,m,; ,(2) 45,钢轴,f,50h6,R,a,0.2,m,。,2.,下列零件上的孔,用何种加工方案比较合理,: ,(1),单件小批生产中,铸铁齿轮上的孔,f,20H7,R,a,1.6,m,。,(2),大批量生产中,铸铁齿轮上的孔,f,50H7,R,a,0.8,m,。,(3),变速箱体,(,铸铁,),上传动轴的轴承孔,f,62J7,R,a,0.8,m,。,(4),高速钢三面刃铣刀上的孔,f,27H6,R,a,0.2,m,。,3.,试述下列零件上平面的加工方案,: ,(1),单件小批生产中,机座,(,铸铁,),的底面,: 500 mm300 mm,R,a,3.2,m,。,(2),成批生产中,铣床工作台,(,铸铁,),台面,: 1250 mm300 mm,R,a,1.6,m,。,(3),大批量生产中,发动机连杆,(45,调质钢, 217255 HBS),侧面,: 25 mm10 mm,R,a,3.2,m,。,4.,为什么车螺纹时必须用丝杠走刀？,5.,为什么标准件厂生产螺纹一般都用滚压法？,6.,旋风铣螺纹适合于何种零件？,7.,下列零件上的螺纹应采用哪种方法加工？为什么？,(1) 10 000,件标准六角螺母, M10-7H,。,(2) 100 000,件十字头沉头螺钉, M830-8h,材料为,Q235-A,。 ,(3) 30,件传动轴轴端的紧固螺纹, M201-6h,。,(4) 500,根车床丝杠螺纹的粗加工,螺纹为,T326,。,8.,成型面的加工一般有哪几种方式？各有何特点？,9.,试述成型法和展成法的齿形加工原理有何不同。,10.,为什么插齿和滚齿的加工精度和生产率比铣齿高？滚齿和插齿的加工质量有什么差别？,11.,哪种磨齿方法生产率高？哪一种的加工质量好？为什么？,