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直齿圆柱齿轮
材控121
宁选明廖天舜张锦锋
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目录
直齿圆柱齿轮的制造
直齿圆柱齿轮的试验
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制造篇
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直齿圆柱齿轮制造发展
公元前400-200年的手工制作阶段,18世纪后的机械仿形阶段,19世纪后的机械范成加工阶段以及20世纪80年代至今的数控技术加工阶段。
齿轮加工技术在发展的过程中涌现了一些新工艺:磨料流光整加工工艺,磨-珩联合工艺。相信在不久的将来,齿轮加工技术必定会朝着数控化、智能化、高速化、集成化、环保化的方向发展。
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制造篇
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制造步骤
①标准直齿圆柱齿轮外啮合几何尺寸计算
②制造选材
③绘制结构设计及齿轮零件图
④齿坯进入机械加工
⑤齿形的加工
⑥热处理阶段
⑦齿形的精加工阶段
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制造篇
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制造选材
应使齿面具有足够的硬度和耐磨性,齿心具有足够的韧性,以防止齿面的各种失效,同时应具有良好的冷、热加工的工艺性,以达到齿轮的各种技术要求。
常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大,轮坯不易锻造时,可采用铸钢。开式低速传动时,可采用灰铸铁或球墨铸铁。低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形,轮齿也易折断,宜选用综合性能较好的钢材。高速齿轮易产生齿面点蚀,宜选用齿面硬度高的材料。受冲击载荷的齿轮,宜选用韧性好的材料。对高速、轻载而又要求低噪声的齿轮传动,也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。
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制造篇
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齿坯机械加工
由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,对于齿形以外的次要表面的加工,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
主要步骤:
锻造制坯、正火、车削加工
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制造篇
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齿形的加工
对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段,经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。
主要步骤:
滚、插齿、剃齿
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制造篇
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热处理阶段
这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面达到规定的硬度要求。
消除锻造及粗加工所引起的残余应力,改善材料的切削性能和提高综合力学性能。
齿面热处理齿形加工完毕后,为提高齿面的硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火,高频淬火,碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。以保证其良好的力学性能。
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制造篇
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加工注意事项
定位基准
定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位,某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。
1)内孔和端面定位 选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准,既符合“基准重合”原则,又能使齿形加工等工序基准统一,只要严格控制内孔精度,在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高,广泛用于成批生产中。
2)外圆和端面定位 齿坯内孔在通用芯轴上安装,用找正外圆来决定孔中心位置,故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低,一般用于单件小批生产
齿形误差
会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化;基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动,从而影响工作平稳性精度。
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制造篇
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齿轮加工----滚齿加工
滚齿是目前应用最广的切齿方法,在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理,相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合,形似蜗杆,经刃磨后形成一排排齿条刀齿。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮,又能加工蜗轮;既可加工渐开线齿形,又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮,大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮,也可用作7级以上齿轮的粗加工及半精加工。。滚齿可以获得较高的运动精度。
滚切直齿圆柱齿轮时有以下运动:
1)主运动滚刀的旋转运动。
2)展成运动是保证滚齿刀和被切齿轮的转速必须符合所模拟的一对齿轮的啮合运动关系。即滚刀转一转,工件转K/Z转。其中:K是滚刀的头数,Z为齿轮齿数。
3)垂直进给运动要切出齿轮的全齿宽,滚刀须沿工件轴向作垂直进给运动
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