圆柱齿轮加工工艺进程常因齿轮的结构形状、精度等级、出产批量及出产条件不同而选用不同的工艺计划。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺进程供剖析比较。
一、普通精度齿轮加工工艺剖析
(一)工艺进程剖析
图9-17所示为一双联齿轮,资料为40cr,精度为7-6-6级,其加工工艺进程见表9-6。
从表中可见,齿轮加工工艺进程大致要通过如下几个阶段:毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准批改及齿形精加工等。
粗车外圆及端面,留余量1.5~2mm,钻镗花键底孔至尺度φ30h12
拉花键孔
钳工去毛刺
上芯轴,硬质合金刀具价格,精车外圆,端面及槽至要求
查验
滚齿(z=42),留剃余量0.07~0.10 mm
插齿(z=28),留剃余量0.0,4~0.06 mm
倒角(ⅰ、ⅱ齿12°牙角)
钳工去毛刺
剃齿(z=42),公法线长度至尺度上限
剃齿(z=28),选用螺旋视点为5°的剃齿刀,剃齿后公法线长度至尺度上限
齿部高频淬火:g52
推孔
珩齿
总检入库
外圆及端面
φ30h12孔及a面
花键孔及a面
花键孔及b面
花键孔及a面
花键孔及端面
花键孔及a面
花键孔及a面
花键孔及a面
花键孔及a面
加工的地一阶段是齿坯初进入机械加工的阶段。因为齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距散布均匀性,而这与切齿时选用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的联系,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---到达规则的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,关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。
第二阶段是齿形的加工。关于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的终加工阶段,通过这个阶段就应当加工出完全契合图样要求的齿轮来。关于需要淬硬的齿轮,有---在这个阶段中加工出能满意齿形的终精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是---齿轮加工精度的要害阶段。---以---注意。
加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面到达规则的硬度要求。
加工的终阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的意图,在于批改齿轮通过淬火后所引起的齿形变形,进一步进步齿形精度和降低表面粗糙度,使之到达终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会发生变形,如果在淬火后直接选用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难到达齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工,可以使定位经确---,余量散布也比较均匀,以便到达精加工的意图。
(二)定位基准的断定
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挑选鼎尖孔定位,某些大模数的轴类齿轮多挑选齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常选用两种定位基准。
1)内孔和端面定位 挑选既是规划基准又是丈量和安装基准的内孔作为定位基准,既契合“基准重合”原则,又能使齿形加工等工序基准一致,只要严格操控内孔精度,在---芯轴上定位时不需要找正。故出产率高,广泛用于成批出产中。
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方位,故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正功率低,一般用于单件小批出产。
(三)齿端加工
如图9-18所示,齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱,和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮,沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边,硬质合金刀具制造,这些锐边经渗碳淬火后很脆,在齿轮传动中易崩裂。
用铣刀进行齿端倒圆,如图9-19所示。倒圆时,铣刀在高速旋转的一起沿圆弧作往复摇摆(每加工一齿往复摇摆一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出,分度后再送进加工下一个齿端。
齿端加工有---安排在齿轮淬火之前,通常多在滚(插)齿之后。
(四)精基准批改
齿轮淬火后基准孔发生变形,为---齿形精加工,对基准孔有---给予批改。
对外径定心的花键孔齿轮,通常用花键推刀批改。推孔时要避免歪斜,有的工厂选用加长推刀前引导来避免歪斜,已获得较好作用。
对圆柱孔齿轮的批改,可选用推孔或磨孔,推孔出产率高,常用于未淬硬齿轮;磨孔精度高,但出产率低,关于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮,或内孔较大、厚度较薄的齿轮,则以磨孔为宜。
磨孔时一般以齿轮分度圆定心,如图9-20所示,这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小,对以后磨齿或珩齿有利。为进步出产率,有的工厂以金刚镗替代磨孔也获得了较好的作用。
二、齿轮加工工艺特色(二)齿轮加工工艺特色
(1)定位基准的精度要求较高
由图9-21可见,作为定位基准的内孔其尺度精度标示为φ85h5,基准端面的粗糙度较细,为ra1.6μm,它对基准孔的跳动为0.014mm,这几项均比一般精度的齿轮要求为高,因此,在齿坯加工中,除了要注意操控端面与内孔的笔直度外,需要留必定的余量进行精加工。精加工孔和端面选用磨削,先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔,再以孔为定位基准磨端面,操控端面跳动要求,以---齿形精加工用的精基准的经确度。 (2)齿形精度要求高 图上标示6-5-5级。为满意齿形精度要求,其加工计划应挑选磨齿计划,即滚(插)齿-齿端加工-高频淬火-批改基准-磨齿。磨齿精度可达4级,但出产率低。本例齿面热处理选用高频淬火,变形较小,故留磨余量可缩小到0.1 mm左右,以进步磨齿功率。
铰孔加工
1 孔径增大、差错大
依据具体情况恰当减小铰刀外径;下降切削速度;恰当调整进给量或削减加工余量;恰当减小主偏角;校直或报废曲折的不能用的铰刀;用油石细心修整到合格;操控摆差在允许的范围内;挑选冷却性能较好的切削液;安装铰刀前必须将铰刀锥柄及机床主轴锥孔内部油污擦净,锥面有磕碰处用油石修光;修磨铰刀扁尾;调整或替换主轴轴承;重新调整浮动卡头,并调整同轴度。
2 孔径缩小
替换铰刀外径尺度;恰当进步切削速度;恰当下降进给量;恰当增大主偏角;挑选润滑性能好的油性切削液;定时互换铰刀,正确刃磨铰刀切削部分;规划铰刀尺度时,应考虑上述因素,或依据实际情况取值;作试验性切削,取适宜余量,将铰刀磨尖利。
3 铰出的内孔不圆
刚性缺乏的铰刀可选用不等分齿距的铰刀,铰刀的安装应选用刚性联接,增大主偏角;选用合格铰刀,操控预加工工序的孔方位公差;选用不等齿距铰刀,选用较长、较精细的导向套;选用合格毛坯;选用等齿距铰刀铰削较精细的孔时,应对机床主轴空隙进行调整,导向套的合作空隙应要求较高;选用恰当的夹紧方法,减小夹紧力。
4 孔的内表面有明显的棱面
减小铰孔余量;减小切削部分后角;修磨刃带宽度;挑选合格毛坯;调整机床主轴。
5 内孔表面粗糙度值高
下降切削速度;依据加工资料挑选切削液;恰当减小主偏角,正确刃磨铰刀刃口;恰当减小铰孔余量;进步铰孔前底孔方位精度与或添加铰孔余量;选用合格铰刀;修磨刃带宽度;依据具体情况削减铰刀齿数,加大容屑槽空间或选用带刃倾角的铰刀,使排屑顺利;定时替换铰刀,刃磨时把磨削区磨去;铰刀在刃磨、运用及运送过程中,应采纳保护措施,防止碰伤。
6 铰刀的运用寿命低
依据加工资料挑选铰刀资料,可选用硬质合金铰刀或涂层铰刀;严格操控刃磨切削用量,防止稍伤;常常依据加工资料正确挑选切削液;常常清除切屑槽内的切屑,用足够压力的切削液,通过精磨或研磨到达要求。
7 铰出的孔方位精度超差
定时替换导向套;加长导向套,进步导向套与铰刀空隙的合作精度;及时修理机床、调整主轴轴承空隙。
8 铰刀刀齿崩刃
修正预加工的孔径尺度;下降资料硬度或改用负前角铰刀或硬质合金铰刀;操控摆差在合格范围内;加大主偏角;注意及时清除切屑或选用带刃倾角铰刀;注意刃磨。
9 铰刀柄部折断
修正预加工的孔径尺度;修正余量分配,合理挑选切削用量;削减铰刀齿数,加大容屑空间或将刀齿空隙磨去一齿。
10 铰孔后的孔中心线不直
添加扩孔或镗孔工序校正孔;减小主偏角;调整适宜的铰刀;调换有导向部分或加长切削部分的铰刀。
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工。cad/ cam技术的发展,使得在数控加工中直接利用cad的设计数据成为可能。---是微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。
现在,许多cad/ cam软件包括提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,比如,刀具选择、加工路径、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成nc程序并传输至数控机床完成加工。因此,数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。
一、数控加工常用刀具的种类及性能
数控加工刀具必须适应数控机床高速、和自动化程度高的特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为:整体式;镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为:高速钢 刃具;硬质合金刀具;金刚石刀具;陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为:铣削刀具;钻削刀具;镗削刀具;车削刀具等。
刀具材料应具备的性能:
(1)高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度
(2)足够的韧性承受切削力、振动和冲击;
(3)高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力;
(4)高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力;
(5)---的工艺性
二、数控加工刀具的选择
刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便,硬质合金刀具参数,刚性好,---度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,硬质合金刀具,以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选镶硬质合金刀片面铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时,应选用球头刀具,并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为---加工精度,切削行距一般取得很密,而平头刃具在表面加工和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在---精度的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平。
在数控加工中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:尽量减少刀具数量;一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;先面后孔;---行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。
三、数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时,应在---加工的前提下,---切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册,并结合经验面定。同时,使主轴转速、切削---及进给速度三者相互适应,以形成切削用量。
(1)背吃刀量 在机床,工件和刀具的刚度允许的情况下,应尽可能使背吃刀量等于加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了---零件的加工精度和表面粗糙度,应留少量精加工余量,一般留0.2 -0.5mm。
(2)切削宽度l一般l与刀具直径d成正比,与切削---成反比。数控加工中,一般l的取值范围为:l= (0.6- 0.9)d。
(3)切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施,但切削速度与刀具---度的关系比较密切。随着切削速度的增大,刀具---度急剧下降,故切削速度的选择主要取决于刀具---度。另外,切削速度与加工材料也有很大关系,例如用立铣刀铣削45钢时,切削速度可采用26m/ mi左右:而用同样的立铣刀铣削铝合金时,切削速度可选129m/ mi以上。
(4)主轴转速n(r/mi)主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为:n= 1000/ d,式中d为刀具直径(mm)。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。
(5)进给速度f进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。
确定进给速度的原则:
一、当工件的要求能够---时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。
第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20- 50mm/ mi范围内选取。
第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在20- 5omm/ min范围内选取。
在数控加工过程中,进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整,但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的---。
随着数控机床在生产实际中的广泛应用,数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中,要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此,编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则,从而---零件的加工和加工效率,充分发挥数控机床的优点。
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