《齒輪加工工藝講座》PPT課件

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1、齒輪加工工藝講座,講課人:蘇孟順,2004年6月22日,我廠主要齒輪分類,普通齒輪工藝介紹,概 述,我廠齒輪加工典型工藝,目錄,齒輪精加工的新方法,1、概述,大家知道齒輪傳動是近代機(jī)器中最常見的一種機(jī)械傳動,是傳遞機(jī)器動力和運(yùn)動的一種形式,是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。它與其他傳動形式(像鏈傳動、帶傳動、液壓傳動等)機(jī)械傳動相比,具有功率范圍大,傳動效率高,圓周速度高,傳動準(zhǔn)確,使用壽命長,結(jié)構(gòu)尺寸小等特點。因此,它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動部件,也是機(jī)器中所占比重最大的傳動形式。,齒輪傳動在我國的發(fā)展是從漸開線齒廓起步的,漸開線齒輪在技術(shù)上最成熟,應(yīng)用最具備條件,使用的也最廣泛,在機(jī)械設(shè)

2、計中占有主導(dǎo)地位,由于齒輪的設(shè)計與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,因此,齒輪在工業(yè)發(fā)展中的地位一直比較突出,被公認(rèn)為是工業(yè)化的一種象征。,概 述,我廠設(shè)計制造齒輪部件已有近40年的歷史,隨著技術(shù)的更新,齒輪制造水平在不斷的改善和提高。各種規(guī)格也在不斷擴(kuò)大,齒輪的制造精度也由原來的8級提高到5-6級,多項指標(biāo)和總成綜合質(zhì)量的測試,均達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平,齒輪設(shè)計和制造已成為我廠的主業(yè)配套,其模數(shù)可以從0.5mm到24mm,齒廓有漸開線、雙圓弧和鼓形齒多種形式,能制造直齒、斜齒、標(biāo)準(zhǔn)齒輪、雙圓弧人字齒輪,準(zhǔn)雙曲面和正交螺旋錐齒輪、直齒錐齒輪等多品種并擁有各種齒輪加工設(shè)備以及近千種齒輪刀具,

3、形成了一個較完整的齒輪制造基地。,2、我廠主要齒輪分類,我廠主要齒輪分類,我廠在齒輪設(shè)計和制造上,主要是圍繞石油鉆采、固壓設(shè)備機(jī)械傳動的需要,大致可分為以下三大類: 第一類、漸開線齒形 齒面硬度為HRC58-62的硬質(zhì)齒面?zhèn)鲃?,其材料為低碳合金鋼,齒面最終由“硬質(zhì)合金滾刀刮削”和“齒面磨削”來完成,這種硬齒面?zhèn)鲃又饕糜谛蘧畽C(jī)各齒輪傳動箱機(jī)構(gòu),像壓裂泵的較大的齒輪材料選用中碳合金鋼,齒坯調(diào)質(zhì)滾齒后,經(jīng)熱處理對齒面氮化處理提高齒面硬度;,我廠主要齒輪分類,第二類、雙圓弧人字齒形 齒面硬度為HRC28-32的軟齒面?zhèn)鲃?,其材料為中碳合金鋼,齒坯經(jīng)調(diào)質(zhì)直接滾齒成。這種人字齒輪傳動制造工藝比較嚴(yán)格對,

4、對齒形誤差 精度和左右對稱精度要求都比較高。由于齒形精度主要取 決于滾刀的精度,因此,雙圓弧齒輪滾刀的制造成本也特別高。此種雙圓弧人字齒輪傳動由于運(yùn)動平穩(wěn),噪聲低,傳遞精度高,而被長期用在各種壓裂泵動力端傳動,比如180泵,DS泵等。,我廠主要齒輪分類,第三類、格里森制,準(zhǔn)雙曲面和正交螺旋錐齒輪。該類齒輪材料選用低碳合金鋼(也有選用中碳合金鋼,齒面氮化處理)齒面硬度HRC58-62,屬硬齒面?zhèn)鲃樱に嚿蠟榱藴p少最終熱處理的變形,在齒坯粗加工后,再經(jīng)熱處理進(jìn)行時效處理,齒形是在美國格里森銑齒機(jī)床上,用“全過程切齒加工法”完成,在其他錐齒輪銑齒機(jī)床選用其他切齒法或錐齒輪拉齒機(jī)床也可完成齒形制作。,

5、3、普通齒輪加工工藝介紹,齒輪制造工藝方案,主要是依據(jù)不同類型的齒廓形狀、齒面硬度結(jié)構(gòu)形式、精度與生產(chǎn)條件來確定的。一般來說包括以下5個階段:,材料準(zhǔn)備,齒坯加工,齒形加工,齒面熱處理,齒面加工,普通齒輪工藝介紹,具體工藝主要內(nèi)容如下:,普通齒輪工藝介紹,齒形加工主要方法,普通齒輪工藝介紹,其他加工,齒形熱處理主要方法,普通齒輪工藝介紹,齒形精加工主要方法,根據(jù)我廠齒輪制造的實際結(jié)構(gòu)和精度,要求其加工工藝如下: 我廠常用的帶有內(nèi)花鍵定位的盤狀齒輪材料常選用20CrMoTi,滲碳層1.8-2.2mm,齒面硬度為HRC58-62 ,在確定具體加工工藝內(nèi)容時,著重考慮確定兩項精度: 1、是齒輪各部分

6、對中心軸線的形狀精度; 2、必須消除經(jīng)熱處理滲碳淬火后的熱變形,對齒,4、我廠齒輪加工典型工藝,輪精度的影響。在確定工藝基準(zhǔn)時,首先應(yīng)該選定內(nèi)花鍵的大徑尺寸為加工工藝基準(zhǔn),這是因為內(nèi)花鍵的加工,都是花鍵拉刀拉制而成的,而拉刀的外徑尺寸精度比較高,拉出的花鍵大徑尺寸比較穩(wěn)定和可靠,完全可以作為齒坯加工的工藝基準(zhǔn),無論是矩形花鍵孔或是漸開線花鍵孔卻是一樣,如后圖所示:,我廠齒輪加工典型工藝,我廠齒輪加工典型工藝,漸開線花鍵示意圖,我廠齒輪加工典型工藝,矩形花鍵示意圖,D,d,我廠齒輪加工典型工藝,下面講講這種齒輪的具體加工工藝: 齒輪全圖,我廠齒輪加工典型工藝,毛坯 鍛造成形,熱處理 正火處理,粗

7、車 1、內(nèi)孔尺寸一般設(shè)計為裝配基準(zhǔn),在設(shè)定內(nèi)孔粗車尺寸時一般是按花鍵拉刀的前導(dǎo)向尺寸確定(比圖紙設(shè)計尺寸減小0.5-0.6mm,做為熱處理后的精磨余量) 2、選用拉床定位的端面時應(yīng)盡量選用大端面,而且要求同內(nèi)孔一次裝夾車成,保證其垂直精度。 3、齒坯的其余部分可在粗車加工時留有一定的精車余量,拉花鍵 拉內(nèi)花鍵用大端面和內(nèi)孔定位拉制,精車 1、選用內(nèi)花鍵的大徑尺寸D定位, 2、用車工專用“花鍵微錐芯軸一次定位加工”在工件調(diào)頭加工時,可隨芯軸一起整體調(diào)頭加工完成后,再拆卸工件。,我廠齒輪加工典型工藝,花鍵芯軸,我廠齒輪加工典型工藝,車工用微錐花鍵芯軸,實際上是一個圓柱微錐芯軸,因為在設(shè)計芯軸時,已

8、把花鍵的鍵寬和小徑尺寸減小了0.5-0.7mm(漸開線花鍵的齒厚減小0.5)使花鍵芯軸完全靠外徑和微錐來定位鎖緊齒坯的,這樣主要是為了排除多點接觸對精度的干涉,滾齒 滾齒的定位仍使用花鍵大徑和大端面為工藝基準(zhǔn)齒厚為粗切加工,磨削余量可按后表選擇,我廠齒輪加工典型工藝,磨削余量表,鉗 輪幅鉆孔 齒廓倒角,一般是指齒高的兩端和沿齒長的齒頂245倒鈍,我廠齒輪加工典型工藝,熱處理 按熱處理工藝滲碳淬火,磨 1、由于齒輪在滲碳淬火的熱處理過程中會產(chǎn)生熱變形,變形量大小不一,變形位置一般在孔的收縮或漲大和盤狀的翹曲變形。,2、為了消除熱變形,對齒輪各部加工的影響可按下列方法消除:,a、仍以內(nèi)花鍵大徑為定

9、位基準(zhǔn),上花鍵芯軸,對齒輪的外徑和大端面一次裝夾后,磨光,(磨去的,便是變形量)因為這是微量磨削,一般是不會造成尺寸變化的,這樣,可以在工藝上保證兩個精度,即齒節(jié)圓對內(nèi)花鍵的同軸度和齒端面對內(nèi)花鍵的垂直度 。,我廠齒輪加工典型工藝,b、在內(nèi)圓磨床上,將齒輪的大外圓和大端面的跳動同時校正在0.03mm以內(nèi),把花鍵內(nèi)孔磨成。,c、在以內(nèi)孔和大端面定位磨齒面為成品尺寸。,以上三步的做法主要為了保證齒輪各部位對內(nèi)花鍵的形位精度,避免由于熱處理變形而造成的內(nèi)花鍵大徑和小徑的偏心,而影響裝配。,成品包裝,齒輪的加工是這樣,同類零件,凡有內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的,都可以按照此工藝加工,例如:修井機(jī)各種聯(lián)接法蘭,內(nèi)孔有矩

10、形和漸開線花鍵的,全都可以在半精車后拉內(nèi)花鍵,在上花鍵微錐芯軸一次裝夾精車完成。,我廠齒輪加工典型工藝,實例: 連接法蘭,材料45 ,調(diào)質(zhì)硬度HRC28-32 ,內(nèi)孔為漸開線花鍵,其示意圖如右所示:,我廠齒輪加工典型工藝,我廠齒輪加工典型工藝,5、齒輪精加工的新方法,齒輪精加工的新方法,最后向大家簡單介紹一種齒輪精加工方法硬齒面刮削法。 隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)改造的不斷深入,齒輪加工有了長足的發(fā)展,像硬齒面的加工,原來只是經(jīng)過齒面磨削加工完成的,由于磨齒加工效率太低,加工成本過高,尤其對一些大直徑,大模數(shù)的齒輪在加工上難度更大,從90年代開始推廣的“硬齒面滾齒”工藝,很快在機(jī)械加工行業(yè)中興盛起

11、來。這種工藝,是采用一種特殊的硬質(zhì)合金滾刀,滲碳淬火后齒面硬度為HRC58-62的齒輪齒面進(jìn)行刮削,刮削精度可達(dá),到7級,達(dá)到齒輪的要求。它最大的特點是生產(chǎn)效率要比磨齒高5-6倍,除此以外,可對熱處理滲碳淬火齒輪過大的變形量進(jìn)行磨齒前的修刮,不僅消除了齒輪的變形量,保證了齒輪在磨齒加工中的平穩(wěn),而且提高了磨削效率,保護(hù)了磨齒設(shè)備的精度。,齒輪精加工的新方法,那么,刮削工藝是怎樣形成的呢?,請參見后圖,齒輪精加工的新方法,齒輪精加工的新方法,不難看出滾刀設(shè)計的特殊性,是因為硬質(zhì)合金滾刀雖然有著優(yōu)異的紅硬性和耐磨性,但是抗彎強(qiáng)度較低且韌性較差,對滾刀斷續(xù)加工的特點,其韌性更顯得不足,在滾齒過程中很

12、容易發(fā)生崩刀和打刀,所以,只有改變滾刀切入方式,把前角設(shè)計成 -30大前角形成刀齒前面與切削速度方向斜交成一定的角度,使?jié)L刀切削刃先從齒根部開始切入,逐漸向齒頂擴(kuò)展,這種方法叫作斜角切入法,請看下圖,齒輪精加工的新方法,硬質(zhì)合金滾刀滾齒切入過程圖,齒輪精加工的新方法,采用以上斜角切入法有什么好處呢?,能降低切削力的大小和因斷續(xù)滾齒加工而引起的切削震動,可以降低切削刃的沖擊載荷,提高了滾刀的耐用度,第一、,滾刀因為是從對根部對齒輪開始切入的,這就相對加長了切削刃的長度,減小了刀齒的磨削量,第二、,齒輪精加工的新方法,我廠采用硬齒面制造工藝至今已有10多年的歷史,一直選用的是r -30的硬質(zhì)合金滾刀,滾齒范圍在m 4到m 14的齒輪,并可達(dá)到7級精度,像水泥車變速箱各種齒輪,都是刮削后裝配成套的。 實踐說明,無論在效率和精度還是加工成本,硬齒面刮削工藝都是十分理想的。 此外,除了精滾以外,刮削工藝還可以對較高精度的齒輪進(jìn)行半精加工,有效的緩解了我廠齒面磨削的難度。,齒 輪 圖 集 錦,格 里 森 弧 齒 加 工,齒 輪 圖 集 錦,插 齒 加 工,齒 輪 圖 集 錦,馬格雙面磨齒,謝 謝 光 臨,

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