任务5.1 直齿圆柱齿轮加工工艺规程编制与实施.docx

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1、机械制造工艺教学设计方案教师:序号:授课时间授课班级上课地点所属项目学习任务教学目标促成目标1.任务引入项目5圆柱齿轮零件机械加工工艺规程编制与实施任务5.1直齿圆柱齿轮加工工艺规程编制与实施课时|6最终目标能合理编制圆柱齿轮零件的机械加工工艺规程并实施，加工出合格的零件1 .能正确分析圆柱齿轮零件结构和技术要求2 .能根据实际生产需要合理选用设备、工装；合理选择金属切削加工参数，进行齿坯、齿廓等加工3 .能合理进行齿轮零件精度检验4 .能考虑加工成本，对零件的机械加工工艺过程进行优化设计5 .能合理编制齿轮零件的机械加工工艺规程，正确填写机械加工工艺文件6 .能查阅并贯彻相关国家标准和行业标

2、准7 .能明确齿轮加工设备的常规维护与保养，执行安全文明生产8 .能注重培养学生的职业素养与良好习惯教学过程设计编制图5.2所示直齿圆柱齿轮的机械加工工艺规程并实施。零件材料为40Cr,生产类型为小批生产。模数m3齿数Z26齿形角a20精度等级8FH/GB/T 100952008齿圈径向跳动公差Fr0.045公法线长度变动公差Fw0.040齿距极限偏差./p0.020基节极限偏差小0.018齿向公差0.018跨齿数k3公法线平均长度及极限偏差喈其余图5.2直齿圆柱齿轮2.相关知识一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。齿形加工方法很多，切削加工具有良好的加工精度，仍是齿形的主要加工方法，按其加工

3、原理可分为成形法和展成法两种。I.成形法成形法是利用与被加工齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具，在齿坯上加工出齿形的方法。成形法加工有铳齿、拉齿、插齿、刨齿及磨齿等方式，其中最常用的是在普通铳床上用成形铳刀铳齿。(a)指形齿轮铳刀铳齿(b)盘形齿轮铳刀铳齿直齿圆柱齿轮的成形铳削2.展成法展成法应用齿轮啮合原理进行加工，加工出的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。用展成原理加工齿形的方法有滚齿、插齿、剃齿、玲齿和磨齿等，其中剃齿、玲齿和磨齿属于齿形的精加工方法。(1)滚齿滚齿原理及工艺特点。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮互相啮合运动的过程，(a)(b)(c)滚切过程中，

4、滚刀与齿坯按啮合传动关系做相对运动，在齿坯上切出齿槽，形成了渐开线齿形，如图(a)所示。分布在螺旋线上的滚刀各刀齿相继切除齿槽中一薄层金属，每个齿槽在滚刀连续旋转中由儿个刀齿依次切出，潮开线齿廓则由切削刃一系列瞬时位置包络而成,如图(b)所示。(a)(b)滚齿渐开线的形成滚齿机。滚齿机可完成圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮及花键轴加工。a.滚齿机的组成。Y3150E型滚齿机是一种中型通用滚齿机，主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，也可采用径向切入法加工蜗轮。1床身；2立柱；3刀架溜板；4刀杆；5滚刀架；6支架；7后立柱；8一心轴；9工作台；10一床鞍Y3150E型滚齿机b.滚齿机的工作运动。滚齿时齿廓的成

5、形方式是展成法，其展成运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动，当滚刀与工件连续不断地旋转时，便在工件整个圆周上依次切出所有齿槽。i .加工直齿圆柱齿轮的工作运动。 主运动。主运动即滚刀的旋转运动。 展成运动。展成运动即滚刀与工件之间的啮合运动。为得到所需的渐开线齿廓和齿轮齿数，滚齿时滚刀和工件之间必须保持严格的相对运动关系对啮合齿轮的传动比，即每当滚刀转1周时，工件应该相应地转k/z周（k为滚刀头数，z为工件齿数）。 垂直进给运动。垂直进给运动即滚刀沿工件轴线方向作连续的进给运动，以切出整个齿宽上的齿形。为实现上述三个运动，机床就必须具有三条相应的传动链。而在每一传动链中，又必须有可调

6、环节（即变速机构），以保证传动链两端件间的运动关系。滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图ii .加工斜齿圆柱齿轮的工作运动。与加工直齿圆柱齿轮一样，加工斜齿圆柱齿轮时同样需要主运动、展成运动和垂直进给运动。此外，为形成螺旋形的轮齿，在滚刀作轴向进给运动的同时还必须给工件一个附加运动旋转运动B22 （见下图）。(b)滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图iii .滚刀架的快速垂向移动。在Y3150E传动系统中有主运动、展成运动、轴向进给运动和附加运动四条传动链，另外还有一条刀架快速移动(空行程)传动链。iv .加工蜗轮时的工作运动。Y315OE型滚齿机通常用径向进给法加工蜗轮(worm wheel),如图所示。径

7、向进给法加工蜗轮齿轮滚刀.齿轮滚刀是按螺旋齿轮啮合原理加工直齿和斜齿圆柱齿轮的刀具，它相当于一个齿数很少、螺旋角很大的斜齿轮，外貌呈蜗杆状。齿轮滚刀及其结构尺寸图a.齿轮滚刀种类。齿轮滚刀按加工性质分为精切滚刀、粗切滚刀、剃前滚刀、刮前滚刀、挤前滚刀和磨前滚刀。齿轮滚刀按结构分为整体滚刀、焊接式滚刀和装配式滚刀。b.齿轮滚刀的选用。一把滚刀可加工模数和压力角与之相同而齿数不同的圆柱齿轮。一般情况下，滚刀精度等级与被加工齿轮精度等级的关系见表5-4o工件的装夹。滚齿时，工件通常用端面及内孔定位的方式进行安装，定位心轴装在铸铁底座的钢套上,并用螺母压紧。加工齿轮轴时，一般采用双顶尖装夹或是一夹-顶

8、的装夹方式，即双顶尖装夹方式。1压套；2一心轴；3一垫圈；4钢套；5一底座；6齿坯滚齿安装方式双顶尖装夹方式（2）插齿（gear shaping）。用插齿刀按展成法或成形法加工内、外齿轮或齿条等的齿面称为插齿。插齿也是生产中普遍应用的切齿方法。插齿原理与运动。a.插齿原理。插齿过程相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮相啮合。b.插齿加工时，插齿机必须具备以下运动，i .主运动。插齿时的主运动是指插齿刀沿工件轴线方向所做的高速往复直线运动。以每分钟的往复次数来表示，向下为切削行程、向上为返回行程。ii .分齿展成运动。插齿时，插齿刀与工件之间必须保持一对齿轮副的无间隙啮合运动关系，即插齿刀每转过一个

9、齿（1/z刀转）时，工件也必须转过一个齿（1/z工转）。iii .径向进给运动。插齿时，为逐渐切至工件的全齿深，插齿刀必须有径向进给运动。径向进给量用插齿刀每次往复行程中工件或刀具径向移动的距离来表示。当达到全齿深时，机床便自动停止径向进给运动，之后工件和刀具必须对滚一周，才能加工出全部轮齿。iv .圆周进给运动。展成运动只确定插齿刀和工件的相对运动关系，而运动的快慢由圆周进给运动来确定。插齿刀每一往复行程在分度圆上所转过的弧长称为圆周进给量，其单位为mm/往复行程。插齿刀齿形(b)v.让刀运动。为避免插齿刀在回程时擦伤己加工表面和减少刀具磨损，此时刀具和工件之间应让开一段距离；而在插齿刀重新

10、开始向下工作行程时，应立即恢复到原位，以便刀具向下切削工件。这种让开和恢复原位的运动称为让刀运动。新型插齿机一般通过刀具主轴座的摆动来实现让刀运动，以减小让刀产生的振动。插齿机。插齿机分立式和卧式两种，立式插齿机使用最普遍。插齿机多用于粗、精加工内外啮合的直齿圆柱齿轮，特别适用于加工在滚齿机上不能加工的双联、多联齿轮、内齿轮。插齿刀。插齿刀安装在插齿机的主轴上，它具有圆周进给运动、上下直线切削主运动和让刀运动。工件做逐渐径向切入插齿刀的圆周进给运动，并与插齿刀按规定传动比做展成运动，被切齿坯转过一周后便成为齿轮。a.插齿刀类型。插齿刀制成AA、A、B三级精度（参见GBAT 60812001直齿

11、插齿刀基本型式和尺寸），分别加工6、7、8级精度的齿轮。b.插齿刀的选用。选用插齿刀时，需要根据被切齿轮的种类选定插齿刀的类型，使插齿刀的模数、齿形角和被切齿轮的模数、齿形角相等。另外，还要根据被切齿轮参数进行必要的校验，以防切齿时发生根切、顶切和过渡曲线干涉等。工件的安装。插齿时，工件通常用端面及内孔定位的方式进行安装，1压套；2一心轴；3衬套；4齿坯；5垫圈插齿工件安装方式3.齿形精度检测（1）公法线千分尺，用于测量齿轮公法线长度，是一种通用的齿轮测量工具。（2）齿厚游标卡尺，专用于测量齿轮齿厚，形状像90角尺，有平行和垂直两种。（3）齿圈径向跳动检查仪，用于检查圆柱或圆锥外啮合齿轮及蜗轮

12、、蜗杆的径向跳动或端面跳动。（4）齿形齿向测量仪，用于测量圆柱齿轮或齿轮刀具的渐开线齿形误差和螺旋线齿向误差，是一种结构简单、实用的高精度齿轮测量仪，广泛应用于计量室或车间检查点。3.任务实施1.直齿圆柱齿轮机械加工工艺规程编制（1）分析直齿圆柱齿轮的结构和技术要求。圆柱齿轮的结构特点。分析直齿圆柱齿轮的技术要求。（2）明确直齿圆柱齿轮毛坯状况。齿轮的材料及热处理。齿轮的毛坯。在未加工齿形前的齿轮毛坯称为齿坯。直齿圆柱齿轮的毛坯。直齿圆柱齿轮材料为40Cr,毛坯形式选用锻坯。（3）选择定位基准。盘套类带孔齿轮的齿形加工常采用以下两种定位方式。以内孔和端面定位。即以工件内孔和端面联合定位，确定齿

13、轮中心和轴向位置，并采用面向定位端面的夹紧方式。以外圆和端面定位。齿坯内孔在通用心轴上安装，工件和夹具心轴的配合间隙较大，可用千分表找正外圆以决定孔中心的位置，并以端面定位，从另一端面施以夹紧。（4）拟定直齿圆柱齿轮的工艺路线。确定加工方案。划分加工阶段。齿轮机械加工工艺过程大致要经过如下几个阶段。a.加工第一阶段：齿坯加工。b.加工第二阶段：齿形加工。c.加工第三阶段：热处理。d.加工第四阶段：齿形精加工。确定加工顺序。圆柱齿轮的加工顺序安排遵循一般原则，任务1中齿轮的加工工艺路线为毛坯锻造一正火一齿坯粗、精车一滚齿一齿端倒圆一齿面淬火一齿轮定位表面内孔磨削一检验。（5）设计工序内容。确定加工余量、工序尺寸及其公差。选择设备、工装。确定滚齿切削用量和时间定额。（6）填写工艺文件。2.直齿圆柱齿轮零件机械加工工艺规程实施根据生产实际或结合教学设计，参观生产现场或观看相关加工视频。（1）滚刀的安装。滚刀安装在滚齿机的刀杆上，需要用千分表检验滚刀两端凸台的径向圆跳动不大于0.005 mm。（2）直齿圆柱齿轮零件的机械加工步骤。按其机械加工工艺过程执行（表5-8）。（3）齿轮精度检验。参照表5-2,按照直齿圆柱齿轮零件的精度检验组、测量条件及技术要求进行检验。作业思考练习教学反馈