《机械制造工艺装备》课件第2章.ppt

2.齿面的精加工

对于6级精度以上的齿轮,或者淬火后的硬齿面的加工,往往需要在滚齿、插齿之后,经热处理再进行精加工,常用的齿面精加工的方法有剃齿、珩齿、磨齿。以下简述这三种加工方法及应用。

(1)剃齿。剃齿常用于未淬火圆柱齿轮的精加工,是软齿面精加工最常见的加工方法。剃齿是用剃齿刀在剃齿机上进行,如图2－52所示。图2－52剃齿刀及其剃齿工作原理剃齿刀形状如螺旋圆柱齿轮,但齿形做得非常准确,并在每个齿的齿侧沿渐开线方向开出许多小沟槽,形成切削刃,见图2－52(a),剃齿在原理上属于一对螺旋齿轮作无侧隙双面啮合,并由剃齿刀带动工件作自由转动的过程,见图2－52(b)。剃齿应具备以下运动(见图2－52(c)):

①剃齿刀的正反旋转运动(工件由剃齿刀带动旋转)。

②工件沿其轴线的纵向作往复进给运动。

③工件每往复运动一次后的径向进给运动。剃齿时刀具与工件之间没有强制性运动关系,不能保证分齿均匀,因此剃齿对纠正运动误差的能力较差。但是,剃齿刀的精度高,剃齿加工精度主要取决于刀具。一般情况下,切向误差纠正能力差,故其前道工序一般为滚齿。

剃齿主要用于加工滚齿或插齿后未经淬火(齿面硬度35HRC以下)的直齿和斜齿圆柱齿轮,精度可达7～6级,齿面粗糙度Ra可达0.8～0.4μm。(2)珩齿。珩齿是用珩磨轮(见图2－53(a)),在珩齿机上进行的一种齿面光整加工方法。珩齿与剃齿的加工原理相同,也是按展成原理加工齿面的,珩磨轮和工件相当于一对交错轴斜齿轮作无侧隙啮合传动,可对螺旋齿轮和直齿轮加工(见图2－53(b)、(c)),所不同的只是用珩磨轮代替剃齿刀。在珩磨轮与工件啮合的过程中,依靠珩磨轮齿面密布的磨粒,以一定压力和相对滑动速度对工件表面进行切削。图2－53齿轮珩磨工作原理

(a)珩磨轮结构;(b)螺旋齿轮珩磨;(c)直齿轮珩磨珩磨轮是由磨料(金刚砂或白刚玉)与环氧树脂等材料混合后,浇铸或热压而成,可视为具有切削能力的斜齿轮。

珩齿较剃齿的转速要高得多。当珩磨轮高速带动被珩齿轮旋转时,在相啮合齿轮的齿面上产生相对滑动,从而实现切削加工。珩齿具有磨削、剃削和抛光等精加工的综合作用。工艺特点如下:

①表面质量好。珩齿主要用于消除淬火后的氧化皮和去毛刺,并可有效地减小表面粗糙度,适当减少齿轮传动时的噪音,齿轮齿面粗糙度Ra可达0.8～0.4μm。

②珩齿修正齿形和齿向误差的能力较差,珩轮本身的误差对加工精度的影响也很小。珩前的齿槽预加工尽可能采用滚齿,珩齿一般能加工7～6级精度的齿轮。

③珩齿生产率高,在成批大量生产中得到广泛应用。(3)磨齿。磨齿是用砂轮在磨齿机上进行,是高精度齿面的加工方法。加工精度可达6～4级,甚至3级,齿面粗糙度Ra为0.8～0.2μm。磨齿可磨削淬火或不淬火齿轮的齿面,但加工成本高,生产率低,多用作齿面淬硬后的光整加工。图2－54成形法磨齿磨齿有展成法和成形法两种。成形法磨齿如图2－54所示。其砂轮修整成与被磨齿轮齿槽一致的形状,磨齿过程与用齿轮铣刀铣齿类似。成形法磨齿的生产率高,较展成法可提高数倍,但受砂轮修整精度与分齿精度的影响,加工精度较低,一般为6～5级。因此,在生产中常用展成法,它是根据齿轮、齿条啮合原理来进行加工的。按砂轮形状不同,分为以下几种:

①双碟形砂轮磨齿。用两个碟形砂轮倾斜成一定角度,以构成假想齿条的两齿侧面,同时对齿轮的两齿面进行磨削，其原理与锥面砂轮磨齿相同。为磨出全齿宽,工件应沿被磨齿轮齿向进行往复直线运动,如图2－55(a)所示。双碟形砂轮磨齿加工精度为5～4级,生产率低。②锥形砂轮磨齿面。将砂轮的磨削部分修整成锥形,以便构成假想齿条。磨削时强制砂轮与被磨齿轮保持齿条和齿轮的啮合运动关系,使砂轮锥面包络出渐开线齿形,如图2－55(b)所示。加工精度为6～5级,生产率比碟形砂轮磨齿高。采用锥形砂轮的磨齿机,为了便于实现这种啮合,需要有以下运动:

①主运动。砂轮的高速旋转运动。

②齿轮的往复滚动。强制被磨齿轮沿固定的假想齿条作纯滚动,齿轮边转动边移动,以磨削齿槽的两个侧面1和2。

③砂轮往复进给运动。为磨削出全齿宽,砂轮沿被磨齿轮齿向所作的往复运动。

④分齿运动。每磨完一个齿槽后,砂轮自动退离,齿轮自动转过1／z圈(z为工件齿数)进行分齿运动,直到全部齿槽磨完为止。图2－55展成法磨齿面

(a)双碟形砂轮磨齿面;(b)锥形砂轮磨齿面;(c)蜗杆砂轮磨齿面(4)蜗杆砂轮磨齿。目前,在批量生产中正日益采用蜗杆砂轮磨齿。它的工作原理与滚齿加工相同,蜗杆砂轮相当于滚刀。加工时,砂轮与工件相对倾斜一定的角度,两者保持严格的啮合传动关系,如图2