毕业论文---3A101599—A03齿轮的数控加工.doc

目录摘 要2第1章 数控车床31.1 概述31.2 数控车床分类和结构特点41.3 ckd6180d数控车床41.4 ckd6180d数控车床的参数4第2章 3a101599a03齿轮的加工工艺62.1 齿轮的概念62.1.1齿轮传动62.1.2齿轮传动的特点62.2 3a101599a03齿轮加工的技术要求72.2.1 齿轮的加工工艺清单72.2.2 刃量具的选择82.2.3 零件的装夹方法9第3章 3a101599a03齿轮的具体加工过程103.1 齿轮的装夹103.2 校表103.3 对刀113.4 加工程序12第四章 零件的后处理与检验134.1 加工后的后处理134.2 探伤13第五章 加工中出现的问题及解决方案13结束语14致谢14参考文献143a101599a03齿轮的数控加工摘 要本次毕业设计主要是制造3a101599a03齿轮，此齿轮材料为钢材，该齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。主要利用ckd6180d数控车床进行加工。关键词：齿轮 数控 加工工艺第1章 数控车床1.1 概述数控车床在国内数量最多，应用最广，约占数控机床总数的25%左右。数控车床与普通车床相似，即由床身，主轴箱，刀架，进给系统，冷却系统喝润滑系统等部分组成。但数控车床的进给系统是直接利用伺服电动机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因此大大简化了进给系统结构。从生产批量上看，数控车床一般适用于多品种和中小批量的生产。但随着数控车床制造成本的降低，目前不论是国外国内，使用数控机床进行大批量生产也越来越普遍。1.2 数控车床分类和结构特点 数控车床结构特点： 由于数控车床刀架的两个运动方向分别由两台伺服电动机驱动，所以传动路线短。 多功能数控车床采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必使用多级齿轮副来进行变速。 数控车床采用轻拖动，刀架移动一般采用滚珠丝杠副。 为了轻便拖动，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。 由于数控车床价格较高控制系统寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。 数控车床还具有加工冷却充分，防护较严密等特点，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭的状态。 数控车床一般配有自动排屑装置。1.3 ckd6180d数控车床本数控机床适用于各种钢材，铸铁和有色金属中小型零件的加工，机床功率大，刚性好。适用于强力或高速切削，车削各种工件的内外圆，端面以及公英制螺纹等。并可承担钻孔，镗孔等工艺。批量加工，效率高。机床整体造型美观，易操作，安全可靠。加工特点： 整体铸造床身，刚性好；床身须用树脂砂造型高强度铸件，经高频淬火及精密磨削处理，耐磨性和精度保持性好，承载能力强。 主轴精度高：主轴采用三点支承，进口nsk轴承，回转精度高，刚性好。 恒线切削；主轴采用二档无级调速，切削端面时实现恒线速切削。 自动间歇润滑装置；各润滑点能够间歇充分润滑，避免了因人为造成的润滑不充分。 数控系统采用西门子802d数控系统；操作方便，功能强大，易于维护。图1-1 ckd6180d数控车床1.4 ckd6180d数控车床的参数本数控机床适用于各种钢材、铸铁和有色金属中小型零件的加工，机床功率大、刚性好。适用于强力或高速切削，车削各种工件的内外圆、端面以及公英制螺纹等。并可承担钻孔、镗孔等工艺。批量加工、效率高。机床整体造型美观、易操作、安全可靠。主要特点：1. 整体铸造床身，刚性好；床身采用树脂砂造型高强度铸件，经高频淬火及精密磨削处理，耐磨性和精度保持性好，承载能力强。2. 主轴精度高：主轴采用三点支承，进口nsk轴承，回转精度高、刚性强。3. 恒线切削：主轴采用二挡无级调速，切削端面时实现恒线速切削。4. 自动间歇润滑装置：各润滑点能够间歇充分润滑，避免了因人为造成的润滑不充分。5. 数控系统采用西门子802d数控系统；操作方便，功能强大，易于维护。主要技术参数和规格：1. 床身上最大回转直径：800mm2. 横滑板上最大回转直径：510mm3. 床身宽：600mm4. 卡盘顶尖承重：5t5. 主轴头部：c116. 主轴孔径：100mm7. 主轴锥孔：1:208. 主轴变速范围：6-800r/min 二挡无级9. 纵向最小设定单位：0.001mm10.横向最小设定单位：0.001mm11.加工螺纹范围：0.15120mm12.刀工位数：413.数控系统：siemens 802d(或自选)14.尾座锥孔：莫式6号15.尾座套筒移动距离：200mm16.尾座套筒直径：120mm17.主电机功率：18.5kw18.冷却泵功率：0.15kw外形尺寸及重量：长度：2000mm外形尺寸（长宽高）：410019001910包装尺寸（长宽高）：463021642560净重：5.8t毛重：6t标准附件：1. 380三爪自定心卡盘/1件2. 莫氏6号顶针/2件3. 顶尖套/1件4. 照明装置/1套5. 冷却装置/1套6. 常用工具/1套7. 50-300中心架/1套8. 50-150跟刀架/1套9. 平面盘、拔盘/各1套（1500mm以上规格配）特殊附件：1. 500、630、800四爪卡盘2. 260-400、260-630中心架3. 450跟刀架4. 液压尾座5、液压卡盘15第2章 3a101599a03齿轮的加工工艺2.1 齿轮的概念齿轮是指能互相啮合的有齿的机械零件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。2.1.1齿轮传动齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。2.1.2齿轮传动的特点齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。图2-1齿轮传动2.2 3a101599a03齿轮加工的技术要求2.2.1 齿轮的加工工艺清单1) 检验：验收材料报告，锻件尺寸检查。2) 车（粗加工）：按简图粗车各部，齿宽两端倒角至图，端面凹坑至图，粗糙度全为8.3。注：1.内外圆同心度误差0.03mm。2.与齿顶圆一刀下端面做记号。 图2-2粗加工简图3) 检：超声波探伤。4) 钳：在无记号端面直径为380的圆周上划钻攻2m16深35的螺孔，去毛刺。5) 滚齿：1.以无螺孔端面为定位面，校正外圆以及定位面跳动0.03mm。按图粗滚齿，公法线放磨，0.450.55mm，去毛刺。注：1.以公法线中间值为基准。 2.齿部去毛刺。6) 热s：渗碳，有效硬化层深：1.652.25mm。注：除齿部和凹坑底面外均涂防渗涂料，螺孔保护。7) 热c：淬火至图要求，要求：平面弯曲0.2mm，螺孔保护。8) 喷：齿根喷丸强化。整体喷丸去除氧化皮，螺孔保护。9) 车（精加工）：1.夹有螺孔端外圆，校正节圆及端面跳动0.05mm，车端面及内孔均至图，另一端孔口勾一刀校表用，倒角。 2.调面，校正内孔及孔口跳动0.015mm。车端面至尺寸，倒角。10) 磨齿：芯棒上活，校正两端轴颈跳动0.01mm，校正内孔及无螺孔端面跳动0.01mm。粗精磨齿至尺寸。要求：1.左右齿面均匀磨削。 2.不得擦伤齿根和留下根部台阶。 3.齿部按图修型。11) 检：齿面磁粉探伤并退磁，或着色探伤，注意防锈。12) 插：校正无螺孔端面及内孔跳动0.02，插键槽至图。13) 各部去毛倒棱，保证齿顶齿侧修圆倒角至图。图2-3 零件图 2.2.2 刃量具的选择在3a101599a03齿轮的加工过程中，由于齿轮材料是20crni2moa，喷丸强化后部分较硬，所以通常使用硬质合金刀和陶瓷刀具。硬质合金是由高硬度，高熔点的金属碳化物（wc,tic等）微粉和金属粘结剂（co,ni,mo等）经高压成型，并在1500c左右的高温下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的硬度高达8994hra，耐磨性很好，能切削淬火钢等硬度高的材料。所以，硬质合金刀具已经成为最主要的刀具材料之一。图2-4 硬质合金刀陶瓷刀具才材料是以人造的化合物为原料，在高压下成型和高温下烧结而成的，硬度为9195hra，耐热性高达1200c，化学稳定性好，与金属的亲和能力小，与硬质合金相比，可提高切削速度35倍，主要用于对钢，铸铁，高硬度材料（如淬火钢）进行连续切削时的半精加工和精加工。图2-5 陶瓷刀片在3a101599a03齿轮的加工中，常用到诸多量具，如：游标卡尺图2-6游标卡尺外径千分尺图2-7 外径千分尺内径百分表图2-8 内径百分表2.2.3 零件的装夹方法加工3a101599a03齿轮采用ckd6180d数控车床，回转直径最大为800mm，齿轮采用行车起吊，四爪卡盘夹紧定心。第3章 3a101599a03齿轮的具体加工过程3.1 齿轮的装夹齿轮装夹前必须先根据图纸尺寸放爪，即将四爪卡盘的卡爪放至略大于零件直径的位置。随后即用行车起吊零件，吊至于卡盘中，以无螺孔面为基准面先行加工。用卡盘扳手夹紧零件后，方可开走行车，四爪其中相邻两爪必须夹紧，以防止类似于齿轮的盘类零件从卡盘上掉落，造成人身危险和设备的损坏。3.2 校表当齿轮装夹完毕后将机床置于空挡位，即开始校表，校表就是利用百分表校正零件的内孔，端面以及节圆的跳动，以便在加工中保证零件旋转的平稳和最终尺寸的精确度。校表分以下三个步骤：图3-1 百分表底座(1)校正内孔的跳动：将底座带有磁力的百分表底座吸于刀架前方，利用机床面板上z轴移动按键移动刀架，使百分表表头顺利进入齿轮内孔，表头和内孔完全接触，为了校表方便快捷，表头不要按入工件太多，手动旋转卡盘，表盘内指针旋转最好不要超过一圈，否则校表难度将加大。四爪卡盘四个卡爪均匀分布，相隔90，校正内孔时，防止零件掉落，一般都是校正对点卡爪，手动旋转卡盘时，表盘内指针顺时针旋转的最大位置所对应的卡爪为压表点，即为最高点，表针逆时针旋转的最小点相对应的卡爪为松表点，即为最低点，“高点紧，低点松”这是校表的不变原则，即最高点要夹紧，最低点要微松卡爪，一般如果表针跳动在60mm时，高点紧30mm或低点松30mm，优先紧卡爪，再松对点卡爪，内孔校正在1020mm时即可，因为校正内孔是为校节圆打基础。校正后，将四个卡爪夹至微紧准备校正端面。(2)校正端面跳动：内孔校正完毕，将百分表从内孔中退出，调整表的位置，表头水平，与齿轮端面成垂直，慢移刀架，使表头轻压在靠近齿轮齿根处的端面，旋转卡盘时，指针旋转最好也不要超过一圈。此时同样是校正对点，采用高点紧低点松的原则，但是，校正端面用的 是敲，高点处，像里敲击高点的端面，低点将零件往外敲。对点跳动不超过5mm就行。(3)校正节圆：将百分表吸在刀架高处，表头朝下，移动刀架，表头移至齿轮齿面上即可，将节圆棒（一般使用直径符合的中心钻）放置在相邻两齿的间隙中，同样校正对点，将表压下，能与节圆棒接触并且指针跳动不超过一圈的位置。高点紧，低点松，两组对点跳动校至5mm之内即可。校表完成后，将四个卡爪充分夹紧。3.3 对刀数控加工前，对刀是必不可少的一道工序。首先，机床挂低档，卡盘旋转，利用数控面板快移按键，将刀具移至靠近零件处，再改用手轮方式，慢摇接触零件，对端面刀t2时，利用手轮将刀尖慢慢靠近齿轮齿根处的端面，当有轻微铁屑飞出时，说明刀尖已经与零件接触，此时，按下系统面板的刀具测量按键，设置当前刀尖位置为z0点。加工中，为了节省时间增加效率 ，2号刀对完后直接进行劈端面。图3-2 z0点的对刀面板由于t2，2号刀只需劈端面，所以不需要对x方向。镗内孔所使用的是t4,4号刀。同样利用手轮慢摇方式让刀具接近工件，当4号刀刀尖碰到接近内孔的端面时，设置此时刀尖位置为z0点。手摇方式下使刀具沿z向切入零件内孔，切深大约1cm即可，沿z向退出，卡盘停转，利用游标卡尺度量切削的内孔直径值，输入面板中的测量刀具一栏，设置当前刀具的x位置。此时，加工中所用的两把刀具已经对好，如果是批量生产，后续零件装夹后，只需设置刀具总体偏移值，不需再重新对刀。3.4 加工程序1)劈端面程序：o0001t2m3 s300g1 xo f0.3g0 z500m302)车内孔程序：o0002t4m3 s250g0 x146 z2g1 z0 f0.25z-111x145z500m05 m00t4m3 s250g0 x151.7 z2g1 z0 f0.25x151.65 z-111x150z500m05 m00t4m3 s250g0 x152 z2g1 z0 f0.25x151.95 z-111x151g0 z500m303)两面倒角程序：t4m3 s350g0 x160 z2g1 z0 f0.25x152 z-4g0 z500t2m30注：加工中，先于无螺孔面为基准面加工，劈端面，随后镗孔，倒角，掉面后以已加工面为定位基准装夹，校表，劈端面，保证厚度110mm，倒角。在程序中“m05 m00”一段停止，利用内径百分表检查每次走刀是否达到尺寸，如没有到达，则更改程序，更换刀具。第4章 零件的后处理与检验4.1 加工后的后处理3a101599a03齿轮加工完毕后，由行车起吊运至待检测区，加工人员负责用专用清洁抹布擦拭加工表面，在端面写上制令号，即3a101599a03。对零件的尺寸检查要做到以下两个步骤：1.自检：加工操作人员利用手中现有量具，如千分尺，游标卡尺，内径百分表等对加工过过的零件进行尺寸的检查，3a101599a03齿轮主要检查零件的轴向厚度，和内孔的尺寸，如果正确 ，则等待质检人员进行第二次检查，如稍差12mm可用砂纸打磨，如偏差较大，则须立即向质检部门说明情况，开整改单整改。2.质检检查：由质检部门专门人员对零件的尺寸精度进行第二层次检查，合格后，等待地面工将零件交予下一道工序的车间。4.2 探伤齿轮检查完毕后放置于已检测区，由质检部探伤人员利用超声波探伤器对零件进行超声波探伤，检查零件在加工过程中是否收到各种力的作用导致内部出现裂纹，检验合格则交给下一个部门，不合格则由车间开单整改。第5章 加工中出现的问题及解决方案在3a101599a03齿轮的加工过程中往往会出现以下几种问题：1.校表时，表头不灵，出现表针不准的现象。当出现这个问题时，应立即开单将损坏的表头交往计量室检修，定期取回，并且利用新的表头进行校表。2.加工时发出刺耳的噪音，这时应注意适当提高转速或者降低刀子的进给率。3.加工中，由于零件材料较硬，往往会出现崩刀或者栽刀的现象，操作人员应当时刻注意零件的加工过程，通过对加工过程走刀的注视和对走到过程中发出的声音以及火花的闪耀程度来判断刀子的耗损情况，以便及时更换刀