齿轮加工课件

齿轮加工齿轮可分为盘类、齿轮轴和齿条等。齿轮的结构形式直接影响齿轮的加工工艺过程。单齿圈盘类齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联等多齿圈的小齿圈的加工受齿圈间轴向距离的限制，其齿形加工方法的选择就受到限制，加工工艺性差。二、齿轮传动的精度要求齿轮的制造精度对机器的工作性能、承载能力、噪声及使用寿命影响很大，因此，齿轮制造必须满足齿轮传动的使用要求。（1）传动的准确性即主动轮转过一个角度时，从动轮应按给定的传动比转过相应的角度。要求齿轮在一转中，转角误差的最大值不能超过一定的限度，即为一转角精度。（2）工作平稳性要求齿轮传动平稳，无冲击，振动和噪声小，这就需要限制齿轮传动时，瞬时传动比的变化，即一齿转角精度。（3）载荷均匀性齿轮载荷由齿面承受，两齿轮配合时，接触面积的大小对齿轮的使用寿命影响很大。所以齿轮载荷的均匀性，由接触精度来衡量。（4）齿侧间隙一对相互配合的齿轮，其非工作面必须留有一定的间隙，即为齿侧间隙，其作用是存储润滑油，使工作齿面形成油膜，减少磨损；同时可以补偿热变形、弹性变形、加工误差和安装误差等因素引起的侧隙减小，防止卡死。应当根据齿轮副的工作条件，来确定合理的侧隙。以上四项要求，根据齿轮传动装置的用途和工作条件而有所不同。例如，滚齿机分度蜗杆副、读数仪表所用的齿轮副，对传动准确性要求高，工作平稳性也有一定的要求，而对载荷的均匀性要求一般不严格。三、齿形加工原理齿轮加工的关键是齿面加工。目前，齿面加工的主要方法是刀具切削加工和砂轮磨削加工。前者由于加工效率高，加工精度较高，因而是目前广泛采用的齿面加工方法。后者主要用于齿面的精加工，效率一般比较低。齿轮加工机床的种类繁多，构造各异，加工方法也各不相同，但就其加工原理来说，不外是成形法和展成法两类。1、成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽的截面形状一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。例如在铣床上用盘形或指状铣刀铣削齿轮（见图7-1）；在刨床或插床上用成形刀具加工齿轮。在使用一把成形刀具加工齿轮时，每次只加工一个齿槽，然后用分度装置进行分度，依次加工下一个齿槽，直至全部轮齿加工完毕。这种加工方法的优点是机床较简单，可以利用通用机床加工，缺点是加工齿轮的精度低。成形铣削一般在普通铣床上进行。铣削时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台作直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一定角度，再进行另一个齿槽，依次加工出所有齿槽。因为加工某一模数的齿轮齿轮盘铣刀，一般一套只有8把，每把铣刀有规定的铣齿范围，铣刀的齿形曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的，对其他齿数的齿轮，均存在着不同程度的齿形误差。另外，加工时分度装置的分度误差，还会引起分齿不均匀。此外，这种方法生产率低，只适用于单件小批生产一些低速、低精度的齿轮。在大批量生产中，通常采用多齿廓成形刀具来加工齿轮，如用齿轮拉刀，齿轮推刀或多齿刀盘等刀具同时加工出齿轮的各个齿槽。当加工模数大于8mm时的齿轮时，采用指状铣刀进行加工。铣削斜齿圆柱齿轮时必须在万能铣床上进行。铣削时工作台偏转一个角度，使其等于齿轮的螺旋角β，工件在随工作台进行进给的同时，由分度头带动作附加旋转运动而形成螺旋齿槽。成形法铣削齿轮用的刀具有盘状铣刀和指状铣刀，后者适用于加工大模数的直齿、斜齿，特别是人字齿轮。2、展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮副（齿轮-齿条或齿轮-齿轮）中的一个制作为刀具，另一个则为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。如图7-2滚齿加工。用展成法加工齿轮，可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，且加工精度和生产率也较高，因此，各种齿轮加工机床广泛用这种加工方法，如滚齿机、插齿机、剃齿机等。此外，多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理进行加工的。常用齿轮的加工方法有插齿（图7-4）、滚齿（图7-5）、剃齿（图7-8）、珩齿、磨齿等。高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到25～30m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008～0.01mm，重复定位精度0.004～0.005mm。落地式铣镗床铣刀由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速铣削发展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大大提高了加工速度与效率。传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内