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第七章 齿轮加工 一、齿轮的功用和结构特点 1、齿轮的功用 由于齿轮传动具有传动比准确、传动力大、效 率高、结构紧凑、可靠耐用等优点,因此,齿轮在 机器和仪器中应用极为广泛,齿轮的需求量也日益 增加。其功用是按一定的传动比传递运动和动力。 2、齿轮的结构特点 齿轮因其在机器中的功用不同而结构各异,但 总是由齿圈和轮体组成。在齿圈上均匀地分布着直 齿、斜齿等轮齿,而在轮体上有轮辐、轮毂、孔、 键槽等。按齿圈上轮齿的分布形式,齿轮可分为直 齿轮、斜齿轮和人字齿轮等;按轮体的结构形式, 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。
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