錐齒輪銑削工藝分析

王建立

摘 要：本文主要針對(duì)錐齒輪單件小批量加工過程，分析了錐齒輪低速旋轉(zhuǎn)工況下，零件材料的選用，為提高零件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，分度頭角度的調(diào)整及正確分度的方法，提供一種銑削加工錐齒輪的工藝路線。

關(guān)鍵詞：銑削；錐齒輪；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.021

直齒錐齒輪是農(nóng)用三輪車用來傳動(dòng)的主要零件，農(nóng)用車具有運(yùn)行速度低，運(yùn)動(dòng)精度要求低的特點(diǎn)，本文從生產(chǎn)數(shù)量、加工精度等方面對(duì)零件加工工藝的影響進(jìn)行分析，確定了一種合理、高效的銑削工藝路線。

1 導(dǎo)入

一農(nóng)用三輪車上需要加工制造一直齒錐齒輪，要求模數(shù)m=3，齒數(shù)Z=23，壓力角20度，數(shù)量80件。如圖1所示。那么根據(jù)用戶提供的圖紙，怎樣才能加工出合格的、滿足用戶需要的直齒傘齒輪呢？

2 圖紙審核

2.1 圖紙尺寸是否清晰準(zhǔn)確完善

根據(jù)圖紙，直齒錐齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角，以及嚙合齒輪的齒數(shù)、軸線夾角等均已確定，首先，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)錐齒輪各個(gè)部分尺寸的計(jì)算公式，分別對(duì)分度圓直徑、齒頂圓直徑、分度圓錐角、齒頂角、齒根角、節(jié)錐距、齒厚等尺寸機(jī)型計(jì)算驗(yàn)證，以確保圖紙尺寸準(zhǔn)確無誤。

2.2 尺寸公差和形位公差的標(biāo)注是否合理

錐齒輪內(nèi)孔、鍵槽以及分度圓弦齒厚等配合尺寸均標(biāo)注了公差要求，齒頂園直徑對(duì)保證齒輪加工精度和正確測(cè)量有重要的作用，因此也標(biāo)注了尺寸公差。同時(shí)，為了便于齒輪的安裝和正確嚙合，圖紙標(biāo)注了鍵槽對(duì)內(nèi)孔對(duì)稱度公差以及齒形對(duì)內(nèi)孔的跳動(dòng)度公差要求。

2.3 材質(zhì)以及熱處理方法的選擇是否適合

我們知道齒輪在相互嚙合傳動(dòng)的過程中，要承受沖擊和磨損。該零件選用45#中碳鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火的熱處理工藝，調(diào)質(zhì)處理可以提高齒輪心部的韌性，以便在工作過程中耐沖擊，而表面淬火可提高齒輪表面的硬度，提高其耐磨性，以滿足其使用要求。

3 生產(chǎn)加工

將圖紙轉(zhuǎn)化為合格的產(chǎn)品需要編制合理的、能滿足圖紙各項(xiàng)要求的加工工藝路線。

3.1 工藝分析

在編制加工工藝時(shí)，綜合考慮一下幾個(gè)方面的問題：零件加工數(shù)量，是單間生產(chǎn)還是形成批量；齒輪的使用狀況如何？其傳動(dòng)速度和傳動(dòng)精度要求是否很高，以及我們現(xiàn)有的設(shè)備加工能力是否滿足要求，不同的狀況，加工工藝會(huì)有所不同。譬如：長(zhǎng)期大量生產(chǎn)精度要求高的直齒錐齒輪一般采用專用設(shè)備，如刨齒機(jī)或者采用精密模鍛，但成本較高。針對(duì)用戶要求加工數(shù)量80件，屬于小批量生產(chǎn)，且該零件使用在三輪車上，其速度和精度要求都不高，因此，選用萬能銑床，采用成型刀銑削的方法制齒，既能滿足用戶要求，又能降低加工成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 加工工藝編制

（1）備料。選用45#棒料，毛坯尺寸：φ75*40。

（2）熱處理。調(diào)質(zhì)處理HBS210-230。

（3）車削。夾持毛坯外圓一端，車削端面，車成φ50外圓，鉆φ20孔，掉頭裝夾φ50外圓，車成內(nèi)孔和外形各部分尺寸大圖紙要求，使內(nèi)孔與齒形在一次性裝夾中完成，以保證圖紙?zhí)鴦?dòng)度要求。

（4）銑削。以加工好的內(nèi)孔做定位基準(zhǔn)，首先設(shè)計(jì)一定位芯軸，將芯軸與錐齒輪以φ30尺寸定位裝配在一起，并用螺帽擰緊，夾持芯軸一端，將工件固定在分度頭三爪卡盤上，分度頭扳起40度47分的齒根角，由5號(hào)錐齒輪銑刀銑削加工。

（5）鉗工。劃鍵槽刨削線。

（6）刨削。按內(nèi)孔與線找正工件，刨成鍵槽大圖紙尺寸要求。

（7）鉗工。修銼尖角，以免淬火時(shí)產(chǎn)生裂紋。

（8）熱處理。高頻淬火處理HRC40-50，提高齒表面的硬度，以保證耐磨。

注意事項(xiàng)：

（1）銑刀號(hào)數(shù)的選擇。銑削時(shí)，成型銑刀按齒輪模數(shù)選擇，一般一種模數(shù)，因所銑齒輪齒數(shù)的不同對(duì)應(yīng)不同的刀號(hào)，我們參照機(jī)械加工應(yīng)用手冊(cè)直齒錐齒輪相關(guān)計(jì)算表，對(duì)于錐齒輪來說，必須計(jì)算出假想齒數(shù)，根據(jù)假想齒數(shù)來選擇刀號(hào)，假想齒數(shù)公式=Z/COSφ=23/0.707=32，查表，選擇模數(shù)m=3，齒數(shù)范圍26-34，號(hào)數(shù)5#的錐齒輪銑刀。

（2）分度頭調(diào)整的角度。銑床水平進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與銑刀旋轉(zhuǎn)切削主運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡一定是錐齒輪的齒根線，即齒根線與導(dǎo)軌面是平行的，那么，分度頭扳起的角度應(yīng)該是齒根圓錐角，根據(jù)圖紙標(biāo)注該角度是40°47'。

（3）分度頭的分度。 一般分度頭的定數(shù)40，也就是說分度手柄轉(zhuǎn)1圈，分度頭主軸（工件）旋轉(zhuǎn)1/40圈，現(xiàn)在齒輪齒數(shù)23，每個(gè)齒需要轉(zhuǎn)過的圈數(shù)=40/23=1+34/46，XUANZE 46孔的分度盤，手柄轉(zhuǎn)過1圈加34孔，就可以將齒輪一周平均分成23等分。

4 結(jié)語

根據(jù)用戶圖紙要求加工制造直齒錐齒輪，首先必須審核圖紙，明確要求，其次，根據(jù)加工數(shù)量、使用要求以及現(xiàn)有設(shè)備的加工能力等幾個(gè)方面綜合考慮，使編制的加工工藝既能滿足用戶圖紙要求，又能降低成本，增加效益。

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