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一 、前言
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齿形切削加工按其加工原理可分为:仿形法和展成法。仿形法有模数铣刀铣齿，成形砂轮铣齿，齿轮拉刀拉齿；展成法包括滚齿、插齿、研齿、磨齿、挤齿等。
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0 u2 y! ^1 N# _! E" A( B, z3 r2 c U) a用上述方法加工双联齿轮或有大轴肩的齿轮轴，都要求有5～10mm的退刀槽。但在一些小型的精密仪器上有时要用到有大轴肩但退刀槽又小于5mm的齿轮轴。如图1所示，图中的传动轴的齿圈左侧有一个大直径的轴肩，而退刀槽只有3.2mm，如直接用上述各种齿形切削方法加工，则可能无法在整个齿宽上切出完整齿形，或者是刀具撞到左侧的轴肩。故需使用特殊的加工方法或对加工方法进行一定的改进。 本传动轴右侧齿轮的参数如表1所示。 * O: ~& _, Z: H) v
表1 齿轮参数
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U" m9 K0 M3 O& M1 c% Y, C9 A齿轮的冷挤过程是在一定压力下，挤轮与工件之间无侧隙啮合的自由对滚过程，属于按展成原理的无切屑加工，挤轮是一个精度高的圆柱齿轮，可以在齿高、齿长方向修形，有的还有一定的变位量。挤轮与工件成平行线相对移动，只有径向移动，在冷挤过程中，逐渐减小挤轮与工件之间的中心距离，直至要求尺寸为止，其特点是挤轮在加工过程中产生热量很小，且没有切削刃口，故磨损极慢，寿命长，生产效率高，其加工的具体工艺路线是：毛坯→车端面及钻中心孔→车各圆柱面、倒角→切槽→在挤齿机上挤齿。
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三、插齿 $ C6 p, A7 r6 Y- E2 N7 A$ k) {6 V
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上述 各种加工齿轮的方法中，只有插齿所需的退刀槽最小，所以可以对插齿刀进行适当的改进，以满足该零件的尺寸要求。 ( D) y# N2 z; t
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1 插齿刀的选择
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1) 由于该零件的齿轮左侧有一个大轴肩，所以选用碗形插齿刀，因为碗形插齿刀有较深的空刀槽，以容纳紧固螺钉，可以用来加工下面有障碍物的齿轮。 " F5 \" g9 ~; T$ `, K) Y
9 D3 J2 S/ a3 p' F8 ~5 C1 B2 h2) 由于齿轮的精度要求为9级，故选用B级插齿刀。 * c2 Q' e- ]5 d
: B. v7 L6 p' I3 W4 }7 O3) 由于齿轮的模数为0.9，齿数为12，齿数较少，为避免根切现象，故选择刀齿数z刀=12，变位系数c刀=0.04的插齿刀。 ! c7 A( j5 h) y8 C8 p' k4 L3 f
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最好选用带机械夹固硬质合金刀齿的装配式插齿刀。
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2 插齿刀的改进 6 f, p/ V8 K) f
# j/ H, Z8 W- B5 l+ q+ f* m1) 采用两次切削的方法 为满足窄退刀槽的要求，必须对所选的插齿刀进行改进。最简单方法就是减小插齿刀的厚度。具体方法是刃磨前角g，使其减小到2°～3°左右。 " v8 q; f2 Z! t
& ^* Z( Y7 { b" R+ A6 E但刃磨前角，会使切削力增大，从而增大切削变形，并使振幅急剧增大，刀具使用寿命缩短，有时可能会出现刀具崩坏的现象。 ) u- _5 F0 z+ y3 h% D9 E5 s# K
* V0 I/ x% Z$ ], M. S, I因此可以考虑将齿轮的加工分成两次完成。即首先用普通的插齿刀(一号插齿刀)，在大部分的齿宽上加工出所需的齿形。然后，换上刃磨过前角的插齿刀(二号插齿刀)加工剩余未完成的齿形。
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1 L j; D: w$ G/ v: e9 F" \2) 换刀后的对刀问题 为保证换刀前后，两插齿刀的定位精度，避免换刀后，由于对刀不准确而破坏齿形。因此必须保证插齿刀的对刀精度 。 : |9 t( U$ p4 f' U# u6 B
, F: _( m/ ]) w" R具体方法为:在加工轮齿之前，在齿轮轴的右端面上划一条过轴心的直线。(如图2所示)让1号刀的任一刀齿的刀尖对准直线与外圆面的交点A，然后手动试切一刀。换上二号刀后，让其任一刀齿的刀尖对准直线与轮齿齿根圆的交点A'。然后试切一刀。 3) 插齿刀的行程长度的选择 ; Y+ V+ z+ Q* P" l1 E$ R8 m
+ K; s: |3 s6 M8 X- w% u0 Q6 F行程长度L的计算公式如下:
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L=b+y+△ ' r, v! T: L. a3 o1 S
) ]5 e1 ]/ X* |/ g( W) N
式中：b——齿圈的宽度，单位为mm;
& E. |! W6 j( b- d; I0 K2 ]# ^y——切入量，单位为mm; % p( o1 I( G: V$ y: H3 g+ E
△——切出量，单位为mm。
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一号插齿刀的行程长度为减少二号插齿刀的磨损，要尽可能多的用一号插齿刀加工出齿宽上的齿形，但又必须确保插齿刀不会碰到轴肩。因此选取一号插齿刀的切出量D=1 mm，切入量y=7mm，又已知齿长b=25 mm。所以一号插齿刀的行程长度L=33mm。
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# x" j# O7 s/ o& R7 @二号插齿刀的行程长度由于二号插齿刀的前角较小，故其切出量可以比一号插齿刀取的大些，这里取切出量D=2.5mm，切入量y=7mm。故二号刀的行程长度L=34.5mm。 ( E. T! g6 G; p+ x; j% q4 \- l
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4) 零件的工艺路线
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毛坯→车端面、钻中心孔→车各圆柱面、倒角→切槽→用一号插齿刀插齿→换上二号插齿刀插齿→齿轮修形、去毛刺。 ' m; {6 b& n$ f2 c. O
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四、组合式
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0 e, b" \; v2 V+ X% P将齿轮轴的齿圈或左侧的轴肩制成可拆卸的，然后用焊接的方法加工出所需的传动轴。
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齿轮 3 a6 m7 f' c( V9 ~
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分别制出齿轮和阶梯轴(如图3所示)，然后将齿轮焊接在阶梯轴的外圆柱面上。 轴肩 6 T' a: m, y( a0 V5 \2 k
' K3 m1 k a7 C! c先加工出图4所示的齿轮轴，再把另外加工好的轴肩焊接在齿轮轴的相应位置上。 五、结论 : y, t3 r$ m: A; k
& k3 ~0 W- R0 W" x) w本文分析了窄退刀槽齿轮轴的制造难点，通过使用特殊的加工方法或改进加工方法，有效地解决了此类齿轮轴的加工问题。同时仁述方法还对多联齿轮及带凸肩的齿轮的制造有一定参考意义。 |
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发表于 2007-9-5 22:29:38