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滚齿的加工原理及常见缺陷处理办法

发表时间:2019-08-07 16:12 阅读:

  齿轮是机械产品设计中的常用零件,而在齿轮齿形加工中,滚齿应用广泛,它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外,还可以加工蜗轮、花键轴等。滚齿适用于单件小批量生产和大批大量生产。本文将为大家介绍一下滚齿的加工原理及常见缺陷处理办法。

  滚切齿轮可看作无啮合间隙的齿轮与齿条传动。当滚齿旋转一周时,相当于齿条在法向移动一个刀齿。滚齿是目前应用最广的切齿方法,可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮和包络蜗杆,精度一般可达到DIN4~7级。目前滚齿的技术有多头滚刀滚齿、硬齿面滚齿技术、大型齿轮滚齿技术、高速滚齿技术等。

  1、齿数不正确

  主要原因

  1) 分齿交换齿轮调整不正确

  2) 滚刀选用错误

  3) 工件毛坯尺寸正确

  4) 滚切斜齿轮时,附加运动方向不对

  解决方法

  1) 重新调整分齿交换齿轮,并检查中间轮加置是否正确

  2) 合理选用滚刀

  3) 更换工件毛坯

  4) 增加或减少差动交换齿轮中的中间轮

  2、齿形不正常——齿面出棱

  主要原因

  滚刀齿形误差太大或分齿无能无力瞬时速比较变化大,工件缺陷状况有四种

  1)滚刀刃磨后,刀齿等分性差

  2)滚刀轴向窜动林

  3)滚刀径向跳动大

  4)滚刀用钝

  解决方法

  主要方法:着眼于滚刀刃磨质量,滚刀安装精度以及机床主轴的几何精度:

  1) 控制滚刀刃磨质量

  2) 保证滚刀的安装精度,同时安装滚刀时不能敲击;垫圈端面平整;螺母端面要垂直;锥孔内部应清洁;托架装上后,不能留间隙

  3) 复查机床主轴的旋转精度,并修复调整滚刀主轴轴承,尤其是止推垫片

  4) 更换新刀

  3、齿形不正常——齿形不对称

  主要原因

  1) 滚刀安装不对中

  2) 滚刀刃磨后,前刃面的径向误差大

  3) 滚刀刃磨后,螺旋角或导程误差大

  4) 滚刀安装角的误差太大

  解决方法

  1) 用“啃刀花”法或刀规对刀

  2) 控制滚刀刃磨质量

  3) 重新调整滚刀的安装解

  4、齿形不正常——齿形角不对

  主要原因

  1) 滚刀本身的齿形角误差太大

  2) 滚刀刃磨后,前刃面的径向性误差大

  3) 滚刀安装角的误差大

  解决方法

  1) 合理选用滚刀的精度

  2) 控制滚刀的刃磨质量

  3) 重新调整滚刀的安装角

  5、齿形不正常——齿形周期性误差

  主要原因

  1) 滚刀安装后,径向跳动或轴向窜动大

  2) 机床工作台回转不均匀

  3) 跨轮或分齿交换齿轮安装偏心或齿面磕碰

  4) 刀架滑板有松动

  5) 工件装夹不合理产生振摆

  解决方法

  1) 控制滚刀的安装精度

  2) 检查机床工作台分度蜗杆的轴向窜动,并调整修复之

  3) 检查跨轮及分齿交换齿轮的安装及运转状况

  4) 调整刀架滑板的塞铁

  5) 合理选用工件装夹的正确方案

  6、齿圈径向跳动超差

  主要原因

  工件内孔中心与机床工作台回转中心不重合

  (1)有关机床、夹具方面:

  工作台径向跳动大

  心轴磨损或径向跳动大

  上下顶针有偏差或松动

  夹具定位端面与工作台回转中心线不垂直

  工作装夹元件,例如垫圈和并帽精度不够

  (2)有关工作方面:

  工件定位孔直径超差

  用找正工件外圆安装时,外圆与内孔的同轴度超差

  工件夹紧刚性差

  解决方法

  着眼于控制机订工作台的回转精度与工件的正确安装

  (1)有关机床和夹具方面:

  检查并修复工作台回转导轨

  合理使用和保养工件心轴

  修复后立柱及上顶针的精度

  夹具定位端与工作台回转中心线不垂直

  提高工件装夹元件精度,例如垫圈和并帽

  (2)有关工件方面:

  控制工件定位孔的尺寸精度

  控制工件外圆与内孔的同轴度误差

  夹紧力应施于加工刚性足够的部件主要原因

  7、齿圈径向跳动超差

  主要原因

  滚刀垂直进给方向与齿坯内孔轴线方向偏斜太大。加工斜齿轮时,还有附加运动的不正确。

  (1)有关机床和夹具方面:

  立柱三角导轨与工作台轴线不平等

  工作台端面跳动大

  上、下顶尖不同轴

  分度蜗轮副的啮合间隙大

  分度蜗轮副的传动存在有周期性误差

  垂直进给丝杆螺距误差大

  分齿、差动交换齿轮误差大

  (2)有关工作方面:

  齿坯两端面不平行

  工件定位孔与端面不垂直

  解决方法

  着眼于控制机床几何精度和工件的正确安装。

  (1)有关机床和夹具方面:

  修复立柱精度,控制机床热变型

  修复工作台的回转精度

  修复后立柱或上、下顶针的精度

  合理调整分度蜗轮副的啮合间隙

  修复分度蜗轮副的零件精度

  垂直进给丝杆因使用磨损而精度达不到时,应及时更换

  应控制差动交换齿轮的计算误差

  (2)有关工件方面

  控制齿坯两端面的平行度误差

  控制齿坯定位孔与端面的垂直度

  8、齿距累积误关差超差

  主要原因

  滚齿机工作台每一转中回转不均匀的最大误差太大:

  分度蜗轮副传动精度一跨

  工作台的径向跳动与端面跳动大

  分齿交换轮啮合太松或存在磕碰现象

  解决方法

  着眼于分齿运动链的精度,尤其是分度蜗轮副与滚刀两方面:

  修复分度蜗轮副传动精度

  修复工作台的回转精度

  检查分齿交换齿轮和啮合松紧和运转状况

  9、齿面缺陷——撕裂

  主要原因

  齿坯材质不均匀

  齿坯热处理方法不当

  切削用量选用不合理而产生积屑瘤

  切削液效能不高

  滚刀用钝,不锋利

  解决方法

  控制齿坯材料质量

  正确选用热处理方法,尤其是调质处理后的硬度,建议采用正火处理

  正确选用切削用量,避免产生积屑瘤

  正确选用切削液,尤其要注意它的润滑性能

  更换新刀

  10、齿面缺陷——啃齿

  主要原因

  由于滚刀与齿坯的相互位置发生突然变化所造成:

  立柱三角导轨太松,造成滚刀进给突然变化立柱三角导轨太紧,造成爬行现象

  刀架斜齿轮啮合间隙大

  油压不稳定

  解决方法

  调整立柱三角导轨:要求紧松适当

  刀架若因使用时间久而磨损,应更换

  合理保养机床,尤其是清洁,使油路保持畅通:油压保持稳定

  11、齿面缺陷——振纹

  主要原因

  由于振动造成:

  机床内部某传动环节的间隙大

  工件与滚刀的装夹刚性不够

  切削用量选用太大

  后托架安装后,间隙大

  解决方法

  寻找与消除振动源:

  对于使用时间久而磨损严重的机床及时大修

  提高滚刀的装夹刚性,例如缩小支承间距离:带柄滚刀应尽量选用大轴径等。提高工件的装夹刚性:例如,尽量加大支承端面,支承端面(包括工件)只准内凹:缩短上下顶针间距离

  正确选用切削用量

  正确安装后托架

  12、齿面缺陷——鱼鳞

  主要原因

  齿坯热处理不当,其中在加工调质处理后的钢件时比较多见

  解决方法

  酌情控制调质处理的硬度

  建议采用正火处理作为齿坯的预先热处理

  在数控车床上可以车削米制、英寸制、模数和径节制四种标准螺纹,无论车削哪一种螺纹,车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系:即主轴每转一转(即工件转一转),刀具应均匀地移动一个(工件的)导程的距离。以下通过对普通螺纹的分析,加强对普通螺纹的了解,以便更好的加工普通螺纹。

  一、普通螺纹的尺寸分析

  数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸,普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面:

  1、螺纹加工前工件直径

  考虑螺纹加工牙型的膨胀量,螺纹加工前工件直径D/D-0.1P,即螺纹大径减0.1螺距,一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1到0.5。

  2、螺纹加工进刀量

  螺纹加进刀量可以参考螺纹底径,即螺纹刀最终进刀位置。

  螺纹小径为:大径-2倍牙高;牙高=0.54P(P为螺距)

  螺纹加工的进刀量应不断减少,具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。

  二、普通螺纹刀具的装刀与对刀

  车刀安装得过高或过低过高,则吃刀到一定深度时,车刀的后刀面顶住工件,增大摩擦力,甚至把工件顶弯,造成啃刀现象;过低,则切屑不易排出,车刀径向力的方向是工件中心,加上横进丝杠与螺母间隙过大,致使吃刀深度不断自动趋向加深,从而把工件抬起,出现啃刀。此时,应及时调整车刀高度,使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座顶尖对刀)。在粗车和半精车时,刀尖位置比工件的出中心高1%D左右(D表示被加工工件直径)。

  工件装夹不牢工件本身的刚性不能承受车削时的切削力,因而产生过大的挠度,改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了),形成切削深度突增,出现啃刀,此时应把工件装夹牢固,可使用尾座顶尖等,以增加工件刚性。

  普通螺纹的对刀方法有试切法对刀和对刀仪自动对刀,可以直接用刀具试切对刀,也可以用G50设置工件零点,用工件移设置工件零点进行对刀。螺纹加工对刀要求不是很高,特别是Z向对刀没有严格的限制,可以根据编程加工要求而定。

  三、普通螺纹的编程加工

  在目前的数控车床中,螺纹切削一般有三种加工方法:G32直进式切削方法、G92直进式切削方法和G76斜进式切削方法,由于切削方法的不同,编程方法不同,造成加工误差也不同。我们在操作使用上要仔细分析,争取加工出精度高的零件。

  1、G32直进式切削方法,由于两侧刃同时工作,切削力较大,而且排削困难,因此在切削时,两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差;但是其加工的牙形精度较高,因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成,所以加工程序较长;由于刀刃容易磨损,因此加工中要做到勤测量。

  2、G92直进式切削方法简化了编程,较G32指令提高了效率。

  3、G76斜进式切削方法,由于为单侧刃加工,加工刀刃容易损伤和磨损,使加工的螺纹面不直,刀尖角发生变化,而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作,刀具负载较小,排屑容易,并且切削深度为递减式。因此,此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易,刀刃加工工况较好,在螺纹精度要求不高的情况下,此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时,可采用两刀加工完成,既先用G76加工方法进行粗车,然后用G32加工方法精车。但要注意刀具起始点要准确,不然容易乱扣,造成零件报废。

  4、螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施,当螺纹牙顶未尖时,增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大,增大量视材料塑性而定,当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小,根据这一特点要正确对待螺纹的切入量,防止报废。

  四、普通螺纹的检测

  对于一般标准螺纹,都采用螺纹环规或塞规来测量。在测量外螺纹时,如果螺纹“过端”环规正好旋进,而“止端”环规旋不进,则说明所加工的螺纹符合要求,反之就不合格。测量内螺纹时,采用螺纹塞规,以相同的方法进行测量。除螺纹环规或塞规测量外还可以利用其它量具进行测量,用螺纹千分尺测量测量螺纹中径,用齿厚游标卡尺测量梯形螺纹中径牙厚和蜗杆节径齿厚,采用量针根据三针测量法测量螺纹中径。

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