机械加工技术基础第三章特殊型面加工课件.ppt
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1、 特殊型面的加工主要介绍螺纹和齿轮的加工螺纹和齿轮的加工3.7 螺纹加工螺纹加工3.8 齿轮加工齿轮加工 3.7.1螺纹的种类与用途在机械零件中,螺纹的种类很多,应用广泛。常见的螺纹种类及主要用途如表3-1所示。梯形螺纹梯形螺纹结构:牙形角特点:效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用:用于传动 矩形螺纹矩形螺纹 结构:牙形角性能:效率较高、牙根强度小、工艺性差 应用:用于传动 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 结构:工作面的牙型斜角为3 非工作面的牙型斜角为30 性能:效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用:用于单向传动 结构:牙形角特点:连接紧密,内外螺纹无间隙 应用:密封性要求较高的场合 管管 螺螺
2、纹纹结构:牙形角性能:自锁性好,牙根强度高,工艺性好 应用:用于连接 三角形螺纹三角形螺纹oo60o55o30o03.7.2螺纹的基本概念和基本要素螺纹的基本概念和基本要素 螺纹的螺旋线可以看作是用直角三角形ABC围绕圆柱体d2旋转一周,斜边AC在圆柱表面上所形成的曲线。螺纹升角:中径圆柱d2上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角;螺旋角:是螺旋线的切线与螺纹轴线方向的夹角,与 互为余角;导程L:是同一条螺旋线绕中径圆柱d2一周在轴线方向的距离。3.7.2螺纹的基本概念和基本要素 螺纹的基本要素:螺纹的基本要素:牙型(牙型角和牙型半角/2)、中径d2、螺距P(多线螺纹为导程L)、线数n和旋
3、向五个要素所组成。螺纹牙型 螺纹牙型是指在通过螺纹轴线的剖面上,螺纹的轮廓形状。牙型角应对称于轴线的垂线,即两个牙型半角/2必须相等。螺纹的基本要素螺纹的基本要素 中径d2 中径是螺纹的牙厚与牙间相等处的圆柱直径,也是螺纹升角所在的直径。中径是螺纹的配合尺寸,相配合的内、外螺纹,其中径尺寸必须相等。螺距螺距P 螺距是相邻两牙对应点的轴向距离。旋向 螺纹有右旋和左旋之分。螺旋线向右上升的螺纹(即顺时针旋入的螺纹)称为右旋螺纹;反之则为左旋螺纹。多数情况用右旋螺纹,只有在某些特殊部位(如自行车脚蹬的联接螺纹)才用左旋螺纹。螺纹的基本要素螺纹的基本要素 线数n 线数是螺纹螺旋线的条数。线数分为单线、
4、双线和多线。联接螺纹一般用单线螺纹;多线螺纹传动平稳,轴向移动速度快,主要用于快进、快退机构或蜗轮蜗杆传动机构中。对于单线(n1)螺纹,导程与螺距相等(LP),习惯上只称螺距而不提导程。对于多线(n2)螺纹,导程与螺距的关系为LnP。3.7.3 常用加工方法常用加工方法 根据螺纹的种类和精度要求,常用的螺纹加工方法有攻螺纹、套螺纹、车螺纹。铣螺纹和磨螺纹等。此外也可采用滚压方法加工螺纹。攻螺纹和套螺纹攻螺纹和套螺纹n 攻螺纹是用丝锥加工尺寸较小的内螺纹,套螺纹是用板牙加工尺寸较小的外螺纹。单件小批生产中,可以用手用丝锥或板牙加工螺纹;当批量较大时,则在车床、钻床或攻丝机上用机用丝锥攻螺纹。螺纹
5、直径一般不超过16 mm。n 攻螺纹和套螺纹的加工精度较低(精度可达8 6级,表面粗糙度Ra值为6.31.6m),主要用于精度要求不高的普通螺纹。车螺纹车螺纹 车螺纹是用螺纹车刀车削螺纹,也可用来加工各种形状、尺寸及精度(9 4级,表面粗糙度Ra值为3.20.8m)的内、外螺纹,特别适于加工尺寸较大的螺纹。用螺纹车刀车螺纹,刀具简单,适用性广,通用设备,加工的螺纹精度较高。但生产率低,加工质量取决于工人的技术水平以及机床、刀具本身的精度,所以主要用于单件小批生产。当生产批量较大时,为了提高生产率,常采用螺纹梳刀车螺纹。螺纹梳刀实质上是多把螺纹车刀的组合,一般一次走刀就能切出全部螺纹,因而生产率
6、很高。铣螺纹铣螺纹 铣螺纹是用螺纹铣刀铣削螺纹,多用于加工直径和螺距较大的传动螺纹(梯形螺纹和模数螺纹),一般在专门的螺纹铣床上进行,生产率较高,常在大批大量生产中作为螺纹的粗加工或半精加工(9 6级,表面粗糙度Ra值为6.33.2m)。根据所用铣刀的结构不同,铣螺纹可以分为盘形螺纹铣刀铣螺纹,梳形螺纹铣刀铣螺纹和旋风式铣螺纹铣刀铣螺纹三种方法。盘形螺纹铣刀铣螺纹 在普通万能铣床上用盘形螺纹铣刀铣削梯形螺纹。在专用螺纹铣床上铣削,方法类似,只是当工件旋转一周过程中,刀轴应沿工件轴向移动一个螺纹导程L。其加工精度比普通铣床铣削精度略高。梳形螺纹铣刀铣螺纹 梳形螺纹铣刀铣螺纹是在专用螺纹铣床上加工
7、螺纹部分短而螺距小的三角形内、外螺纹,梳形螺纹铣刀实质上是若干把盘形螺纹铣刀的组合。铣螺纹时,工件只需转4/33/2转,就可以切出全部螺纹,故生产率很高,但加工精度较低 旋风式铣螺纹 旋风式铣螺纹,旋风铣头为一个装有14个硬质合金刀头的高速旋转刀盘,其轴线与工件轴线倾斜螺纹升角,铣刀盘中心与工件中心有一个偏心距e。铣削时,铣刀盘高速旋转,并沿工件轴线移动,工件则慢速旋转。工件每转一转时,铣刀盘移动一个工件的螺纹导程L。由于铣刀盘中心与工件中心不重合,故刀刃只在其圆弧轨迹的1/31/6圆弧上与工件接触,进行间断切削。旋风铣螺纹时,生产率比盘形铣刀铣削高38倍。但旋风铣螺纹的加工精度不高,故常用于
8、成批和大量生产螺杆或精密丝杠的预加工。磨螺纹磨螺纹 用单线或多线砂轮来磨削工件的螺纹,称为磨螺纹,常用于淬硬螺纹的精加工,例如丝锥、螺纹量规、滚丝轮及精密传动螺杆上的螺纹,为了修正热处理引起的变形,提高加工精度,必须进行磨削。磨螺纹一般在专门的螺纹磨床上进行。磨螺纹磨螺纹 外螺纹的磨削可以用单线砂轮或多线砂轮进行磨削,单线砂轮磨螺纹,砂轮的修整较方便,加工精度较高,并且可以加工较长的螺纹。而用多线砂轮磨螺纹,砂轮的修整比较困难,加工精度比前者低,且仅适用于加工较短的螺纹。但生产率比用单线砂轮磨削高。直径大于30mm的内螺纹,可以用单线砂轮磨削。3.7.4其他加工方法其他加工方法 螺纹除采用上述
9、几种切削方法获得外,还可以采用滚压螺纹方法获得。滚压螺纹是一种无切削加工方法,工件在滚压工具的压力作用下产生塑性变形而压出螺纹,螺纹上材料的纤维未被切断。因而强度和硬度都得到了相应的提高。滚压螺纹生产率高,适用于大批大量生产。螺纹滚压方法有两种。搓板滚压搓板滚压 如图所示,下搓板是固定的,上搓板作往复运动。两搓板的平面均有斜槽,其截面形状与待搓螺纹牙型相等。工件在上下搓板中,当上搓板移动时,即在工件表面上挤压出螺纹。滚轮滚压滚轮滚压 如图所示,工件放在两个表面带螺纹的滚轮之间。两轮转速相等,转向相同,工件被滚轮带动旋转,由动滚轮作径向进给,从而逐渐挤压出螺纹。滚轮滚压螺纹的生产率较搓板滚压螺纹
10、低,可用来滚制螺钉、丝锥等。3.7.5 螺纹加工方法的选择螺纹加工方法的选择 螺纹加工方法的选择,主要取决于螺纹种类、公差等级、生产批量及螺纹件的结构特点等。螺纹加工方案及其选择车车 (铣)(铣)类:加工与零件同轴线内外螺纹类:加工与零件同轴线内外螺纹车(铣)磨类:加工与零件同轴线高精度内外螺纹车(铣)磨类:加工与零件同轴线高精度内外螺纹攻攻 套套 类:加工直径较小内外螺纹类:加工直径较小内外螺纹滚滚 压压 类:加工大批量标准件外螺纹类:加工大批量标准件外螺纹特特 加加 类:加工难加工材料螺纹类:加工难加工材料螺纹3.8 齿轮加工齿轮加工 3.8.1 齿轮的种类与用途齿轮的种类与用途 齿轮是机
11、械传动系统中传递运动和动力的重要零件。齿轮的结构形式多样,应用广泛。常见齿轮传动类型有直齿轮传动、斜齿轮传动和人字齿轮的传动用于平行轴之间;螺旋齿轮传动和蜗轮与蜗杆的传动常用于垂直交错轴之间;内齿轮传动可实现平行轴之间的同向转动;齿轮齿条传动可实现旋转运动和直线移动的转换;直齿锥齿轮传动用于垂直相交轴间的传动。在这些齿轮传动中,直齿圆柱齿轮是最基本的,应用也最为广泛。3.8.2 齿轮的基本参数齿轮的基本参数 为了保证齿轮传动的运转精确,工作平稳可靠,必须选择合适的齿形轮廓曲线。目前齿轮齿形轮廓曲线有渐开线、摆线和圆弧线等,其中渐开线用得最多。若一动直线在平面内沿半径为rb圆作无滑动的纯滚动时,
12、则动直线上任一点a的轨迹称为半径为rb圆的渐开线。半径为rb圆称为基圆,动直线称为发生线。渐开线齿轮的一个轮齿就是由同一基圆形成的两条相反渐开线所组成的。K直齿圆柱齿轮的主要参数及尺寸计算 模数和压力角是直齿圆柱齿轮的两个基本参数。模数m 分度圆:在标准渐开线齿轮中,齿厚s与齿间e相等的圆称为分度圆,直径因d表示。周节:在分度圆上相邻两齿对应点之间的弧长,称为分度圆周节,以p表示。当齿轮的齿数为z时,分度圆直径d和周节p有如下关系:d=pz d=p/z 令:p/=m则 d=mz模数m 式中的m称为模数,单位为mm。模数m在设计中是齿轮尺寸计算和强度计算的一个基本参数,在制造中是选择刀具的基本依
13、据之一。模数m的数值已标准化,共有50种,般机械中常用的有1,1.25,1.5,2,2.5,3,4等。压力角 渐开线齿形上任意一点K的法向力F和速度VK之间的夹角,称为K点的压力角K。由图可知:FOG,VKOK,故 cosK=rb/rK同理,齿形在分度圆上A点的压力角 AOB cos=rb/r由上可知,渐开线上各点的压力角不等。基圆上压力角为零,齿顶圆上的压力角最大。分度圆上A点的压力角为刀具齿形角,称为标准压力角,常取20或18。齿轮刀具的选择 渐开线齿轮正确啮合的基本条件是两齿轮的模数m和压力角应分别相等。齿形加工时,刀具的模数m和压力角必须与被加工齿轮一致。圆柱齿轮的精度简介在GB/T1
14、0095.12-2008标准中,对齿轮精度规定了13个等级,其中0级是最高的精度等级,12级为最低的精度等级。根据对传动性能影响的情况,标准将每个精度等级中的各项公差分为四个组别:(1)传递运动的准确性 即要求齿轮在一转范围内,最大转角误差限制在一定的范围内,以保证传递运动的准确性。圆柱齿轮的精度简介 (2)传动的平衡性 即要求齿轮传动瞬时传动比的变化不能过大,以免引起冲击,产生振动和噪音,甚至导致整个齿轮的破坏。(3)载荷分布的均匀性 即要求齿轮啮合时,齿面接触良好,以免引起应力集中,造成齿面局部磨损,影响齿轮的寿命。(4)传动侧隙 即要求齿轮啮合时,非工作齿面间应具有一定的间隙,以便储存润
15、滑油,补偿因温度变化和弹性变形引起的尺寸变化以及加工和安装误差的影响。否则,齿轮传动在工作中可能卡死或烧伤。常用机械齿轮常用机械齿轮应用范围应用范围精度等级精度等级常用机械齿轮用常用机械齿轮用于范围于范围精度等级精度等级测量齿轮测量齿轮3 35 5重型汽车重型汽车6 69 9精密切削机床精密切削机床3 37 7拖拉机拖拉机6 61010一般切削机床一般切削机床5 58 8一般减速器一般减速器6 68 8轻型汽车轻型汽车5 58 8起重机械起重机械6 69 93.8.3常用齿轮加工方法常用齿轮加工方法 齿轮的种类很多,直齿和螺旋齿圆柱齿轮,齿形曲线是渐开线。渐开线齿轮的加工分为成型法和展成法两大
16、类。成形法是用与被切齿轮的齿间法向截面形状相同的成形刀具切出齿形的方法,常见的有铣齿、拉齿等;展成法是利用齿轮刀具与被切齿轮保持啮合运动关系而切出齿形的方法,常见的有插齿和滚齿等。铣齿铣齿 铣齿属于成形法加工,利用成形铣刀在万能铣床上加工齿轮齿形。通常模数m8的齿轮,指状模数铣刀在立式铣床上加工。齿轮铣刀为了铣出准确的齿形,每种模数、齿数的齿轮,就必须采用相应的铣刀来加工,这样既不经济也不便于刀具的管理,所以在实际生产中将同一模数的齿轮,按其齿轮划分为8组或15组,每组采用同一把铣刀加工,该铣刀齿形按所加工齿数组内的最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作,以保证加工出的齿轮在啮合时不会产生干涉(卡住)。铣
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