典型零件的加工工艺

典型零件的加工工艺 第五章 典型零件的加工工艺 第一节 轴类零件的加工 一、概述 1. 轴类零件的功用、结构特点 ? 功用 轴类零件是机械加工中经常遇到的零件之一，在机器中，主要用来支承传动零件如齿轮、带轮，传递运动与扭矩，如机床主轴;有的用来装卡工件，如心轴。 ? 结构特点 轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，通常由外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、横向孔、沟槽等表面构成。按其结构特点分类有:光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴(包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和花键轴等)四类。如图,-1所示。若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴(L/d?12)和挠性轴(L/d,12)两类。 图5,1 轴的种类 (a) 光轴 (b) 空心轴 (c) 半轴 (d) 阶梯轴 (e) 花键轴 (f) 十字轴 (g) 偏心轴 (h) 曲轴 (i) 凸轮轴 2. 轴类零件的主要技术要求 ? 加工精度 ? 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类:一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。 ? 形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 ? 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 ? 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。 3. 轴类零件的材料、毛坯及热处理 ? 轴类零件材料 常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁;对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 ? 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件;大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 (3) 轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 图5,2 CA6140车床的主轴简图 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 二、车床主轴的加工工艺 1(CA6140车床主轴技术要求及功用 图5-2为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求: ? 支承轴颈 主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm;而支承轴颈1?12锥面的接触率?70%;表面粗糙度Ra为0.4,m;支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。 ? 端部锥孔 主轴端部内锥孔(莫氏6号)对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm;锥面接触率?70%;表面粗糙度Ra为0.4,m;硬度要求45~50HRC。该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件(或工具)产生同轴度误差。 ? 端部短锥和端面 头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm;表面粗糙度Ra为0.8,m。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。 ? 空套齿轮轴颈 空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。 ? 螺纹 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。 2(主轴加工的要点与措施 主轴加工的主要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。 图5-3 组合磨削 主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。磨削前应提高精基准的精度。 保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，如图5-3所示。机床上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位?精磨前、后轴颈锥面，工位?用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。 主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具，如图5-4所示。夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成，两个支架固定在底座上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上，V形块镶有硬质合金，以提高耐磨性，并减少对工件轴颈的划痕，工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高，否则将会使锥孔母线呈双曲线，影响内锥孔的接触精度。后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端插于弹性套内，用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉，通过钢球 压向镶有硬质合金的锥柄端面，限制工件的轴向窜动。采用这种联接方式，可以保证工件支承轴颈的定位精度不受内圆磨床主轴回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的影响。 主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，如图5-4所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。 图5,4 锥堵与锥套心轴 a) 锥堵 b) 锥套心轴 3(CA6140车床主轴加工定位基准的选择 主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。 由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。 为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。如车小端1?20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时， 以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面(因支承轴颈系外锥面不便装夹);在精车各外圆(包括两个支承轴颈)时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面;在粗磨莫氏6号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面;粗、精磨两个支承轴颈的1?12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位;最后精磨莫氏6号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。 4(CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排 CA6140车床主轴主要加工表面是 75h5、 80h5、 90g5、 105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度R为0.4~0.8,m。 a 主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段(包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等);半精加工阶段(半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等);精加工阶段(包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等)。 在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车?调质(预备热处理)?半精车?精车?淬火-回火(最终热处理)?粗磨?精磨。 综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下: 外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)?外圆表面半精加工(以顶尖孔定位)?钻通孔(以半精加工过的外圆表面定位)?锥孔粗加工(以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵)?外圆表面精加工(以锥堵顶尖孔定位)?锥孔精加工(以精加工外圆面定位)。 图5,5 磨主轴锥孔夹具 1—弹簧 2—钢球 3—浮动夹头 4—弹性套内 5—支架 6—底座 当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。 对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。 5(CA6140车床主轴加工工艺过程 表5-1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。 生产类型:大批生产;材料牌号:45号钢;毛坯种类:模锻件 表5-1 大批生产CA6140车床主轴工艺过程 序号 工序名称 工序内容 定位基准 设备 1 备料 2 锻造 模锻 立式精锻机 3 热处理 正火 4 锯头 5 铣端面钻中心孔 毛坯外圆 中心孔机床 6 粗车外圆 顶尖孔 多刀半自动车床 7 热处理 调质 8 车大端各部 车大端外圆、短锥、端面及台顶尖孔 卧式车床 阶 9 车小端各部 仿形车小端各部外圆 顶尖孔 仿形车床 10 钻深孔 两端支承轴颈 深孔钻床 钻 48mm通孔 11 车小端锥孔 车小端锥孔(配1?20锥堵，两端支承轴颈 卧式车床 涂色法检查接触率?50%) 12 车大端锥孔 车大端锥孔(配莫氏6号锥堵，两端支承轴颈 卧式车床 涂色法检查接触率?30%)、 外短锥及端面 13 钻孔 钻大头端面各孔 大端内锥孔 摇臂钻床 14 热处理 高频淬火设备 局部高频淬火( 90g5、短锥 及莫氏6号锥孔) 15 精车外圆 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔 数控车床 16 粗磨外圆 锥堵顶尖孔 组合外圆磨床 粗磨 75h5、 90g5、 105h5 外圆 17 粗磨大端锥孔 粗磨大端内锥孔(重配莫氏6前支承轴颈及内圆磨床 号锥堵，涂色法检查接触率? 75h5外圆 40%) 18 铣花键 锥堵顶尖孔 花键铣床 铣 89f6花键 19 铣键槽 铣12f9键槽 立式铣床 80h5及 M115mm外圆 20 车螺纹 车三处螺纹(与螺母配车) 锥堵顶尖孔 卧式车床 21 精磨外圆 精磨各外圆及E、F两端面 锥堵顶尖孔 外圆磨床 22 粗磨外锥面 粗磨两处1?12外锥面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床 23 精磨外锥面 精磨两处两处1?12外锥面、锥堵顶尖孔 专用组合磨床 D端面及短锥面 24 精磨大端锥孔 精磨大端莫氏6号内锥孔(卸前支承轴颈及专用主轴锥孔磨床 堵，涂色法检查接触率? 75h5外圆 70%) 25 钳工 端面孔去锐边倒角，去毛刺 26 检验 按图样要求全部检验 前支承轴颈及专用检具 75h5外圆 三、丝杠加工工艺 丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其加工精度。 1、丝杠的分类 机床丝杠按其摩擦特性可分为三类:即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。 由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。 滑动丝杠的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。 滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言，摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。 静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。其螺纹牙形与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 梯形螺纹牙形相同。但牙形高于同规格标准螺纹1.5,2倍，目的在于获得良好油封及提高承载能力。但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。 2、丝杠的结构特点及技术要求 (1)丝杠结构的工艺特点 丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径d的比值很大，一般为20,50，刚性较差。结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。 (2)精度等级 在国家标准GB785,65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。共有五项基本参数:即外径d、内径d、中径d、螺距t及牙形半角α/2。由于丝杠要传递准确运动，因此，按JB288612 ,81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为6个等级:4、5、6、7、8、9(精度依次降低)。 各级精度丝杠应用范围如下:4级为目前最高级，一般很少应用;5级用于精密仪器及机密 机床，如坐标镗床、螺纹磨床等;6级用于精密仪器、精密机床和数控机床;7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床;8级用于一般机床，如卧式车床、铣床;9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。 一般所说的精密丝杠是指5、6、7级丝杠。精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。前者的耐磨性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。 滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。 (3)技术要求 对于丝杠的技术要求可分为如下几项: ? 精度等级; ? 表面粗糙度; ? 单个螺距允差和定长上的累积允差; ? 中径圆度允差; ? 外径相等性允差; ? 外径圆跳动允差; ? 牙形半角允差; ? 中、外、内径允差等项。 3、材料的选择 丝杠材料的选择是保证丝杠质量的关键，一般要求是: (1) 具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。 (2) 抗拉极限强度一般不低于588MPa。 (3) 有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。 (4) 材料硬度均匀，金相组织符合标准。常用的材料有:不淬硬丝杠常用T10A, T12A及45等;淬硬丝杠常选用9Mn2V， CrWMn等。其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差， mm的精密丝杠;CrWMn钢的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，常用于直径?50 但其容易开裂，磨削工艺性差。 图5,6 SM8625丝杠车床的丝杠 丝杠的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。 4、丝杠的加工工艺过程 不淬硬丝杠加工艺过程 图5,7所示为SM8625丝杠车床的丝杠。材料为T10A，精度 为5级，其加工工艺过程见表5,2。 图5,7 万能螺纹磨床的丝杠 淬硬丝杠加工工艺过程 图5,7所示为万能螺纹磨床的丝杠，材料为9Mn2V，精度为 6级，其加工工艺过程见表5,2。 表5,2 精密丝杠的工艺过程 零件名称 SM8625丝杠车床丝杠(不淬硬) 万能螺纹磨床丝杠(淬硬) T10A 9Mn2V 材料 精度等级 6级 6级 工序内容 定位基准 工序内容 定位基准 1.锻造(弯曲度?5mm) 1.锻造 2.球化退火 2.球化退火 3.车端面打中心孔 外圆表面 3.车端面打中心孔 外圆表面 4.粗车外圆 双顶尖孔 4.粗车外圆 双顶尖孔 5.高温时效(t=500~550?) 5.高温时效 6.车外圆打中心孔 外圆表面 5.牢外圆打中心孔 外圆表面 7.车外圆 双顶尖孔 7.半精车外圆 双顶尖孔 8.粗车阶梯型螺纹槽 双顶尖孔 8.粗磨外圆 双顶尖孔 工艺过程 9.高温时效(t=500~550?) 9.淬火(t=800?)，中温回 火(t=260?) 10.车端面打中心孔 外圆表面 14.研磨两顶尖孔 11.半精车外圆 双顶尖孔 11.粗磨外圆 双顶尖孔 12.粗磨外圆 双顶尖孔 12.粗磨出螺纹槽 双顶尖孔 13.车梯形螺纹 双顶尖孔 13.人工时效(t=260?) 14.自然时效(吊一周以上，敲打) 14.研磨两顶尖孔 15.车端面打中心孔 外圆表面 15.半精磨外圆 双顶尖孔 16.半精磨外圆 双顶尖孔 16.半精磨螺纹 双顶尖孔 17.半精车螺纹 双顶尖孔 17.人工时效(t=160?) 18.自然时效(吊二周以上) 18研磨两顶尖孔 19.研磨中心孔 19.精磨外圆，检查 双顶尖孔 20.终磨外圆 双顶尖孔 20.精磨螺纹(磨出小径) 双顶尖孔 21.辅车螺纹至尺寸 双顶尖孔 21.研磨两顶尖孔 22.终磨螺纹，检查 双顶尖孔 23.终磨外圆，检查 双顶尖孔 24.研磨止推端面F,检查 双顶尖孔 5、丝杠加工的典型工艺过程 在丝杠的加工为了获得较高的精度，加.下工艺过程应考虑以下几点: (1) 对外圆和螺纹可分多次加工，逐步减少切削量，从而逐步减少切削力和内应力，减少加工误差，提高加工精度。 (2) 每次粗加工外圆及粗加工螺纹后都要进行时效处理，以便消除内应力。丝杠的精度要求越高，时效处理的次数也越多。 (3) 每次时效处理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止时效处理时产生的变形;并除去氧化皮等，使加工有可靠而精确的定位基面。 (4) 每次加工螺纹前，先加二L丝杠外圆(切削量很小)，然后以丝杠外圆和两端中心孔作为定位基面加丁:螺纹，逐步提高螺纹加工精度。 丝杠加工过程中校直和热处理工序，是保证丝杠精度，防止弯曲变形的关键工序。但是校直本身会产生内应力，这对精度要求较高的丝杠来说是不利的。因为内应力有逐渐消失的倾向，由于内应力的消失会引起丝杠的变形，这就影响了丝杠精度的保持。所以，对精度要求高、直径较大的精密丝杠，在加工过程中不较直，而是采用加大径向总余量和工序间余量的方法逐次切去弯曲变形，经多次时效处理和把工序划分的更细的方法来解决变形问题。 为避丝杠因自重引起弯曲变形，存放对应垂直放置，热处理时要在井式炉中进行。 一般不淬硬丝杠的螺纹经车削而成，而淬硬丝杠的螺纹在螺纹磨床上磨出螺纹。但对牙形半角大和大螺距、丝杠、螺纹的粗加工还是在淬硬前车削为好。 6、丝杠的热处理 首先要求对毛坯进行热处理，由于精密级和一普通级两类丝杠用料不同，它们的热处理方式也就不同。毛坯的热处理要求:(1)消除毛坯制造产生的内应力;(})控制硬度以适应机械加.工的切削性能，一般切削硬度控制在HBS140~248之间为宜。 通常含碳量在0.25%~0.5%的中碳钢用正火，含碳量0.5%~0.8%的亚共析钢或共析钢用退火。对于含碳量在0.8%~1.2%的过共析钢，由于其组织中存在粗片状珠光体及网状渗碳体，硬度比较高，要采取球化退火热处理(球化退火是将毛坯加热到750~780?后，以40~40?/时的速度冷却至500~550?，然后在空气中自然冷却)。 7、基面的选择 由于热处理使丝杠产生变形，而义不允许有冷直法校直，必须用切削方法纠止。如果仍采用原来的中心孔就会使加工余量过大。另外，中心孔本身也会有变形，因此对于不淬硬丝杠采用切去原中心孔，重新打中心孔(最后一次修正中心孔工序除外)的方法。在重新打中心孔之前，找出丝杠径向圆跳动量为最大的圆跳动量的一半的两点，而后用中心支架支撑在这两点上并按外圆找正，切去原米的中心孔，重新打中心孔，这样就可使总加工余量减少很多。对于淬硬丝杠只能采用每次研磨中心孔的方法进行修正。 加工丝杠时，理论上是以中心孔为主要基面，外圆为辅助基面。实际上，在加工螺纹时，外圆本身的圆柱度和圆度，跟刀套与丝杠的配合精度，跟刀套与两顶尖连线的同轴度都成为影 响螺纹加工精度的因素。因此工艺过程应为:在热处理启先加.R一几外圆。再加工螺纹，以加工后的外圆定位。这样，终磨时外圆精度要求也相应地提高。 四、轴类零件的检验 1(加工中的检验 自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。 2(加工后的检验 图5,8主轴专用检验夹具 通常在专用检验夹具上进行检验(如图5,8所示)。单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验;大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验;要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。 第二节 套筒类零件的加工 一、概述 1. 套筒类零件的功用及结构特点 套筒类零件是指在回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广，主要起支承或导向作用。由于功用不同，其形状结构和尺寸有很大的差异，常见的有支承回转轴的各种形式的轴承圈、轴套;夹具上的钻套和导向套;内燃机上的气缸套和液压系统中的液压缸、电液伺服阀的阀套等都属于套类零件。其大致的结构形式如图5,9所示。 图5,9 套筒类件的结构形式 a )、 b )滑动轴承 c )钻套 d ) 轴承衬套 e )气缸套 f )液压缸 套筒类零件的结构与尺寸随其用途不同而异，但其结构一般都具有以下特点: 外圆直径 d一般小于其长度L，通常L/d<5; 内孔与外圆直径之差较小， 故壁薄易变形较小 ;内外圆回转面的同轴度要求较高;结构比较简单 。 2. 套筒类零件技术要求 套筒类零件的外圆表面多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔相配合起支承作用。内孔主要起导向作用或支承作用，常与运动轴、主轴、活塞、滑阀相配合。有些套筒的端面或凸缘端面有定位或承受载荷的作用。套筒类零件虽然形状结构不一，但仍有共同特点和技术要求，根据使用情况可对套筒类零件的外圆与内孔提出如下要求: 1)内孔与外圆的精度要求 外圆直径精度通常为 IT5~IT7, 表面粗糙度 Ra 为 5 ~0.63 ,要求较高的可达0.04 ; 内孔作为套类零件支承或导向的主要表面，要求 内孔尺寸精度一般为 IT6~IT7 ，为保证其耐磨性要求，对表面粗糙度要求较高( Ra=2.5~0.16 )。有的精密套筒及阀套的内孔尺寸精度要求为 IT4~IT5 ，也有的套筒(如油缸、气缸缸筒)由于与其相配的活塞上有密封圈，故对尺寸精度要求较低，一般为 IT8~IT9 ，但对表面粗糙度要求较高， Ra 一般为 2.5~1.6 。 2)几何形状精度要求 通常将外圆与内孔的几何形状精度控制在直径公差以内即可; 对精密轴套有时控制在孔径公差的 1/2~1/3 ， 甚至更严。对较长套筒除圆度有要求以外，还应有孔的圆柱度要求。 为提高耐磨性，有的内孔表面粗糙度要求为 Ra1.6~0.1 ，有的高达 Ra0.025 。 套筒类零件外圆形状精度一般应在外径公差内，表面粗糙度 Ra 为 3.2 , 0.4 。 3)位置精度要求 位置精度要求 主要应根据套类零件在机器中功用和要求而定。如果内孔的最终加工是在套筒装配(如机座或箱体等)之后进行时，可降低对套筒内、外圆表面的同轴度要求;如果内孔的最终加工是在装配之前进行时，则同轴度要求较高，通常同轴度为 0.01~0.06mm 。套筒端面(或凸缘端面)常用来定位或承受载荷，对端面与外圆和内孔轴心线的垂直度要求较高，一般为 0.05~0.02mm. 。 3.套筒类零件的材料、毛坯及热处理 套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件。套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求的套类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢，双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了—些工时，但能节省有色金 属，而且又提高了轴承的使用寿命。 套类零件的毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料、和生产批量的大小等因素有关。孔径较大(一般直径大于 20mm )时，常采用型材(如无缝钢管)、带孔的锻件或铸件;孔径较小(一般小于 20mm )时，一般多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件;大批大量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。 套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。 二、 典型套筒类零件的加工工艺分析 1、典型零件的工艺分析 (1)轴承套加工工艺分析 图5,10所示为 1 轴承套，材料为 ZQSn6-6-3 ，每批数量为 400 只。加工时，应根据工件的毛坯材料、结构形状、加工余量、尺寸精度、形状精度和生产纲领，正确选择定位基准、装夹方法和加工工艺过程，以保证达到图样要求。其主要技术要求为: ? 34mmjs7 外圆对 ? 22mmH7 孔的径向圆跳动公差为 0.01mm ;左端面对 ? 22mmH7 孔的轴线垂直度公差为 0.01mm 。由此可见，该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高，其机械加工工艺过程如下表5,3所示。 图 5,10 轴承套 该轴承套属于短套，其直径尺寸和轴向尺寸均不大，粗加工可以单件加工，也可以多件加工。由于单件加工时，每件都要留出工件 备 装夹的长度，因此原材料浪费较多，所以这里采用多件加工的方法。 表5,3轴承套机械加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 定位基准 1 备料 棒料，按6件合一下料 2 钻中心孔 1、车端面，钻中心孔 外圆 2、掉头，车另一端面，钻中心孔 3 粗车 车外圆Ø42，长度6.5，车外圆Ø34js7至Ø35，车中心孔 退刀槽2×0.5，总长40.5，车分割槽Ø20×3，两 端倒角C1.5;6件同时加工，尺寸均相同。 4 钻 钻Ø22H7孔至Ø20成单件 Ø42外圆 车、铰 1、车端面，总长40至尺寸; Ø42外圆 2、车内孔Ø22H7，留0.04,0.06铰削余量; 3、车内槽Ø24×16至尺寸; 4、铰孔Ø22H7至尺寸 精车 精车Ø34js7至尺寸 Ø22H7孔心轴 钻 钻径向Ø4油孔 Ø34js7外圆及端面 检验 检验入库 该轴承套的材料为 ZQSn6-6-3 。其外圆为 IT7 级精度，采用精车可以满足要求;内孔的精度也是 IT7 级，铰孔可以满足要求。内孔的加工顺序为钻—车孔—铰孔。 (2)液压缸加工工艺分析 图 5,11所示某液压缸零件图，生产纲领为成批生产。 该液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别。该液压缸内孔与活塞相配，因此表面粗糙度、形状及位置精度要求都较高。毛坯可选用无缝钢管，如果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松缺陷。必要时要用泵验漏。该液压缸为成批生产。 图 5,11 液压缸简图 该零件长而壁薄，为保证内外圆的同轴度，加工外圆时参照空心主轴的装夹方法。即采用双顶尖顶孔口 1 o 30 1 的锥面或一头夹紧一头用中心架支承。加工内孔与一般深孔加工时的装夹方法相同，多采用夹一头，另一端用中心架托住外圆。孔的粗加工采用镗削，半精加工多采用铰削 ( 浮动铰孔 ) 。该液压缸内孔的表面质量要求很高，内孔精加工后需滚压。也有不少套筒类零件以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为最终工序。内孔经滚压后，尺寸误差在 0.01mm 以内，表面粗糙度为 Ra0.16 或更小，且表面经硬化后更为耐磨。但是目前对铸造液压缸尚未采用滚压工艺，原因是铸件表面的缺陷 ( 如疏松、气孔、砂眼、硬度不均匀等 ) ，哪怕是很微小，都对滚压有很大影响，会导致滚压加工产生适得其反的效果。综合以上分析，图5,11 所示液压缸加工工艺过程如表5,4所示。 表5,4 液压缸加工工艺路线 工工 序 内 容 定位与夹紧 序 下料切断 10 ?车端面、车一端外圆至φ88mm并车螺纹M88×1.5mm(工艺用)、一夹一顶(或托) 20 倒角 ?调头车端面(总长1686mm)、车另一端外圆至φ85mm、倒角 一用螺纹紧固30 ?半精镗孔至φ68mm，?精镗至φ69.85mm， ?浮动镗至φ70?一托 40 0.02mm 一用螺纹紧固50 滚压至要求 一托 ?车端面、切去工艺螺纹、车外圆φ82至尺寸、割圆槽、镗内锥孔 一夹一顶(或托) ?调头车端面取总长1685mm、车外圆φ82至尺寸、割圆槽、镗内锥孔 分析液压缸的加工工艺，有以下特点: 该液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别。该液压缸内孔与活塞相配，因此表面粗糙度、形状及位置精度要求都较高。毛坯可选用无缝钢管，如果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松缺陷。必要时要用泵验漏。该液压缸为成批生产。 (1)保证表面相互位置精度的方法 套类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求一般都较高，一般可用以下方法来满足: ? 在 1 次安装中完成内外表面及端面的全部加工，这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度。但由于工序比较集中，对尺寸较大的套筒安装不便，故多用于尺寸较小的轴套车削加工。 ? 主要表面的加工分在几次安装中进行 ( 先加工孔 ) ，先加工孔至零件图尺寸，然后以孔为精基准加工外圆。由于使用的夹具 ( 通常为心轴 ) 结构简单，而且制造和安装误差较小，因此可保证较高的相互位置精度，在套筒类零件加工中应用较多。 ? 主要表面的加工分在几次安装中进行 ( 先加工外圆 ) 先加工外圆至零件图尺寸，然后以外圆为精基准完成内孔的全部加工。该方法工件装夹迅速可靠，但一般卡盘安装误差较大，使得加工后工件的相互位置精度较低。如果欲使同轴度误差较小，则须采用定心精度较高的夹具，如弹性膜片卡盘，液性塑料夹头、经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等。 (2)防止套类零件变形的工艺措施 套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄，薄壁套类零件在加工过程中，常因夹紧力(切削力和热变形的影响而引起变形。为防止变形常采取—些工艺措施: 1) 将粗、精加工分开进行 为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。 2) 减少夹紧力的影响 在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响: ? 采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，以减小工件单位面积上所承受的夹紧力。如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中，在连同此环一起夹紧。也可采用增大接触面积的特殊卡爪。以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。 ? 夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。 ? 改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。 ? 在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。如表 5.3 工序 2 先车出 M88mm × 1.5mm 螺纹供后续工序装夹时使用。在工序 3 中利用该工艺螺纹将工件固定在夹具中，加工完成后，在工序 5 车去该工艺螺纹。 3)减小切削力对变形的影响 ? 增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。 ? 将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。 ? 内外圆表面同时加工，使切削力抵销。 4) 热处理放在粗加工和精加工之间 这样安排可减少热处理变形的影响。套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。 第三节 箱体零件加工 一、 概述 1箱体零件的功用与结构特点 箱体是机器的基础零件，它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整 体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。故箱体的加工 质量，直接影响到机器的性能、精度和寿命。 箱体类零件的结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。据统计资料表明，一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的l5,,20,。 2箱体零件的主要技术要求 箱体类零件中，机床主轴箱的精度要求较高，可归纳为以下五项精度要求: ?孔径精度:孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。孔径过大，配合过松，使主轴回转轴线不稳定，并降低了支承刚度，易产生振动和噪声;孔径太小，会使配合偏紧，轴承将因外环变形，不能正常运转而缩短寿命。装轴承的孔不圆，也会使轴承外环变形而引起主轴径向圆跳动。 从上面分析可知，对孔的精度要求是较高的。主轴孔的尺寸公差等级为IT6，其余孔为IT8,IT7。孔的几何形状精度未作规定的，一般控制在尺寸公差的1,2范围内即可。 ?孔与孔的位置精度:同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量。一般孔距允差为土0.025,土0.060mm，而同一中心线上的支承孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。 ?孔和平面的位置精度:主要孔对主轴箱安装基面的平行度，决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。这项精度是在总装时通过刮研来达到的。为了减少刮研工作量，一般规定在垂直和水平两个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。 ?主要平面的精度:装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。因此规定了底面和导向面必须平直，为了保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油泄出，还规定了顶面的平面度要求，当大批量生产将其顶面用作定位基面时，对它的平面度要求还要提高。 ?表面粗糙度:一般主轴孔的表面粗糙度为Ra0.4μm，其它各纵向孔的表面粗糙度为Ra1.6μm;孔的内端面的表面粗糙度为Ra3.2μm，装配基准面和定位基准面的表面粗糙度为Ra2.5,0.63μm，其它平面的表面粗糙度为Ra10,2.5μm。 3箱体零件的材料及毛坯 箱体零件材料常选用各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切 削性，而且吸振性好,成本又低。某些负荷较大的箱体采用铸钢件。也有某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构的。 二、 箱体结构工艺性 箱体机械加工的结构工艺性对实现优质、高产、低成本具有重要的意义。 1、基本孔 箱体的基本孔，可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等几类。通孔工艺性最好，通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D<=1,1.5的短圆柱孔工艺性为最好;L/D>5的孔，称为深孔，若深度精度要求较高、表面粗糙度值较小时，加工就很困难。 阶梯孔的工艺性与“孔径比”有关。孔径相差越小则工艺性越好;孔径相差越大，且其 中最小的孔径又很小，则工艺性越差。 相贯通的交叉孔的工艺性也较差。 盲孔的工艺性最差，因为在精镗或精铰盲孔时，要用手动送进，或采用特殊工具送进。此外，盲孔的内端面的加工也特别困难，故应尽量避免。 2、同轴孔 同一轴线上孔径大小向一个方向递减(如CA6140的主轴孔)，可使镗孔时，镗杆从一端伸人，逐个加工或同时加工同轴线上的几个孔，以保证较高的同轴度和生产率。单件小批生产时一般采用这种分布形式。 同轴线上的孔的直径大小从两边向中间递减(如C620-1, CA6140主轴箱轴孔等)，可使刀杆从两边进入，这样不仅缩短了镗杆长度，提高了镗杆的刚性，而且为双面同时加工创造了条件。所以大批量生产的箱体，常采用此种孔径分布形式。 同轴线上孔的直径的分布形式，应尽量避免中间隔壁上的孔径大于外壁的孔径。因为加工这种孔时，要将刀杆伸进箱体后装刀、对刀，结构工艺性差。 3、装配基面 为便于加工、装配和检验，箱体的装配基面尺寸应尽量大，形状应尽量简单。 4、凸台 箱体外壁上的凸台应尽可能在一个平面上。以便可以在一次走刀中加工出来。而无须调整刀具的位置，使加工简单方便。 5、紧固孔和螺孔 箱体上的紧固孔和螺孔的尺寸规格应尽量一致，以减少刀具数量和换刀次数。 此外，为保证箱体有足够的动刚度与抗振性，应酌情合理使用肋板、肋条，加大圆角半径，收小箱口，加厚主轴前轴承口厚度。 三、 箱体机械加工工艺过程及工艺分析 在拟定箱体零件机械加工工艺规程时，有一些基本原则应该遵循。 1先面后孔 先加工平面，后加工孔是箱体加工的一般规律。平面面积大，用其定位稳定可靠;支承孔大多分布在箱体外壁平面上，先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，这样可减少钻头引偏，防止刀具崩刃等，对孔加工有利。 2粗精分开、先粗后精 箱体的结构形状复杂，主要平面及孔系加工精度高，一般应将粗、精加工工序分阶段进行，先进行粗加工，后进行精加工。 3基准的选择 箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作粗基准，以保证孔加工时余量均匀。精基准选择一般采用基准统一的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，常以箱体零件的装配基准或专门加工的—面两孔为定位基准，使整个加工工艺过程基准统一，夹具结构类似，基准不重合误差降至最小甚至为零(当基准重合时)。 4工序集中，先主后次 箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以保证其相互位置要求和减少装夹次数。紧固螺纹孔、油孔等次要工序的安排，一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再进行加工。 四、 箱体平面的加工方法 箱体平面加工的常用方法有刨、铣和磨三种。刨削和铣削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削则用作平面的精加工。 刨削加工的特点是:刀具结构简单，机床调整方便，通用性好。在龙门刨床上可以利用几个刀架，在工件的一次安装中完成几个表面的加工，能比较经济地保证这些表面间的相互位置精度要求。精刨还可代替刮研来精加工箱体平面。精刮时采用宽直刃精刨刀，在经过拉修和调整的刨床上，以较低的切削速度(一般为4,12m/min)，在工件表面上切去一层很薄的金属(一般为0.007,0. lmm)。精刨后的表面粗糙度值可达0. 63, 2. 51mm，平面度可达0. 002mm/m。因为宽刃精刨的进给量很大(5-25mm,双行程)，生产率较高。 铣削生产率高于刨削，在中批以上生产中多用铣削加工平面。当加工尺寸较大的箱体平面时,常在多轴龙门铣床上，用几把铣刀同时加工各有关平面，以保证平面间的相互位置精度并提高生产率。近年来端铣刀在结构、制造精度、刀具材料和所用机床等方面都有很大进展。如不重磨刃端铣刀的齿数少，平行切削刃的宽度大，每齿进给量a可达数毫米。 f 平面磨削的加工质量比刨削和铣削都高，而且还可以加工淬硬零件。磨削平面的粗糙度R。可达0. 32,1. 25mm。生产批量较大时，箱体的平面常用磨削来精加工。为了提高生产率和保证平面间的相互位置精度，工厂还常采用组合磨削来精加工平面。 五、 箱体孔系的加工方法 箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合，称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔 图5,12 孔系分类 a)平行孔系 b)同轴孔系 c)交叉孔系 系和交叉孔系(图5,12)。孔系加工是箱体加工的关键，根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同，孔系加工所用的方法也是不同的，现分别予以讨论。 1平行孔系的加工 图5,13 用心轴和块规找正 a)第一工位 b)第二工位 1—心轴 2—镗床主轴 3—块规 4—塞尺 5—镗床工作台 下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。 图5,14 样板找正法镗孔 1,样板 2,百分表 ?找正法 找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置的加工方 法。这种找正法加工效率低，一般只适于单件小批生产。找正时除根据划线用试镗方法外，有时借用心轴量块或用样板找正，以提高找正精度。 图5,13所示为心轴和量块找正法。镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(或直接利用镗床主轴)，然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置，校正时用塞尺测定块与心轴之间的间隙，以避免块规与心轴直接接触而损伤块规(图5,13a)。镗第二排孔时，分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴，采用同样的方法来校正主轴轴线的位置，以保证孔心距的精度(图5,13b)。这种找正法其孔心距精度可达土0.03mm。 图5,14所示为样板找正法，用l0,20mm厚的钢板制成样板1，装在垂直于各孔的端面上 ,(或固定于机床工作台上)，样板上的孔距精度较箱体孔系的孔距精度高(一般0.0l,,0.03mm)，样板上的孔径较工件的孔径大，以便于镗杆通过。样板上的孔径要求不高，但要有较高的形状精度和较小的表面粗糙度值，当样板准确地装到工件上后，在机床主轴上装一个干分表2，按样板找正机床主轴，找正后，即换上镗刀加工。此法加工孔系不易出差错，找正 ,方便，孔距精度可达0.05mm。这种样板的成本低，仅为镗模成本的1,7,1,9，单件小批生产中大型的箱体加工可用此法。 ?镗模法 15所示。工件5装夹在镗模上，镗杆4在成批生产中，广泛采用镗模加工孔系，如图5, 被支承在镗模的导套6里，导套的位置决定了镗杆的位置，装在镗杆上的镗刀3将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的支承1来引导镗杆时，镗杆与机床主轴2必须浮动联接。当采用浮动联接时，机床精度对孔系加工精度影响很小，因而可以在精度较低的机床上加工出 ,精度较高的孔系。孔距精度主要取决于镗模，一般可达0.05mm。能加工公差等级IT7的孔，其表面粗糙度可达Ra5,1.25μm。当从一端加工、镗杆两端均有导向支承时，孔与孔之间的同 图5,15 用镗模加工孔系 1—镗架支承 2—镗床主轴 3—镗刀 4—镗杆 5—工件 6—导套 轴度和平行度可达0.02,0.03mm;当分别由两端加工时，可达0.04,0.05mm。 用镗模法加工孔系，既可在通用机床上加工，也可在专用机床上或组合机床上加工，图6-12为在组合机床上用镗模加工孔系的示意图。 ?坐标法 坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于精密测量装置，调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔心距精度的一种镗孔方法。 采用坐标法加工孔系时，要特别注意选择基准孔和镗孔顺序，否则，坐标尺寸累积误差会影响孔距精度。基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度值小的孔(一般为主轴孔)， 这样在加工过程中，便于校验其坐标尺寸。孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工;加工时，应尽量使工作台朝同一方向移动，因为工作台多次往复，其间隙会产生误差，影响坐标精度。 现在国内外许多机床厂，已经直接用坐标镗床或加工中心机床来加工一般机床箱体。这样就可以加快生产周期，适应机械行业多品种小批量生产的需要。 2同轴孔系的加工 图5-16 在组合机床上用镗模加工孔系 图5-17 利用已加工孔导向 1—左动力头 2—镗模 3—右动力头 4、6—侧底座 5—中间底座 成批生产中，箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。单件小批生产中，其同轴度用下面几种方法来保证。 ?利用已加工孔作支承导向 如图5-17所示，当箱体前壁上的孔加工好后，在孔内装一导向套，以支承和引导镗杆加工后壁上的孔，从而保证两孔的同轴度要求。这种方法只适于加工箱壁较近的孔。 ?利用镗床后立柱上的导向套支承导向 这种方法其镗杆系两端支承，刚性好。但此法调整麻烦，镗杆长，很笨重，故只适于单件小批生产中大型箱体的加工。 ?采用调头镗 当箱体箱壁相距较远时，可采用调头镗。工件在一次装夹下，镗好一端孔后，将镗床工作台回转180?，调整工作台位置，使已加工孔与镗床主轴同轴，然后再加工另一端孔。 当箱体上有一较长并与所镗孔轴线有平行度要求的平面时，镗孔前应先用装在镗杆上的 百分表对此平面进行校正(图5-18a)，使其和镗杆轴线平行，校正后加工孔B，孔B加工后，回转工作台，并用镗杆上装的百分表沿此平面重新校正，这样就可保证工作台准确地回转180?，见图5-18b。然后再加工孔A，从而保证孔A、B同轴。 图5-18 调头镗孔时工件的校正 a)第一工位 b)第二工位 图5,19 CA6140车床主轴箱体零件简图 六、车床主轴箱的加工工艺过程 1、图5-19所示为CA6140车床主轴箱箱体的零件简图。其加工工艺过程如表5,5、5,6所示。 表5,5 主轴箱小批生产工艺过程 序 号 工 序 内 容 定 位 基 准 1 铸造 2 时效 3 漆底漆 4 划线:考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。划 C、A及E、D加工线 5 粗、精加工顶面 A 按线找正 6 粗、精加工 B、C面及侧面D 顶面 A并校正主轴线 7 粗、精加工两端面 E、F B、C面 8 粗、半精加工各纵向孔 B、C面 9 精加工各纵向孔 B、C面 10 粗、精加工横向孔 B、C面 11 加工螺孔及各次要孔 12 清洗、去毛刺倒角 13 检验 表5,6 主轴箱大批生产工艺过程 序 号 工 序 内 容 定 位 基 准 1 铸造 2 时效 3 漆底漆 4 铣顶面 A I孔与II孔 5 钻、扩、绞 2-Ф8H7工艺孔(将6-M10mm先钻至Ф7.8mm,绞2-Ф8H7) 顶面 A及外形 6 铣两端面 E、F及前面D 顶面 A及两工艺孔 7 铣导轨面 B、C 顶面 A及两工艺孔 8 磨顶面 A 导轨面 B、C 9 粗镗各纵向孔 顶面 A及两工艺孔 10 精镗各纵向孔 顶面 A及两工艺孔 11 精镗主轴孔 I 顶面 A及两工艺孔 12 加工横向孔及各面上的次要孔 13 磨 B、C导轨面及前面D 顶面 A及两工艺孔 14 将 2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均扩钻至Ф8.5mm，攻6-M10mm 15 清洗、去毛刺倒角 16 检验 2、 制订箱体工艺过程的共同性原则 1) 加工顺序为先面后孔 箱体类零件的加工顺序均为先加工面，以加工好的平面定位，再来加工孔。因为箱体孔的精度要求高，加工难度大，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时还可以使孔的加工余量较为均匀。由于箱体上的孔分布在箱体各平面上，先加工好平面，钻孔时，钻头不易引偏，扩孔或绞孔时，刀具也不易崩刃。 2)加工阶段粗、精分开 箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故箱体重要加工表面都要划分粗、精加工两个阶段，这样可以避免粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。粗、精分开也可及时发现毛坯缺陷，避免更大的浪费;同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理选择设备，有利于提高生产率。 3)工序间合理按排热处理 箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的残余应力。为了消除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。人工时效的工艺 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 为:加热到500oC,550oC ，保温4h,6h ，冷却速度小于或等于30oC/h ，出炉温度小于或等于200oC 。 普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排 1次人工时效出理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。 4)用箱体上的重要孔作粗基准 箱体类零件的粗基准一般都用它上面的重要孔作粗基准，这样不仅可以较好地保证重要孔及其它各轴孔的加工余量均匀，还能较好地保证各轴孔轴心线与箱体不加工表面的相互位置。 1. 定位基准的选择 1)粗基准的选择 虽然箱体类零件一般都选择重要孔(如主轴孔)为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式是不同的。 ?中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹，其方法如下: 首先将箱体用千斤顶安放在平台上(图5-20a)，调整千斤顶，使主轴孔I和A面与台面基本平行，D面与台面基本垂直，根据毛坯的主轴孔划出主轴孔的水平线I-I，在4个面上均要划出，作为第1校正线。划此线时，应根据图样要求，检查所有加工部位在水平方向是否均有加工余量，若有的加工部位无加工余量，则需要重新调整I-I线的位置，作必要的借正，直到所有的加工部位均有加工余量，才将I-I线最终确定下来。I-I线确定之后，即画出A面和C面的加工线。然后将箱体翻转90o，D面一端置于3个千斤顶上，，调整千斤顶，使I-I线与台面垂直(用大角尺在两个方向上校正)，根据毛坯的主轴孔并考虑各加工部位在垂直方向的加工余量，按照上述同样的方法划出主轴孔的垂直轴线II-II作为第2校正线(图5-20b)，也在4个面上均画出。依据II-II线画出D面加工线。再将箱体翻转90o(图5-20c)，将E面一端至于3个千斤顶上，使I-I线和II-II线与台面垂直。根据凸台高度尺寸，先画出F面，然后再画出E面加工线。 图 5-20 主轴箱的划线 加工箱体平面时，按线找正装夹工件，这样，就体现了以主轴孔为粗基准。 ? 大批大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用图5-21的夹具装夹。 先将工件放在 1、3、5预支承上，并使箱体侧面紧靠支架4，端面紧靠挡销6，进行工件预定位。然后操纵手柄9，将液压控制的两个短轴7伸人主轴孔中。每个短轴上有3个活动支柱8，分别顶住主轴孔的毛面，将工件抬起，离开1、3、5各支承面。这时，主轴孔轴心线与两短轴轴心线重合，实现了以主轴孔为粗基准定位。为了限制工件绕两短轴的回转自由度，在工件抬起后，调节两可调支承12，辅以简单找正，使顶面基本成水平，再用螺杆11调整辅助支承2，使其与箱体底面接触。最后操纵手柄10，将液压控制的两个夹紧块13插入箱体两端相应的孔内夹紧，即可加工。 ? 单件小批生产用装配基面做定位基准。图5-19车床床头箱单件小批加工孔系时，选择箱体底面导轨B、C面做定位基准，B、C面既是床头箱的装配基准，又是主轴孔的设计基准，并与箱体的两端面、侧面及各主要纵向轴承孔在相互位置上有直接联系，故选择B、C面作定位基准，不仅消除了主轴孔加工时的基准不重合误差，而且用导轨面B、C定位稳定可靠，装夹误差较小，加工各孔时，由于箱口朝上，所以更换导向套、安装调整刀具、测量孔径尺寸、观察加工情况等都很方便。 2)精基准的选择 箱体加工精基准的选择也与生产批量大小有关。 图 5-21 以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具 1、3、5—支承 2—辅助支承 4—支架 6—挡销 7—短轴 8—活动支柱 9、10—操纵手柄 11—螺杆 12—可调支承 13—夹紧块 这种定位方式也有它的不足之处。加工箱体中间壁上的孔时，为了提高刀具系统的刚度，应当在箱体内部相应的部位设置刀杆的导向支承。由于箱体底部是封闭的，中间支承只能用如 ,22所示的吊架从箱体顶面的开口处伸人箱体内，每加工一件需装卸一次，吊架与镗模之图5 间虽有定位销定位，但吊架刚性差，制造安装精度较低，经常装卸也容易产生误差，且使加工的辅助时间增加，因此这种定位方式只适用于单件小批生产。 图5,22 吊架式镗模夹具 图 5,23 箱体以一面两孔定位 ? 量大时采用一面两孔作定位基准。大批量生产的主轴箱常以顶面和两定位销孔为精基准，如图5,23所示。 这种定位方式是加工时箱体口朝下，中间导向支架可固定在夹具上。由于简化了夹具结构，提高了夹具的刚度，同时工件的装卸也比较方便，因而提高了孔系的加工质量和劳动生产率。 这种定位方式的不足之处在于定位基准与设计基准不重合，产生了基准不重合误差。为了保证箱体的加工精度，必须提高作为定位基准的箱体顶面和两定位销孔的加工精度。另外，由于箱口朝下，加工时不便于观察各表面的加工情况，因此，不能及时发现毛坯是否有砂眼、气孔等缺陷，而且加工中不便于测量和调刀。所以，用箱体顶面和两定位销孔作精基准加工时，必须采用定径刀具(扩孔钻和绞刀等)。 上述两种方案的对比分析，仅仅是针对类似床头箱而言，许多其它形式的箱体，采用一面两孔的定位方式，上面所提及的问题也不一定存在。实际生产中，一面两孔的定位方式在各种箱体加工中应用十分广泛。因为这种定位方式很简便地限制了工件6个自由度，定位稳定可靠;在一次安装下，可以加工除定位以外的所有5个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”;此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变形小;易于实现自动定位和自动夹紧。因此，在组合机床与自动线上加工箱体时，多采用这种定位方式。 以上分析可知:箱体精基准的选择有两种方案:一是以 3平面为精基准(主要定位基面为装配基面);另一是以一面两孔为精基准。这两种定位方式各有优缺点，实际生产中的选用与生产类型有很大的关系。通常从“基准统一”，中小批生产时，尽可能使定位基准与设计基准重合，即一般选择设计基准作为统一的定位基准;大批大量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产率，不过分地强调基准重合问题，一般多用典型的一面两孔作为统一的定位基准，由此而引起的基准不重合误差，可采用适当的工艺措施去解决。 第五节 圆柱齿轮加工 一、 齿轮的技术要求 圆柱齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一，其功用是按规定的速比传递运动和动力。 图5,24 圆柱齿轮的结构形式 1圆柱齿轮的结构特点 齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸，但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(图6-15):盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大的圆拄齿轮)。其中盘类齿轮应用最广。 一个圆柱齿轮可以有一个或多个齿圈。普通的单齿圈齿轮工艺性好;而双联或三联齿轮 的小齿圈往往会受到台肩的影响，限制了某些加工方法的使用，一般只能采用插齿。如果齿 轮精度要求高，需要剃齿或磨齿时，通常将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。 2圆柱齿轮的精度要求 齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件，对齿轮传动提出以下几方面的要求: ?运动精度 要求齿轮能准确地传递运动，传动比恒定，即要求齿轮在一转中，转角误差不超过一定范围。 ?工作平稳性 要求齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的 变化要小，也就是要限制短周期内的转角误差。 ?接触精度 齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。 ?齿侧间隙 要求齿轮传动时，非工作齿面间留有一定间隙，以储存润滑油，补偿因温度、弹性变形 所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。 二、 齿轮的材料、热处理和毛坯 ?材料的选择 齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用 寿命都有直接的影响。 一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。 要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢，非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。 ?齿轮的热处理 齿轮加工中根据不同的目的，安排两种热处理工序: 1)毛坯热处理:在齿坯加工前后安排预先热处理正火或调质，其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。 2)齿面热处理:齿形加工后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。 (3)齿轮毛坯 齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低 的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件，直径大于400,600mm的齿轮，常用铸造毛坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿;对于小尺寸、形状复杂的齿轮，可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率、节约原材料。 三、 齿坯的机械加工 1齿坯加工方案的选择 对于轴齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工过程和一般轴、套基本相似，现主要讨论盘类齿轮齿坯的加工过程。 齿坯的加工工艺方案主要取决于齿轮的轮体结构和生产类型。 ?大批大量生产的齿坯加工 大批大量加工中等尺寸齿坯时，青年工人多采用“钻一拉一多刀车”的工艺方案: 1)以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔; 2)拉孔; 3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。 这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线，所以生产效率高。 ?成批生产的齿坯加工 成批生产齿坯时，常采用“车一拉一车”的工艺方案: 1)以齿坯外圆或轮毅定位，精车外圆、端面和内孔; 2)以端面支承拉孔(或花键孔); 3)以孔定位精车外圆及端面等。 这种方案可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。它的特点是加工质量稳定，生产效率较高。当齿坯孔有台阶或端面有槽时，可以充分利用转塔车床上的多刀来进行多工位加工，在转塔车床上一次完成齿坯的加工。 四、 齿形的加工方法 齿形加工是整个齿轮加工的关键。按照加工原理，齿形加工可分为成形法和展成法两种。 指状铣刀铣齿、盘形铣刀铣齿、齿轮拉刀拉内齿轮等是成形法加工齿形的例子，而滚齿、剃 齿、插齿等是展成法加工齿形的例子。现介绍几种用展成法加工齿形的加工方法。 1滚齿 ?滚齿特点 滚齿是齿形加工中生产率较高，应用最广的一种加工方法。而且滚齿加工通用性好，可 加工圆柱齿轮、蜗轮等，亦可加工渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形等。滚齿既可加工小模 数、小直径齿轮，又可加工大模数、大直径齿轮，加工斜齿也很方便。 滚齿可直接加工9,8级精度齿轮，也可作为7级精度以上齿轮的粗加工和半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度。因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，故齿面的表面粗糙度值较大。为提高加工精度和齿面质量，宜将粗、精滚齿分开。 ?滚齿加工质量分析 1)影响传动准确性的加工误差分析 影响传动准确性的主要原因是，在加工中滚刀和被加工齿轮的相对位置和相对运动发生 了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮径向误差，它以齿圈径向跳动ΔFr来评定;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮切向误差，它以公法线长度变动ΔF来评定。现分别加以讨论: w ?齿轮的径向误差。齿轮的径向误差是指滚齿时，由于齿坯的回转轴线与齿轮工作时的回 图5,25 几何偏心引起的径向误差 r一滚齿时的分度圆半径 r一以孔轴心O′ 为旋转中心时，齿圈的分度圆半径 转轴线不重合(出现几何偏心)，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的齿距累积误差(图6-16)。从图6-32可以看出，O为切齿时的齿坯回转中心，O′为齿坯基准孔的几何中心(即齿轮工作时的回转中心)。滚齿时，齿轮的基圆中心与工作台的回转中心重合于O，这样切出的各齿形相对基圆中心O分布是均匀的(如图中实线圆上的P,P)，但齿轮工作时是绕基准孔中心O′转动12 的(假定安装时无偏心)，这时各齿形相对分度圆心O′分布不均匀了(如图中双点划线圆上的P′?P′)。显然这种齿距的变化是由于几何偏心使齿廓径向位移引起的，故又称为齿轮的径12 向误差。 ?齿轮的切向误差:齿轮的切向误差是指:滚齿时因滚齿机分齿传动链误差，引起瞬时传动比产生不稳定，使机床工作台不等速旋转，工件回转时快时慢，所切齿轮的轮齿沿切向发生位移所引起的齿距累积误差。如图6-17所示。 由图6-17可以看出，当轮齿出现切向位移时，图中每隔一齿所测公法线的长度是不等的。如2、8齿间的公法线长度明显大于4、6齿间的公法线长度。据此可以看出，通过公法线长度变动ΔF可以反映出齿轮齿距累积误差(切向部分)，因此在生产中公法线长度变动可以作为评w 定齿轮传递运动准确性的指标之一。 机床工作台的回转误差，主要取决于分齿传动链的传动误差。在分齿传动链的各传动元 件中，影响传动误差的最主要环节是工作台下面的分度蜗轮。分度蜗轮在制造和安装中产生 的齿距累积误差，使工作台回转时发生转角误差，这些误差将直接地复映给齿坯使其产生齿 距累积误差。 影响传动误差的另一重要环节是分齿挂轮，分齿挂轮的制造和安装误差，也会以较大的比 图5,26 齿轮的切向误差 例传递到工作台上。 为了减少齿轮的切向误差，主要应提高机床分度蜗轮的制造和安装精度。对高精度滚齿 机还可通过校正装置去补偿蜗轮的分度误差，使被加工齿轮获得较高的加工精度 ?影响齿轮工作平稳性的加工误差分折 影响齿轮工作平稳性的主要误差是齿形误差、基节偏差等。 1)齿形误差 ? 滚齿后常见的齿形误差，如图5,27所示。其中齿面出棱、齿形不对称和根切，可 图5,27 常见的齿形误差 a)出棱 b)不对称 c)齿形角误差 d)周期误差 e)根切 直接看出来;而齿形角误差和周期误差需要通过仪器才能测出。应该指出，图6-18 所示的误差是齿形误差的几种单独表现形式，实际齿形误差常是上述几种形式的叠 加。 ?齿形误差产生的主要原因是:滚刀在制造、刃磨和安装中存在误差，其次是机床工作台回转中存在的小周期转角误差。下面分析这些误差对齿形误差的影响。 齿面出棱的主要原因 滚齿时齿面有时出棱，其主要原因是:滚刀刀齿沿圆周等分性不好 和滚刀安装后存在较大的径向圆跳动及轴向窜动等。由图5,28看出，刀齿存在不等分误差时，各排刀齿相对准确位置有的超前有的滞后，这种超前与滞后使刀齿上的切削刃偏离滚刀基本蜗杆的螺纹表面。因而，在滚切齿轮的过程中，就会出现“过切”和“空切”而产生齿形误差。图5,28c是从图5,28b中取出三个刀齿位置加以放大的示意图。图中双点划线表示无等分误差时刀齿的位置(和渐开线齿面相切);实线表示有等分误差时，刀齿2因滞后而引起刃口“空切”和刀齿3因超前而引起刃口“过切”的情况。刀齿等分性误差愈大，这种“空切”和“过切”愈严重，齿面出棱愈明显。刀齿等分性误差对不同曲率的渐开线齿形的影响是不同的，齿形曲 图5,28 刀齿不等分引起的齿形误差 a)刀齿不等分 b)滚切过程 c)放大图 率愈大(即齿轮基圆愈小)影响愈大，这也就是齿数少的小齿轮为何齿面易出棱的缘故。 滚刀安装后，如果存在较大的径向圆跳动或轴向窜动，滚刀刀齿面同样会产生“过切”或“空切”使齿面出棱。 产生齿形角误差的主要原因 齿轮的齿形角误差主要决定于滚刀刀齿的齿形角误差。滚刀刀齿的齿形角误差，由滚刀制造时铲磨刀齿产生的齿形角误差和刃磨刀齿前刀面所产生的非径 图5,29刀齿前刀面非径向性误差对齿形误差的影响 a)前角大于零 b)前角小于零 1一刀齿 2一工件 向性误差及非轴向性误差而引起。 刀齿前刀面非径向性误差对齿形误差的影响，如图5,29所示。 精加工所用滚刀的前角通常为0?(即刀齿前刀面在径向平面内)，刃磨不好时会出现前角(正或负)。由于刀齿侧后面经铲磨后具有侧后角，因此刀齿前角误差必然引起齿形角变化。前角为正时，齿形角变小，切出的齿形齿顶变肥(图5,29a);前角为负时，齿形角变大，切出的齿形齿顶变瘦(5,29b)。 刀齿前刀面的非轴向性误差，是指直槽滚刀前刀面沿轴向对于孔轴线的平行度误差(图6-21)。这种误差使各刀齿偏离了正确的齿形位置，而且刀齿左右两侧刃偏离值不等，这样既产生轴向齿距偏差，又引起齿形歪斜。 产生齿形不对称的主要原因 滚齿时，有时出现齿形不对称误差，除了刀齿前刀面非轴向性误差的影响外，主要是滚齿时滚刀对中不好。滚刀对中是指滚齿时滚刀所处的轴向位置应使其一个刀齿(或齿槽)的对称线通过齿坯中心(图6-22)。滚刀对中了，切出的齿形就对称;反之则引起齿形不对称。滚刀包络齿面的刀齿数愈少，工件齿形愈大且齿面曲率愈大时，齿形不对称愈严重。故对于模数较大且齿数较少的齿轮，滚齿前应认真使滚刀对中。 产生齿形周期误差的主要原因 滚刀安装后的径向圆跳动和轴向窜动、机床分度蜗轮副 图5,30刀齿前刀面非轴向性误差对齿形误差的影响 图5-31滚刀对中对齿形的影响 a)对中齿形 b)不对中齿形图 中分度蜗杆的径向圆跳动和轴向窜动都是周期性的误差，这些都会使得滚齿时出现齿面凸凹 不平的周期误差。 ?减少齿形误差的措施:从以上分析可知，影响齿形误差的主要因素是滚刀的制造误差、安装误差和机床分齿传动链中蜗杆的误差。为了保证齿形精度，除了根据齿轮的精度等级正确地选择滚刀和机床外，要特别注意滚刀的重磨精度和安装精度。 2)基节偏差 在滚齿加工时，齿轮的基节应等于滚刀的基节。滚刀的基节: p=pcosα=pcosλcosα?pcosα b0n00t000t00 式中p—滚刀的基节; b0 p一滚刀的法向齿距; n0 p—滚刀的轴向齿距; t0 α—滚刀的法向齿形角; 0 λ—滚刀的分度圆螺旋升角，一般很小，故cosλ?1。 00 由此可以看出，要减少基节偏差，滚刀制造时应严格控制轴向齿距及齿形角的误差;对 影响齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非径向性误差和非轴向性误差，也应加以控 制。 3)影响齿轮接触精度的加工误差分析 齿轮接触精度受到齿宽方向接触不良和齿高方向接触不良的影响。影响齿高方向接触不良的主要因素是齿形误差Δf和基节偏差Δf，影响齿宽方fpb向接触不良的主要因素是齿轮的齿向误差ΔF，此处只分析影响齿向误差ΔF的主要因素。 ββ 齿向误差ΔF是指在分度圆柱面上，齿宽工作部分范围内，包容实际齿线且距离为最小的β 两条设计齿线之间的端面距离。 滚齿加工中引起齿向误差的主要因素如下: ?滚齿机刀架导轨相对工作台回转轴线存在平行度误差时，齿轮会产生齿向误差(图5-32)。 ?由于夹具支承端面与回转轴线的垂直度误差，或齿坯孔与定位端面的垂直度误差(图5-33) 图5-32 滚齿机刀架导轨误差对齿向误差的影响 a)导轨不平行 b)导轨歪斜 1—刀架导轨 2—齿坯 3—夹具底座 4—机床工作台 等工件的装夹误差均会造成被切齿轮的齿向误差。 ?滚切斜齿轮时，除上述影响因素外，机床差动挂轮的误差，也会影响齿轮的齿向误差。 2插齿及与滚齿工艺特点比较 ?插齿原理与运动 插齿也是生产中普遍应用的一种切齿方法。 1)插齿原理:从插齿过程原理上分析，插齿刀和工件相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮相啮合，插齿刀就县一个磨有前、后角具有切削刃的高精度齿轮。2)插齿的主要运动(图5-34):1)切削运动。插齿刀的上下往复运动。2)分齿展成运动。插齿刀与工件间应保持正确的啮合关系。插齿刀每往复一次，工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的 图5-33 齿坯安装歪斜对齿向误差的影响 图5-34 插齿时的运动 l—工作台回转轴线 2—心轴轴线 3—齿坯内孔轴线 4—进给方向 5—刀架导轨 6—垫圈 圆周进给运动，故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。3)径向进给运动。插齿时，为逐步切至全齿深，插齿刀应有径向进给运动f。4)让刀运动。插齿刀作上下往复运动时，向r 下是工作过程。为了避免刀具擦伤已加工的齿面并减少刀齿磨损,在插齿刀向上运动时,工作台带动工件沿径向退出切削区一段距离，插齿刀工作行程时，工件恢复原位。在较大规格的插齿机上，让刀运动由插齿刀刀架部件来完成。 ?插齿与滚齿工艺特点比较 插齿与滚齿同为常用的齿形加工方法，它们的加工精度和生产率也大体相当。但在精度指标、生产率和应用范围等方面又各自有其特点。现分析比较如下: 1)插齿的加工质量:1)插齿的齿形精度比滚齿高。这是因为插齿刀在制造时，可通过高精度磨齿机获得精确的渐开线齿形。2)插齿后的齿面粗糙度值比滚齿小。其原因是插齿的圆周进给量通常较小，插齿过程中包络齿面的切削刃数较滚齿多，因而插齿后的齿面粗糙度值小。3)插齿的运动精度比滚齿差。因为在滚齿时，一船只是滚刀某几圈的刀齿参加切削，工件上所有齿槽都是这些刀齿切出的;而插齿时，插齿刀上的各刀齿顺次切削工件各齿槽，因而，插齿刀上的齿距累积误差将直接传给被切齿轮;另外，机床传动链的误差使插 齿刀旋转产生的转角误差，也使得插齿后齿轮有较大的运动误差。4)插齿的齿向误差比滚齿大。插齿的齿向误差主要决定于插齿机主轴往复运动轨迹与工作台回转轴线的平行度误差。插齿刀往复运动频率高。主轴与套筒的磨损大，因此插齿的齿向误差常比滚齿大。 2)插齿的生产率:切制模数较大的齿轮时，插齿速度要受插齿刀主轴往复运动惯性和机床刚性的制约，切削过程又有空程时间损失，故生产率比滚齿加工要低。但在加工小模数、多联齿、齿宽窄的齿轮时，插齿生产率会比滚齿高。 3)插齿的应用范围:从上面分析可知，插齿适合于加工模数小、齿宽较小、工作平稳性要求较高而运动精度要求不太高的齿轮。尤其适用于加工内齿轮、多联齿轮中的小齿轮、齿条及扇形齿轮等。但加工斜齿轮需用螺旋导轨，不如滚齿方便。 五、 圆柱齿轮加工工艺过程 加工一个齿轮大致要经过齿坯加工、齿形加工、热处理齿形精加工等四个主要步骤。 图5-35 齿端加工 图5-36 齿端倒圆 a)倒圆 b)倒尖 c)倒棱 齿轮的齿端加工方式有:倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺四种方式。经倒圆、倒尖、倒棱后的齿轮(图5-35)。沿轴向移动时容易进入啮合。齿端倒圆应用最多，图5-36是表示用指状铣刀倒圆的原理图。倒圆时，齿轮慢速旋转，指状铣刀在高速度旋转的同时沿齿轮轴向作往复直线运动。齿轮每转过一齿，铣刀往复运动一次，两者在相对运动中即完成齿端倒圆。同时由齿轮的旋转实现连续分齿，生产率较高。齿端加工应安排在齿形淬火之前进行。