珩齿加工机床传动部分的设计实习报告.docx
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珩齿加工机床传动部分的设计实习报告
毕
业
设
计
实
习
报
告
绪论
机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。
而总体看来我国的生产力水平较低，技术不发达。
机械装备加工精度和范围都与发达国家有很大差距。
我国有一大批设备与现代技术的要求相比都显得太老化，而加工范围也没法达到。
怎样在节约成本的基础上尽可能的提高现有设备的利用率，成为制约我国工业水平的一个重要问题。
在这个技术前提下，机器改装技术成为了解决这个问题的一个有效的方法。
随着科学技术的发展，即使原来属于先进的机床也会变得陈旧、落后，满足不了产品种类日益增加和质量不断提高的需要，因此有必要以现有的机床为基础，对机床的使用工艺和装备进行革新，对机床的现有结构进行改装。
这样既可以使现有机床的加工能力得以提高，同时又能节约新机床设计研发时间，可以得到许多意想不到得效果。
在对机床的现有结构进行改装,对机床的使用工艺和装备进行革新的过程中,并不是一味的追求先进,而应该力争改装方案合理,结构简单巧妙,经济效果好.
这样因地制宜的巧改机床,不仅造价低,上马快,是弥补设备不足和不配套的好办法,也是解决设备”技术老化”问题的重要途径.
机床真正的价值在于使用，但是随着科学技术的发展，即使原来的机床属于新颖、先进的机床也会逐渐变得陈旧、落后。
因此有必要以现有的机床为基础，对机床——刀具——夹具——工件这一工艺系统进行全面的分析，对机床的现有结构进行改装，以适应新的要求。
本设计的珩齿加工机床设计的改装是在普通车床上进行的。
主要用于除去齿轮热处理后的氧化皮及毛刺，可使光洁度提高到▽8~10。
齿轮传动噪声也略有降低，生产效率很高。
改装主要由三部分组成，一是被传动部分，二是总体设计部分，另一部分是珩磨头的设计。
在此设计中主要设计传动部分。
本次实习是在焦锋老师带领下在焦作神华重型机械厂进行的。
主要目的是在实践中学习机床的组成部分，为马上进行的毕业设计做准备。
由于我个人知识水平有限，在设计过程中难免会出现错误，恳请各位指导老师和同学给以批评指正。
第一部分齿轮制造的现状及发展趋势
齿轮传动具有恒功率输出，效率高，寿命长，可靠性高等优点。
因此，齿轮传动广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中。
齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。
齿轮加工的工艺概括起来有齿坯的加工，齿形加工，热处理，热处理后精加工四个阶段。
齿轮加工必须保证加工基准面的精度，热处理直接决定轮齿的内在质量，这是保证加工和热处理后精加工的关键所在。
在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面（300～400HBS），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿，对批量大要求精度高，采用滚齿活茶匙后，再进行剃齿或珩齿加工。
对于硬齿面齿轮，一般先滚齿或插齿，有时还剃齿，热处理后精整基准面，轮齿变形大时，进行磨齿，轮齿变形小时，且精度要求在7级及其以上的齿轮，热处理后可采用珩齿或研齿。
近年来，由于电子计算机的应用，促进了齿轮制造技术的发展。
应用计算机编制工艺过程进行质量控制可使制造质量稳定可靠。
费用支出
随着对机床加工范围和精度要求的提高，现代机加工企业急需大量能够进行微细精加工的机床。
可专门设计开发耗资巨大而没有必要，同时许多老式机床因为陈旧而面临废弃处理边缘。
这样在现有设备基础上投入一定人力进行机床改装使其满足新的功能要求，就可以为企业减少大量的生产成本，从而产生巨大的经济效益。
机床改装的可行性研究
（1）原理可行性
在对现有机床系统初步调查的基础上就可以提出新的设计目标，这是机床改装的依据。
其原理如下：
珩齿加工是近年发展起来的一种齿轮精加工方法.珩齿是对热处理后的齿轮进行精加工的方法之一.珩齿与剃齿的运动关系是相同的.不同的是珩齿所用的刀具――珩轮是含有磨料的塑料齿轮,在珩轮与被啮合齿轮的”自由啮合”过程中,借齿面间的压力和相对滑动来进行切削.
应当指出,虽然珩齿的运动和剃齿大体相同,珩轮的结构和剃齿刀比较相似,但是珩齿过程的本质和剃齿是不相同的,其特点如下:
（1）﹑珩轮的齿面上均匀密布着磨粒,各磨粒间以粘结剂相隔.珩磨速度远比磨削时低.因此,珩齿切削过程的本质是低速磨削﹑研磨和抛光的的综合过程.
（2）﹑珩轮的磨粒可以看成是十分接近的连续的切削刃,珩齿的过程可以接近于连续挤压的过程.因此,珩磨后齿面上的切削纹路很细,光洁度比剃齿高,不会产生冷硬现象.
（3）﹑珩轮弹性大,不能强行切下误差部分的金属,因此,珩齿修正误差的能力没有剃齿强.而另一方面,珩轮本身的误差,也就不会全部反映到齿轮上,因此珩轮的精度要求不高,而对珩前的齿轮则要求较高的精度.珩齿主要用于改善表面质量.
（4）珩齿时,齿面间除了沿齿向产生滑动切削外,沿渐开线方向的滑动使磨粒也能切削,于是就构成了齿面刀痕的复杂纹路,使齿面的光洁度提高.
本改装是在普通车床上进行的,主要用于除去齿轮热处理后的氧化皮及毛刺,可使光洁度从▽6提高到▽7~9,齿轮传动噪声也略有降低,生产率很高.但对齿形和齿向误差的纠正很不稳定，有时甚至会使齿形误差有所增大。
珩齿效果很大程度上决定于前一道工序加工的精度和热处理的变形量，一般可应用于加工6～8级精度的齿轮。
下面的切削规范可作珩齿时参考：
珩轮节圆处的切削速度为0.7～2.2米/秒，径向进给量一般按在3～5个纵向行程内珩去全部余量选取，而纵向进给量在0.05～0.65毫米/秒之间。
珩齿余量一般为单面留0.01～0.015毫米。
珩齿可在Y4632和Y4650型珩齿机上进行，也可用剃齿机、普通车床、铣床改装。
故设备简单，调整操作方便。
总之，珩齿由于其具有提高齿面光洁度、降低噪音、效率高、成本低、设备简单、操作方便等一系列优点，故是一种很好的齿轮精加工方法。
（1）技术可行性
珩齿技术在机械精加工研究中一直是非常重要的主题，是珩磨技术的一种：
磨削技术包括：
a:
珩磨加工
由张开机构将安装在机床主轴珩磨头上的若干根珩磨油石，以一定压力通过面接触方式压在工件表面上，同时使研磨头与工件作相对旋转和往复运动来实现。
研磨头与机床主轴或研磨头夹具之间均采用浮动连接，并以工作孔壁作导轨面，故加工精度受机床本身精度影响比较小。
研磨加工原理类似三块平板的互研原理。
在研磨过程中，将油石切削面与被加工孔表面，可看成三块表面互相研磨修整。
欲达到三块平板互研的目的，需要油石与工件看作两个面并需要保证在每个往复运动中其任意一根油石的每个磨粒在孔壁上的运功轨迹不重复。
因此需将研磨头的每分钟转数与往复之比选为非整数值。
即在圆周上与原始位置应有一个角位移a值。
研磨头在做旋转和往复运动中，因油石切削面与加工面形成相互交叉而又不重要的相互修整，故能使加工面达到精确表面，并形成切削交叉网纹。
珩磨加工的特点
⑴加工精度高；
⑵表面质量好；
⑶加工表面使用寿命长；
⑷切削效率高；
⑸加工范围广。
珩磨进给方式
⑴手动进给；
⑵定压进给：
分为一次定压进给，二次定压进给，多次定压进给；
⑶定量进给：
连续定量进给，脉冲间断定量进给；
⑷复合进给。
（2）经济可行性
经济可行性研究是对系统投入使用后带来的经济效益进行估计，也包括对系统的投资预算，即要解决两个问题，资金可得性和经济合理性。
当前机床改装在企业内部乃是在现有机床的基础上装上珩磨头机构，所需经费比直接开发一套新机器要少的多。
因此在经济上是完全可行的。
（3）运行可行性
经过近十年的研究，在一批批科技人员的努力下，用普通机床改装珩齿加工机床的理论已趋于成熟，因此用普通机床改装珩齿加工机床是完全可行的。
综上所述，用普通机床改装珩齿加工机床是完全可行的。
第二部分珩齿加工原理
珩齿所用的珩轮外形结构和剃齿刀相似,珩轮材料是有磨料（通常为80～180号粒度的刚玉）、树脂等混合而成的.在轮芯上浇铸成螺旋齿轮（见下图）,其主要结构尺寸:
分度圆直径有240毫米和180毫米两种;螺旋角有15°和5°两种;宽度现在多为35毫米.本改装采用了常见的双面变压珩齿法,珩轮与工件的啮合关系运动情况和剃齿大致相同:
工件带动珩轮正反转动;珩轮沿轴线作直线往复运动（见上图）.但径向运动不像剃齿那样在每一往复行程后有一次进给,而是按珩齿需要的初压力（一般为20公斤左右）调整好珩轮与工件的中心距,开车后一次进给到预定位置.珩齿开始时齿面压力较大,随后压力渐减（即所谓变压）,直至接近消失时珩齿结束.
1.珩磨头的结构如下图所示:
它是根据上述珩磨原理设计与制造的.由主轴1﹑弹性夹头4﹑胎盖5﹑压盘6﹑摩擦盘7﹑偏心盘8﹑心轴11﹑弹簧14﹑壳体18﹑滑座29等零件组成.
珩齿加工时,珩轮与工件啮合。
于是珩轮在工件的带动下旋转,其动力通过弹簧夹头4传给胎盖5.由于胎盖5﹑压盘6﹑摩擦盘7之间均是用螺钉连接,所以摩擦盘7等件随胎盖5一起转动.旋动弹簧调节螺母,可调节弹簧14作用在主轴1上的作用力。
由图可以看出,摩擦盘7紧紧的压在偏心盘8上.因此,当摩擦盘7转动时,在摩擦力的作用下,偏心盘8绕心轴11转动,其外形轮廓上各点到心轴11圆心的尺寸不等,则使主轴1随着珩磨轮37的旋转二作轴向往复运动。
也就是说,在珩齿加工中,珩磨轮既与工件啮合旋转,又沿着主轴1的轴向往复直线运动。
应当指出,珩磨轮直线往复运动行程的大小，受偏心盘8的控制。
当被珩齿轮的宽度不同时，偏心盘8的偏心距也应不同，所以偏心盘8是可更换件，对不同齿宽的齿轮，需换成偏心距相适应的偏心盘。
为了减少不同尺寸偏心盘的数量，在生产中可按照下表中的情况使用。
齿轮的宽度与偏心盘的偏心距（毫米）
齿轮的齿宽
偏心距L
偏心盘外径
20以下
3
116
20～30
5
122
30以上
8
130
偏心盘的机构如下图：
2.使用方法及注意事项
1、珩齿方法
采用常见的双面变压珩齿法。
所谓“双面”是指珩磨齿的两侧面，在珩齿过程中需要工件作正反转动。
所谓“前面”已做解释，不再重述。
2、珩轮的选用
珩轮分通用和专用两类。
无特殊要求时，尽量选用通用珩轮。
为了保证珩轮与被珩齿轮（即工件）能正确啮合，所选用珩轮的模数、压力角应与被珩齿轮相同。
珩轮的外形和齿轮一样,轮坯多采用钢料制造,其轮齿部分是塑料和磨料的混合物,并利用塑料的粘结力粘结在轮坯上而造成.
珩轮按齿轮结构可分为带齿芯和不带齿芯的两种.如下图:
模数小的齿轮由于轮齿小采用不带齿芯的结构.
3.珩轮齿圈材料的基本成分有磨料﹑粘结剂﹑和固化剂等.
（1）﹑磨料:
磨料在砂轮中起切削作用,常用的磨料有氧化铝和碳化硅,粒度在60#～240#间,一般采用80#～150#粒度.用不同粒度的磨料按一定比例混合运用,可以得到粒度最紧密的排列.细粒度磨料（如320#）的加入,不仅取代单纯的填充剂,而且可起研磨作用.
（2）﹑粘结剂:
粘结剂是珩轮齿圈材料的基体,起固定磨料和使珩轮成型的作用.目前多采用环氧树脂,它具有高的结合性能,收缩变形小,耐腐蚀.但它是热塑性树脂,受热后会变软成流体,故需加固化剂使固化成型.
（3）﹑常用的固化剂是乙二胺.乙二胺可在常温下使环氧树脂固化.
此外,为了降低环氧树脂的粘度,易于混料和浇注,常用苯二甲酸二丁脂等稀释剂.为了增加珩轮的韧性,往往加入尼龙丝﹑玻璃丝等增韧剂.有时加入少量二硫化钼可以提高珩轮的切削能力及耐用度.
4.珩轮的制造需要预先做一个“母轮”，精度要求与被珩齿轮相同，用这母轮浇注一内齿模具，如下图：
再由此内齿模具来浇注珩轮，这时只要在原来放母轮的位置放上珩轮的轮坯就行。
浇注出的珩轮精度，一般比母轮降低半级到一级左右。
5.珩齿切削一般都是在一定的压力下进行的，目前采用的珩齿工艺有以下几种：
（1）﹑定隙法：
珩轮与工件的轮齿之间，保持预定的啮合间隙（单面啮合），工件具有可控制的制动力，使之在一定的阻力下进行珩磨。
这种珩齿方式可提高齿面光洁度，略微修正热处理变形，但不能修正偏心。
（2）﹑变压法：
珩齿过程中，珩轮与工件保持无隙啮合，（双面啮合），并有一定压力，但随珩磨的进行，压力逐渐减小，直到接近消失，此法能显著修正齿轮几何偏心。
（3）﹑定压法：
在整个珩齿过程中，珩轮与工件都是在预定压力下保持无隙啮合（双面啮合），其压力由一定机构维持不变。
这种方法修正齿轮误差的能力较大。
用普通双面啮合珩齿方法，（如下图），工件齿顶接触珩轮齿面根部。
珩轮齿面的磨损使其根部造成台阶，限制珩轮继续使用，故寿命不高。
如果在珩齿过程中，使工件齿顶抵住珩轮齿根圆，消除工件齿顶圆和珩轮齿根圆间的径向间隙，再加上齿轮啮合时齿廓左右面的接触，就形成了三点啮合
三点啮合定压珩齿方式能造成珩轮齿面及齿根连续磨损，磨损后形成新的齿面（即齿形再生），可继续珩削齿轮，提高珩轮寿命。
如同样配方的珩轮，用普通双面啮合珩齿时，寿命为300到500件，三点啮合定压珩齿为1000到3000件。
用三点啮合定压珩齿，加工一定数量工件后，珩轮根圆磨小，牙齿变高，使珩轮的齿顶圆碰到工件的齿根圆，而工件的齿顶圆反而不与珩轮的齿根圆接触了。
此时继续使用将使珩轮牙齿打坏，需要进行珩轮外圆修磨。
修磨后要保证工件有效渐开线全部珩到已保证加工质量。
6.工件转速的选择
由于珩磨头的结构关系，珩轮的转速不宜过高，以
左右为宜。
由于主动轮也被动轮的转速之比等于它们齿数的反比。
即：
式中
——工件转速
——珩轮转速
——工件齿数
——珩轮齿数
所以：
选用
，
因为珩轮和工件的齿数是已知的，所以利用上式可算出工件的转速。
工件与珩轮的回转轴线交叉角
的调整
一个直齿圆柱齿轮和一个螺旋齿轮相啮合时（或两个螺旋角不等的螺旋齿轮相啮合时），两轮的回转轴线必须构成一个交叉角
（参见图），要使两轮能正确啮合，交叉角
必须适当。
角
的调整（参见图）：
首先松开底座30与滑座29紧固螺母，然后扳动珩磨头，使珩轮与工件能正确啮合后，再把紧固螺母拧紧便妥。
其它
（1）.珩磨头联系工作时间不宜过长。
（2）.珩磨头内灌注机油。
对金属切削机床的基本要求：
机床是对金属或其他材料的坯料进行加工,使之获得所要求的几何形状、精度和表面质量的机器.其品种、性能、质量和技术水平直接影响着其他机电产品的性能和企业的机械效益.机床应满足的基本要求是:
1、工艺可行性
2、加工精度和表面质量
3、生产率
4、自动化
5、可靠性
6、经济性
7、良好的使用性能和人机关系
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