项目15直齿锥齿轮的铣削.docx
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项目15直齿锥齿轮的铣削
项目15直齿锥齿轮的铣削
分度曲面为圆锥面的齿轮称为锥齿轮。
按齿线形状不同，锥齿轮又分有直齿、斜齿和曲线齿锥齿轮三种。
锥齿轮用于相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。
齿线是分度圆锥面的直素线的锥齿轮称为直齿锥齿轮。
直齿锥齿轮用于相交轴齿轮传动，两轴交角通常为90°，但也有大于或小于90°的。
如图11-1所示（228页铣工工艺与技能训练）
任务一、铣直齿锥齿轮
知识与技能目标
1、了解锥齿轮的特点和计算
2、了解质数锥齿轮的测量和加工方法
3、掌握锥齿轮的测量方法和加工方法
4、分析铣削中出现的质量问题
知识连接
一、直齿圆锥齿轮的特点
直齿圆锥齿轮轮齿分布在圆锥面上，齿形是沿分度圆锥母线逐渐向圆锥顶点收缩。
各剖面的齿形渐开线曲率不同，齿形大小不同，其大端齿形最大，模数最大。
计算直齿圆锥齿轮的各部尺寸时，以大端模数为依据。
二、当轴交角为90°时，各部尺寸名称、代号和主要尺寸计算图
表16.1直齿圆锥齿轮名称、计算公式
名称
代号
计算公式
模数
m
由强度计算，大、小锥齿轮均指大端
齿数
z
由传动比计算求得
齿形角
α
国标20°
分度圆锥直径
d
d=mz
齿顶圆直径
da
da=d+2hacosδ=m（z+2cosδ）
齿根圆直径
df
da=d-2hfcosδ=m（z-2.4cosδ）
齿顶角
θa
tanθa=2sinδ/z
齿根角
θf
tanθf=2.4sinδ/z
分度园齿厚
S
S=mл/2
分度圆锥角
δ
δ1=90°-δ2tanδ2=z2/z1
顶锥角
δa
δa1=δ+θaδa2=δ2+θa
根锥角
δf
δf1=δ1-θfδf2=δ2-θf
齿宽
b
b=0.3R
锥
R
R=
=d/2sinδ
三、铣直齿圆锥齿轮用的铣刀及其选择
1）铣刀的特点。
标准直齿圆锥齿轮铣刀的厚度是腰椎距与齿宽之比。
=3时，小端的齿槽宽，大端的齿形曲线设计制造的，因此适用于
=3的直齿圆锥齿的加工。
铣刀端面上印有“伞形”字或“”标记，同一模数的直齿圆锥齿轮铣刀一套8把。
2）铣刀的选择。
铣刀的选择同直尺圆柱直尺轮，只是齿数用当量齿数。
选择铣刀时应按被加直齿圆锥齿轮模数，齿形角及当量齿数来选择。
当量齿数按下式计算：
zv=
式中z——直齿圆锥齿轮的实际齿数；
δ——直齿圆锥齿轮分度圆锥角。
四、工件的装夹与校正。
带圆柱柄的工件可用三爪卡盘装夹在分度头上；带孔的工件可用心轴装夹在分度头上。
心轴的种类有：
直柄、锥柄、弹簧芯轴等。
工件装夹完后应校正外圆锥面的跳动量在允许范围内。
五、直齿锥齿轮的铣削方法。
铣削方法主要形式有三种：
第一种铣削方法，也是最常用的方法，用卧铣形式将分度头仰起一个δf角水平走刀，用横向工作台偏移铣削，见图15-3a
第二种仍用卧铣形式将分度头仰起一个90°-δf角度垂直方向走刀，用横向工作台偏移铣削，见图15-3b
第三种方法是用立铣形式铣削，将分度主轴调整与工作台台面平行，然后将分度头整体转与纵向方向成δf角度。
（注意：
卸下定位键）利用升降工作台进行偏移铣削。
亦可进行差动掛轮铣削质数直尺锥齿轮。
见图15-3c
1、分度头倾斜角和分度手柄转数及调整。
根据根锥角的大小扳转分度头主轴倾斜角，分度手柄转述按n=
计算。
2、划线对中心分度头倾斜角度，分度手柄调完毕，用划针盘或高度尺在工件圆锥面上划线：
划线时将划针盘或高度尺的高度调整到与工件中心线相交的高度，在工件圆锥面两侧分别划线，然后将工件转180
°，用同样的方法划出另外的两条线。
前后两条线分别交于两侧的α点，α点即在中心线上。
将工件转90°，使α点处于工件上方与铣工相对，调整工作台是铣刀廓形的中心对准α点，则中心对好
将横向工作台紧固。
3、铣削齿槽中部。
直齿圆锥齿轮的齿形分三次铣削完成。
第一次铣出齿槽中部，铣削中部时开动机条铣旋转，使铣图15-1-8铣直齿圆锥齿轮刀刀刀夹刚刚铣着a）铣齿槽中部b）扩铣齿槽左侧c）扩铣齿槽右侧
大端的外径，按大端齿全高上升垂直工作台，依次分度将全部齿槽中部铣出，见图
4、偏铣齿槽的两侧。
为了达到使大端齿槽两侧多铣下去一定余量的目的，可采用以下两种偏移铣削法。
1）偏移工作台为基准，偏铣大端齿槽两侧，工作台移量S按下式计算：
S=
图15-1-9锥齿轮铣削划线对刀法
式中m——模数a）划线b）对刀
b——齿宽
R——锥距
偏铣齿槽左侧为二次铣削，按计算的横向工作台偏移量S向左移工作台并紧固。
摇动分度头，使齿坯顺时针转动，使铣刀左侧刚好擦着小端齿槽左侧，然后将分度手柄的插销插入分度盘孔中，并记下分度手柄转过的孔距数，依次分度将齿槽左侧铣完。
见图
15-1-8b
偏铣齿槽右侧为第三次铣削。
松开横向工作台，按2倍的横向工作台偏移量S，反方向向右移动横向工作台并紧固，再按2倍的偏铣左侧孔距数反向转动齿坯，依次分度将右侧全部铣完。
见图15-1-8c
以上两次偏移，齿坯转过的多少可用尺厚卡尺测量尺厚进行：
偏铣左侧时将齿厚余量的一半铣去，偏铣右侧将余量的另一半铣去，齿槽两侧偏移量要一致，分度头转过的孔距数应相等并注意消除工作台及分度头传动间隙的影响。
横向偏移可用百分表来控制。
2）以经验公式计算。
调整分度头转角为基准，在偏移横向工作台偏铣齿槽两侧。
齿槽中部铣出后，按下式计算出分度头转角。
N=（
-
）n′
式中N——偏铣齿槽侧面时，分度手柄应转过的孔距数；
n′——工件每分一个齿，手柄转过的总孔距数。
铣出齿槽中部后，按n转动分度手柄，移动横向工作，使铣刀侧刃刚刚擦着小端齿槽的一侧依次铣一侧，然后偏铣齿槽另一侧，偏铣时，工件旋转方向和工作台移动方向与前述方法相同。
只是分度头转过的孔距数先确定，而横向偏移量是试铣后确定的。
铣削深度应用纵向工作台来调整。
自动进给是垂直走齿槽两侧面的铣削方法与上述相同。
六、直齿圆锥齿轮的检测
（1）齿坯的检测。
应在锥齿轮铣削前进行。
1）检查齿顶圆直径
2）检查内孔直径
3）检查顶锥角
4）检验顶圆锥面的圆跳动
图15-1-10检查齿轮锥角图15-1-11检查锥齿轮
a）以顶部锥面交线为基准测量b）以定位端面为基准测量顶锥面跳动量
图15-1-12锥齿轮的齿厚和齿向检验
a）测量大端齿厚b）测量齿向
（2）锥齿轮检验
1）检验齿厚。
齿厚测量一般在背锥处测量大端分度圆弦齿厚
和弦尺高
，
和
按下式计算
=mzvsin
=m[1+
（1-cos
）]
和
也可通过查圆柱直齿轮数表求得。
查得了
乘以模数m求得。
所用齿数是当量齿数。
2）检验齿向。
把一对量针放对应的两个槽中，若齿向准确量针的针尖会碰在一起，否则便说明有一定误差，测量时应注意量针的精度。
3）齿圈径向跳动检验。
将工件套入心轴采用合适标准圆棒（用键槽铣刀代替）嵌入齿槽，将百分表头调整至大端圆棒处最高点，用手转动工件，测得每个齿的禾值，百分表禾值的变动量为大端齿圈跳动误差。
4）小端齿厚的测量。
小端模数mi=m
小端齿厚si=
小端齿高ai=
图15-1-13锥齿轮大端齿圈跳
式中m：
大端模数动误差测量示意图
：
大端弦齿厚
：
大端弦齿高
R：
锥距
b:
齿面宽
di=miz
测量时，用齿厚卡尺齿高尺落在小端最低处，齿厚尺卡在小端分度圆锥面与齿形交点上。
小端尺厚的测量只是一种参考，生产现场用的最普遍的是大端齿厚测量。
七、锥齿轮铣削质量分析（铣工工艺与技能训练236页）
直齿锥齿轮铣削时常见的质量问题及产生原因见下表
序号
质量问题
产生原因
A
齿形相对误差或齿形误差超差
1、铣刀刀号选择错误。
2、铣刀刃磨不好。
3、铣削操作时分度头回转量和工作台偏移控制不好。
4、机床导轨平行度差，铣刀安装不好。
B
齿距偏差超差
1、齿坯装夹不好或齿坯的顶锥素线、基准面跳动超差。
2、分度不准确。
3、分度头传动机构精度差。
C
齿圈径向圆跳动超差
1、分度头主轴轴线与回转不重合心轴未校正好。
2、齿坯的外径对基准内孔同轴度差。
3、齿坯装夹误差大。
D
齿向误差超差
1、刀具对中不准。
2、偏铣齿槽两侧时偏移量不相等。
3、齿坯端面对基准内孔的垂直度差。
E
齿面产生波纹和表面粗糙度值过大
1、铣刀摆动过大或铣刀已磨钝。
2、铣床主轴回转精度差，主轴和铣刀杆径向跳动量过大，主轴轴向窜动量过大。
3、铣削时分度头主轴未固定振动大。
4、铣削用量过大。
5、铣刀杆弯曲，机床导轨斜铁太松。
技能训练
一、布置任务分析工件
本任务是铣削m=3z=25α=20°的直齿锥齿轮，工件的材料是45钢齿坯由车削而成。
采用分度头卡盘直接装卡工件，铣刀选用m3、6#锥齿轮盘铣刀。
二、工、卡、量、刃具准备
序号
名称
规格
精度
数量
1
游标卡尺
0～150
0.02
1只
2
齿厚卡尺
1～26
0.02
1只
3
万能角度尺
0～320
2′
1只
4
百分表、座
0～10
0.01
1套
5
圆棒
φ5
2
6
常用工具
自定
7
分度头
125
1
8
高度尺
300
1
9
锥齿轮铣刀
m3G#
1
三、切削用量（参考值）
刀具
加工内容
主轴转速
进给量
锥齿轮铣刀
铣中间槽
95r/min
60mm/min
四、铣削锥齿轮评分表
班级
姓名
学号
零件名称
图号
检测
序号
检测内容
配分
评分标准
检测结果
得分
1
齿厚4.7-0.08
-0.16
25
每齿超差扣1分
2
齿厚变动量
0.01
12
超差不得分
3
齿圆径向圆跳动0.09
12
超差不得分
4
根锥角41°07′
8
扳错不得分
5
齿数25
4
错误不得分
6
铣刀选择
4
正确
7
齿面粗糙度
Ra3.2um
8
一处未达扣1分扣完为止
8
小端齿厚
4
正确
9
文明安全生产
10
违反有关规定扣1～7分
10
工时定额5h
13
超时10分扣3分，超20分钟扣6分，超30分钟全扣
五、任务要点
锥齿轮铣削加工步骤
加工步骤
内容
图示
1
齿坯检查。
按图检查齿坯各部尺寸主要检查孔径、顶圆直径轮冠距（顶圆所在平面至定位面的距离）尺寸，顶锥角与背锥角基准端面、顶锥素线对基准轴线的跳动等。
2
铣刀选择及安装。
当量尺数计算Zv=
=
=35,查表选模数为3mm的6号盘形锥齿轮铣刀。
将刀安装刀杆上并校正铣刀的跳动使其转动平稳。
3
分度头和齿坯的安装与调整。
使分度头主轴与工作台台面仰起41°07′角度，装夹齿坯检查齿坯的径向跳动。
4
分度计算n=
=
=1
=1
=1
选择孔数为30的眼盘，调整分度叉位置为18个孔距
5
对中心用划菱形线对中（图在铣工中级339页）菱形线的划法：
在工件圆锥面上划线时，将划针盘或高度尺的高度调整到与工件中心线相交的高度，在工件圆锥缅两侧分别划线，将工件转180
°再划线，两线交点α即工件中心线。
6
铣齿槽中部对中后，以齿坯大端为基准慢慢升高工件，使刀刃与工件刚刚接触击退出工件，然后升高齿全深2.2m而6.6毫米，依次分度铣齿。
7
铣大端齿侧余量。
齿槽中铣完后，退出工件以工作台横偏移为基准的铣削方法铣削齿侧。
（1）计算S=
=
=
=0.42
（2）按计算的S=0.42（取0.45～0.50都可，因为偏移量大，分度头回转量也大，锥齿轮大端齿厚相对小端铣去就多一点）向左（即向里面）横向一工作台S并紧固，摇动分度手柄顺势针转动，当铣刀刚擦到小端齿槽左侧（注意不要铣着右侧），将分度盘手柄插入孔中，并记下孔数，起刀进行铣削，退出刀，用齿厚卡尺进行测量，看时否把尺后余量后
去掉，如没有达至要继续转分度头，有时需转半个孔距，可将分度盘螺钉松开用微调装置调整，把余量
去掉之后，要记下分度头转过的孔数。
（3）松开工作台紧固按2S移动工作台（可用百分表来控制移距）按2倍孔数反向摇动分度头手柄（即逆时针），铣好一齿后退出刀。
测量齿厚，齿厚朝差，分度头手柄退回一个孔。
若还有余量，则按原方向进一个或两孔再铣削，直至齿厚合格。
8
检验大端齿厚。
查表：
=4.71
=3.05齿侧间隙4.71—0.08—0.16将齿高尺调3.05mm放在锥齿轮大端，尺身与背锥母线平行。
观察齿厚尺的数是否在4.55-4.63范围内，如果在这范围内即合格。
9
卸下工件复检。
学后测评
1、直齿锥齿轮的特点是什么？
2、锥齿轮铣刀与圆柱齿轮铣刀有什么不同？
3、铣直齿锥齿轮时为什么要铣削齿侧面，铣齿侧时分度头的回转方向与工作台横向偏移方向如何确定？
4、直齿锥齿轮的齿厚怎样测量？
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