第5講齒形螺紋加工

1、清華大學基礎工業(yè)訓練中心徐徐偉偉國國制造工程基礎 第5講 齒形螺紋加工 零件結構工藝作業(yè)講評：作業(yè)講評：1）剛講完特種加工，但并不意味著作業(yè)題全部或主要）剛講完特種加工，但并不意味著作業(yè)題全部或主要需要運用特種加工知識。任何一道工藝題，都要根據需要運用特種加工知識。任何一道工藝題，都要根據題目的實際要求，獨立思考，找出解題方案題目的實際要求，獨立思考，找出解題方案.2）工藝無簡單題，任何簡單題都比較綜合，同時具有）工藝無簡單題，任何簡單題都比較綜合，同時具有一定的不確定性。同學一定要聯(lián)系以前學的熱處理知一定的不確定性。同學一定要聯(lián)系以前學的熱處理知識和工藝知識，綜合考慮，在給定的工藝環(huán)境中求識

2、和工藝知識，綜合考慮，在給定的工藝環(huán)境中求(甚甚至創(chuàng)造出至創(chuàng)造出)優(yōu)化解，鍛煉思維能力。優(yōu)化解，鍛煉思維能力。3) 在選擇工藝方法時的基本思路：在選擇工藝方法時的基本思路： 先選常規(guī)加工，再選特種加工；先選常規(guī)加工，再選特種加工； 先選普通加工，再選特殊加工；先選普通加工，再選特殊加工； 先選價廉加工，再選高價加工。先選價廉加工，再選高價加工。 4) 33頁頁41題（習題集）題（習題集）1. 關于電加工系統(tǒng)關于電加工系統(tǒng): 1）系統(tǒng)構成）系統(tǒng)構成 2）各部分作用（闡述要比較充分，與填空不一）各部分作用（闡述要比較充分，與填空不一樣）樣）工作液循環(huán)系統(tǒng)：冷卻、除屑和絕緣工作液循環(huán)系統(tǒng)：冷卻、除屑

3、和絕緣2. 電加工的極性問題電加工的極性問題 1) 涉及放電加工的基本原理：涉及放電加工的基本原理： 放電通道的形成，電離后的放電通道的形成，電離后的電子和離子速度和運動方向；電子和離子速度和運動方向； 2）為實現(xiàn)工具電極的接近）為實現(xiàn)工具電極的接近無損耗加工無損耗加工，采用負極性加工。，采用負極性加工。3. 放電間隙特性曲線與自動放電間隙特性曲線與自動調節(jié)特性曲線調節(jié)特性曲線 1) 特殊點特殊點:無間隙與間隙無間隙與間隙最大最大之間；之間； 2) 希望自動調節(jié)到合理希望自動調節(jié)到合理間隙，此時加工效率最高。間隙，此時加工效率最高。即自適應系統(tǒng)即自適應系統(tǒng)激光加工激光加工的特點和的特點和應用應

4、用 1）功率密度大，功率密度大，108-1010W/cm2，可以加工任何金，可以加工任何金屬和非金屬材料。屬和非金屬材料。 2）無明顯機械力，加工速度快，熱影響區(qū)小，易實）無明顯機械力，加工速度快，熱影響區(qū)小，易實現(xiàn)加工過程自動化?，F(xiàn)加工過程自動化。 3）可通過透明材料進行加工，如對真空管內部的器）可通過透明材料進行加工，如對真空管內部的器件進行焊接等。件進行焊接等。 4）聚焦后光斑尺寸小，功率大小可調節(jié)，可實現(xiàn)精）聚焦后光斑尺寸小，功率大小可調節(jié)，可實現(xiàn)精密微細加工。密微細加工。 5）加工精度）加工精度0.01-0.001mm，Ra值值0.4-0.1m。應用應用范圍：焊接、打孔、范圍：焊接、

5、打孔、切割切割、打標、打標、雕刻雕刻、微細加、微細加工、表面處理、合金熔復等。工、表面處理、合金熔復等。激光加工器：激光加工器：主要有固體激光器和二氧化碳氣體激主要有固體激光器和二氧化碳氣體激光器。光器。激光工作物質激光工作物質：釔鋁石榴石：釔鋁石榴石yttrium aluminitum garnet (組成組成 Y3AI2O12 分子量分子量 593.7 )、紅寶石、紅寶石、釹玻璃等。釹玻璃等。 超聲波超聲波加工（加工（Ultrasonic Machining, 簡稱簡稱USM） 利用利用工具端面做超聲頻振動（或通過磨料懸浮液工具端面做超聲頻振動（或通過磨料懸浮液）加工脆硬材料的一種方法。）

6、加工脆硬材料的一種方法。1.1.適合于加工各種硬脆材料，特別是不導電的非金屬適合于加工各種硬脆材料，特別是不導電的非金屬脆脆材料，例如玻璃、陶瓷、石英、寶石、金剛石等；材料，例如玻璃、陶瓷、石英、寶石、金剛石等；玻璃：玻璃：100%；半導體：；半導體：250%；淬火鋼：；淬火鋼：1%2.2.工具較軟易于制造；宏觀切削力??；工具較軟易于制造；宏觀切削力??；3.3.加工表面質量好，尺寸精度加工表面質量好，尺寸精度0.01mm0.01mm，表面粗糙度，表面粗糙度RaRa值值1.00.1m1.00.1m；4.4.工具與工件相對運動簡單，使機床結構簡單。工具與工件相對運動簡單，使機床結構簡單。加工力工具

7、工件振動方向磨料工作液工 具 振 幅第第5 5講講 齒形螺紋加工齒形螺紋加工Gear and Thread machining第第1節(jié)節(jié) 齒形加工齒形加工第第2節(jié)節(jié) 螺紋加工螺紋加工第第3節(jié)節(jié) 成形面成形面加工加工*第第1節(jié)節(jié) 齒形加工齒形加工Gear machining第第1節(jié)節(jié) 齒形加工齒形加工Gear machining1.1 概述概述1.2 圓柱齒輪精度圓柱齒輪精度1.3 銑齒（成形法）銑齒（成形法）1.4 插齒和滾齒（展成法）插齒和滾齒（展成法）1.5 齒形精加工方法齒形精加工方法1.1 概述概述 Introduction 1.常見齒輪類型常見齒輪類型 variety of gear

8、s2. 齒形曲線：漸開線等。齒形曲線：漸開線等。 漸開線的形成：漸開線的形成： 漸開線的發(fā)生圓為基圓。用線漸開線的發(fā)生圓為基圓。用線繩沿基圓纏好繃緊展開，或用直尺繩沿基圓纏好繃緊展開，或用直尺沿著基圓做純滾動無滑動的運動，沿著基圓做純滾動無滑動的運動，線繩或直尺上任何一點的運動軌跡線繩或直尺上任何一點的運動軌跡即為漸開線。即為漸開線。3. 直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及其計算直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及其計算兩個基本參數(shù)：兩個基本參數(shù)：Two basic Parameters： m, 1）模數(shù)模數(shù)m module m 當齒數(shù)為當齒數(shù)為z時，分度圓時，分度圓indexed circle直徑直徑d與周節(jié)與周

9、節(jié)p： d=pz；d= ( p/)z令令 P/為為m，即模數(shù)，單位，即模數(shù)，單位為為mm。則，則，d=mz。模數(shù)標準化：模數(shù)標準化：1，1.25，1.5， 2， 2.5， 3，4，等，共有等，共有50種。小于種。小于1的模數(shù)齒輪稱為的模數(shù)齒輪稱為小模數(shù)齒輪，用于儀器儀表。小模數(shù)齒輪，用于儀器儀表。2）壓力角）壓力角 Pressure angle 漸開線齒形上任意一點漸開線齒形上任意一點K的法向力和速度之間的法向力和速度之間的夾角，成為的夾角，成為K點的壓力角。點的壓力角。3）漸開線特性）漸開線特性 characteristics of involute 漸開線上，基圓上壓力角為零；漸開線上，基

10、圓上壓力角為零；齒頂圓上的壓力角最大；分度圓上齒頂圓上的壓力角最大；分度圓上壓力角為標準壓力角：一般為壓力角為標準壓力角：一般為20與加工刀具壓力角相適應。與加工刀具壓力角相適應。4) 一對漸開線齒輪的正確嚙合條件一對漸開線齒輪的正確嚙合條件 兩相嚙合齒輪的模數(shù)與壓力角兩相嚙合齒輪的模數(shù)與壓力角必須相等（直齒）。必須相等（直齒）。5) 一對螺旋齒輪正確嚙合的條件一對螺旋齒輪正確嚙合的條件 增加：螺旋角相等，方向相反。增加：螺旋角相等，方向相反。6）直齒圓柱齒輪尺寸表）直齒圓柱齒輪尺寸表 dimension calculation table 1. GB10095-88標準規(guī)定，齒輪加工精度分標

11、準規(guī)定，齒輪加工精度分12級級： 遠遠 景景 級：級：12級；級； 高級精度：高級精度：35級；級； 中級精度：中級精度：68級；級； 低級精度：低級精度：912級。級。 2. 根據對傳動性能的影響，標準對每個精度等級中根據對傳動性能的影響，標準對每個精度等級中的各項公差分為三個組別的各項公差分為三個組別：（：（準、平、均、準、平、均、側）側） 第第公差組公差組：影響傳遞運動的準確性；：影響傳遞運動的準確性； 第第公差組公差組：影響傳遞運動的平穩(wěn)性；：影響傳遞運動的平穩(wěn)性； 第第公差組公差組：影響載荷分布的均勻性。：影響載荷分布的均勻性。1.2 圓柱齒輪精度圓柱齒輪精度 accuracy of

12、 gear machining準準平平均均側側3. 齒輪精度及齒側間隙的標注齒輪精度及齒側間隙的標注銑銑 齒：齒：8 9級或級或9級以下；級以下；滾、插齒：滾、插齒：8 7級；級；剃剃 齒：齒： 6級；級； 珩珩 齒：齒：7 6級；級；磨、研齒：磨、研齒：6 3級級 (高速、精密齒輪）高速、精密齒輪）4. 齒輪精度應用齒輪精度應用1.3 銑齒銑齒（成形法成形法）1. 成形法成形法2. 銑削直齒圓柱齒輪銑削直齒圓柱齒輪 1）銑齒方法）銑齒方法 2）銑齒要求）銑齒要求 3）銑刀刀號）銑刀刀號 4）銑齒加工范圍）銑齒加工范圍3. 銑齒的工藝特點和應用銑齒的工藝特點和應用 在普通銑床上加工齒形，屬于成

13、形法，加工精度在普通銑床上加工齒形，屬于成形法，加工精度可達可達9級，表面粗糙度級，表面粗糙度Ra6.33.2m。成形法：成形法：用與被加工齒輪的齒槽法向截面形狀相符的用與被加工齒輪的齒槽法向截面形狀相符的成形刀具，直接切出齒形的成形刀具，直接切出齒形的方法。方法。如如銑齒，拉齒銑齒，拉齒及及成形法磨齒成形法磨齒等。等。1) 模數(shù)銑刀銑齒，加工精度一模數(shù)銑刀銑齒，加工精度一般般9級，生產率低。級，生產率低。2) 齒輪拉刀拉齒或成形法磨齒，齒輪拉刀拉齒或成形法磨齒，加工精度高，成本高，生產率高。加工精度高，成本高，生產率高。1.成形法成形法XD6132A型萬能升降臺銑床型萬能升降臺銑床1）銑齒方

14、法）銑齒方法 在普通銑床上加工齒形的方法：在普通銑床上加工齒形的方法： 對準中心后，先對準中心后，先銑削一個齒，再分度銑削一個齒，再分度進行下一個齒的切削。進行下一個齒的切削。2. 銑削直齒圓柱齒輪銑削直齒圓柱齒輪2）銑齒要求）銑齒要求 銑齒刀的模數(shù)，壓力角必需與被加工齒輪的模數(shù)，銑齒刀的模數(shù)，壓力角必需與被加工齒輪的模數(shù)，壓力角一致。壓力角一致。模數(shù)模數(shù)m20；用；用指狀指狀銑刀銑刀加工。加工。？ 由于相同模數(shù)而齒數(shù)不同的齒輪，其分度圓，基由于相同模數(shù)而齒數(shù)不同的齒輪，其分度圓，基圓直徑均不相同，因而其齒形也不相同。一般只制作圓直徑均不相同，因而其齒形也不相同。一般只制作8把，分為把，分為8

15、個刀號。每把盤狀銑刀的齒形按加工范圍內個刀號。每把盤狀銑刀的齒形按加工范圍內的最小齒數(shù)設計，其他為近似齒形，的最小齒數(shù)設計，其他為近似齒形，存在刀具制造誤存在刀具制造誤差。差。3）銑刀刀號）銑刀刀號漸開線與基圓直徑的關系：漸開線與基圓直徑的關系： 基圓半徑愈小，漸開線愈彎曲，愈大愈平直；基圓半徑愈小，漸開線愈彎曲，愈大愈平直；（基圓半徑無限大，漸開線為直線，即齒條（基圓半徑無限大，漸開線為直線，即齒條 rack）4）銑齒加工范圍）銑齒加工范圍 可以銑可以銑直齒和螺旋齒圓柱齒輪直齒和螺旋齒圓柱齒輪。當銑削螺旋圓柱。當銑削螺旋圓柱齒輪時，為使銑刀的回轉平面與螺旋槽的切線方向一齒輪時，為使銑刀的回轉

16、平面與螺旋槽的切線方向一致，須將工作臺由原來的位置板轉致，須將工作臺由原來的位置板轉角（齒輪的螺旋角（齒輪的螺旋角）。當齒輪的螺旋槽為右旋時，工作臺逆時針板轉；角）。當齒輪的螺旋槽為右旋時，工作臺逆時針板轉；當齒輪的螺旋槽為左旋時，工作臺順時針板轉。為銑當齒輪的螺旋槽為左旋時，工作臺順時針板轉。為銑出螺旋槽，出螺旋槽，工件沿軸向移工件沿軸向移動一個導程的動一個導程的同時，必須繞同時，必須繞自身軸線旋轉自身軸線旋轉一周。一周。3. 銑齒的工藝特點和應用銑齒的工藝特點和應用1）生產成本低）生產成本低 使用普通銑床，銑齒刀和一般的銑刀結構上類似，使用普通銑床，銑齒刀和一般的銑刀結構上類似，結構簡單，

17、機床及刀具費用低。結構簡單，機床及刀具費用低。2）加工精度低）加工精度低 銑齒使用通用分度頭，分度精度低；銑刀分號后，銑齒使用通用分度頭，分度精度低；銑刀分號后，同組同組只有齒數(shù)最少的可獲得準確的齒形，其余只能獲只有齒數(shù)最少的可獲得準確的齒形，其余只能獲得近似的齒形。因此銑齒的得近似的齒形。因此銑齒的加工精度低加工精度低。3）生產效率低）生產效率低 每銑一個齒槽都必須消耗：對刀、銑削、切出、每銑一個齒槽都必須消耗：對刀、銑削、切出、退刀、分度、再銑另外一個齒槽，不能連續(xù)銑削，因退刀、分度、再銑另外一個齒槽，不能連續(xù)銑削，因此，銑齒的生產此，銑齒的生產效率低效率低。一般用于速度低、要求不高一般用

18、于速度低、要求不高的的9級或級或9級以下的齒輪級以下的齒輪系統(tǒng)誤差（原理誤差）。系統(tǒng)誤差（原理誤差）。1.4 插齒和滾齒（插齒和滾齒（展成法展成法） 1. 展成法展成法 2. 插齒插齒 3. 滾齒滾齒 4. 滾齒和插齒分析比較滾齒和插齒分析比較1. 展成法展成法 是利用齒輪刀具與被切齒輪的嚙合運動，在專用是利用齒輪刀具與被切齒輪的嚙合運動，在專用的齒輪加工機床上切出的齒形的一種加工方法，其中，的齒輪加工機床上切出的齒形的一種加工方法，其中，插齒和滾齒是展插齒和滾齒是展成法中最常見的兩種成法中最常見的兩種方法方法。其他如銻齒，。其他如銻齒，冷擠齒珩齒及磨齒。冷擠齒珩齒及磨齒。1）插齒機）插齒機2

19、. 插齒插齒 87級，級，Ra1.6m插插齒齒機機 插齒加工相當于一對無插齒加工相當于一對無嚙合間隙的圓柱齒輪傳動。嚙合間隙的圓柱齒輪傳動。2）插齒切削原理（）插齒切削原理（一對齒輪嚙合一對齒輪嚙合）3）插齒刀）插齒刀 實際上是一個精度很高的圓柱齒輪，周面呈圓錐實際上是一個精度很高的圓柱齒輪，周面呈圓錐形，以形成輪齒形，以形成輪齒刀刃的后角；端刀刃的后角；端面呈凹錐形，以面呈凹錐形，以形成前角。齒頂形成前角。齒頂高比標準圓柱齒高比標準圓柱齒輪大輪大0.25mm，以，以保證插削的圓柱保證插削的圓柱齒輪在嚙合時有齒輪在嚙合時有間隙。間隙。4）切削運動）切削運動：machining movement

20、 插齒加工相當于一對無嚙合間隙的圓柱齒輪傳動，插齒加工相當于一對無嚙合間隙的圓柱齒輪傳動，需需5個運動：個運動：主運動主運動；分齒運動分齒運動；圓周進給運動圓周進給運動；徑向進給運動徑向進給運動；讓刀運動讓刀運動 (relief movement)。4）插齒工作范圍）插齒工作范圍 同一模數(shù)的刀具可以加工同一模數(shù)的刀具可以加工不同齒輪齒數(shù)；不同齒輪齒數(shù)；直齒輪、雙聯(lián)直齒輪、雙聯(lián)齒輪、內齒輪、螺旋齒輪和齒輪、內齒輪、螺旋齒輪和插插削齒條削齒條。 2.滾齒滾齒1）滾齒和滾齒機）滾齒和滾齒機 滾齒在滾齒在滾齒機滾齒機上進行，滾齒屬于展成法，加工精上進行，滾齒屬于展成法，加工精度為：度為：87級，表面級

21、，表面粗糙度粗糙度Ra3.21.6m。滾齒機滾齒機 hobbing 滾刀滾刀 Hob2） 滾齒刀滾齒刀a）外形呈蝸桿狀，實際上是一個齒外形呈蝸桿狀，實際上是一個齒數(shù)很少的螺旋齒輪，多為單線右旋。數(shù)很少的螺旋齒輪，多為單線右旋。b）刀齒的形成刀齒的形成 滾刀圓柱面上開若干條溝槽，以滾刀圓柱面上開若干條溝槽，以形成刀齒并容納切屑。當滾刀的螺旋形成刀齒并容納切屑。當滾刀的螺旋升角升角5時，沿螺旋齒時，沿螺旋齒面法向開槽，當滾刀的面法向開槽，當滾刀的螺旋升角螺旋升角4，帶鋼齒心，帶鋼齒心; m Z315 Z3Z4 Z215 To protect the OD from interfering the

22、neighbor shaft， above checking should be proceeded. 512760306587例例1.車公制三角螺紋。車公制三角螺紋。When turning metric triangle threads， to calculate the relative match gears.試計算配換掛輪（看書）。試計算配換掛輪（看書）。 (自學教材：自學教材：p88p91）例例2. 車模數(shù)螺紋，試計算配換掛輪的齒數(shù)。車模數(shù)螺紋，試計算配換掛輪的齒數(shù)。 請注意普通螺紋、英制螺紋和模數(shù)螺紋的差別，請注意普通螺紋、英制螺紋和模數(shù)螺紋的差別，注意多線螺紋分線。注意多線螺紋

23、分線。防止亂扣問題：防止亂扣問題：1）機床絲杠螺距為工件螺距的整數(shù)倍時，不亂扣；）機床絲杠螺距為工件螺距的整數(shù)倍時，不亂扣；2）當不為整數(shù)倍時，亂扣）當不為整數(shù)倍時，亂扣.用打反車方式避免；用打反車方式避免；3）一旦出現(xiàn)亂扣，需要仔細地重新對刀）一旦出現(xiàn)亂扣，需要仔細地重新對刀. 思考題：用公制車床能否車削某些英制螺紋？思考題：用公制車床能否車削某些英制螺紋？3.3.保證中徑保證中徑To ensure medium diameter 靠多次進切深控制。靠多次進切深控制。To rely on the control of the depth of cut by multi-feed 檢驗方法：螺紋塞規(guī)檢驗方法：螺紋塞規(guī)和環(huán)規(guī)；螺紋千分尺和環(huán)規(guī)；螺紋千分尺. Inspection method：screw g