工学结合课题直齿圆锥齿轮的铣削

摘 要：直齿圆锥齿轮在精度要求不高和没有专用机床的情况下可以在铣床上用仿形法加工。通过本课题的学习我们能够达到以下目的：1. 了解锥齿轮的特点和计算；2. 了解锥齿轮的装夹和校正方法；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。

关键词：工学；直齿圆锥齿轮；铣削

直齿圆锥齿轮在精度要求不高和没有专用机床的情况下可以在铣床上用仿形法加工。

一、 看图，进行工艺分析

1. 计算直齿圆锥齿轮各部尺寸时，以大端模数为依据。

2. 当轴交角为90°时，各部尺寸名称、代号和主要尺寸计算。

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=mz；齿顶圆直径da=d+2hacosδ=m（z+2cosδ）；齿根圆直径df=d-2hfcosδ=m（z-2.4cosδ）；齿顶角tanθa=2sinδ/z；齿根角θftanθf=2.4sinδ/z；分度圆齿厚S=mл/2；分度圆锥角δ1=90°-δ2tanδ2=z2/z1；顶锥角δaδa1=δ+θaδa2=δ2+θa；根锥角δfδf1=δ1-θfδf2=δ2-θf；齿宽b=0.3R；锥长R=d/2sinδ

3. 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锥距与齿宽之比。铣刀端面上印有“伞形”字标记，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。按图所示直尺圆锥齿轮的参数和以上两点选择原则即应选择2#铣刀，范围17-20齿。

4. 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。

5. 直齿锥齿轮的铣削方法。

铣削方法主要形式有两种：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，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。

（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=40z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，调整工作台使铣刀廓形的中心对准α点，则中心对好。

二、 加工步骤

1. 材料是20CrMnTi。

2. 直齿圆锥齿轮车坯检测达图方能铣削。

3. 选择X6132卧式铣床，安装FW250型分度头，并安装铣齿工装。

4. 直齿圆锥齿轮齿坯安装，对正。

5. 分度和拨叉调整：根据图纸的齿轮参数，Z=18齿，进行计算，选择第二面分度盘和54的孔圈数，安装调整及分度叉包容13个孔，而后紧固。

6. 铣削安装角度调整，一般根据根锥角减少2°～4°调整，或根据刀具铲磨的形状肥瘦而定。刀具肥减少的度数多，反之少，即：安装角为49°。

7. 划直齿圆锥齿轮的中心线。用高度尺或画针沿工作台平移在锥面上画一条水平线而后转动18°，将高度尺在对面用相同的方法再画一条水平线，得到两条线的交点a，再将分度头转动90°，a点处于最高点，待铣刀对中心使用。

8. 刀具安装：根据实物直齿锥齿轮的大端齿形与刀齿形状啮合目测形状一样，而且有1～1.5的隙间深转下序精刨时有足够的余量。安装时注意直锥齿轮铣刀的径向跳动和端面跳动，一定要达到要求。在根据第7点内容的a点，进行对刀，对中心。

9. 根据锥齿轮大端顶点，铣削对刀，升降调整，按h=2.2m进刀，纵向走刀铣削，铣完两槽后进行测量。

分度圆齿厚测量：分度圆弦齿厚s-=m×Z×sin90°Z；分度圆弦齿高ha=m×[1+Zz×（1-cos90°Z）]式中m——模数、毫米Z——加工齿轮齿数，也可以查表得，当尺寸未达要求，齿形角α=20°时，可按ΔS-=1.37（S-实-S-）补充进刀调整尺寸至达图要求。再转动180°进行纵向铣削，铣削完成后进行齿槽对中心测量，方法是用两根直径合适的量棒进行对中心测量，两量棒的中心，交于一点为合格，反之为不合格，调整量为两棒中心偏移量的1/2，直至中心合格。

10. 铣削用量选择n=118转/分～95转/分f=118 mm/分～95 mm/分。

11. 铣削加工当中心和齿厚调整合格后依次将齿形铣削达图纸要求。

12. 去毛刺。

13. 检验。

三、 废品分析和预防措施

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. 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齒圈径向圆跳动超差：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。

作者简介：

宣莉，四川省成都市，成都市机械高级技工学校。endprint