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固相萃取裝置則在加工同一模數和壓力角的齒輪時

時間:2020-04-18     瀏覽:28

成形,而后一種是利用刀具將齒輪齒 槽的金屬去掉而成形,固相萃取裝置其詳細研究屬 于機械制造工藝學課程,這里僅結合 漸開線齒廓嚙合原理來討論其切削加 工方法。加工過程關鍵的問題是:保 證齒形準確和分齒均勻。切削加工方 法又可分為仿形法和范成法(展成法) 兩種。 #" 仿形法 仿形法就是利用與被加工齒輪的 齒槽形狀相同的刀具來加工齒輪,在 刀具的軸向剖面內,刀刃的形狀與齒 槽的形狀相同,且在加工過程中,刀具 是一個齒槽一個齒槽地切削。仿形法加工所用的刀具有:圓盤銑刀(圖 !"#$)、指 狀銑刀(圖 !"##)。 圖 !"## 指狀銑刀 由漸開線特性可知:漸開線齒廓的形狀取決于基圓的大小,而 !% & "# # ’()! 所以當 "、!一定時,其形狀將隨齒數 # 而變化,齒數不同、齒形不同,那么需切 出精確的齒形,則在加工同一模數和壓力角的齒輪時,應采用與齒數相同的銑 !!"! 漸開線齒輪的加工 $** 刀,這樣一來就需要很多的刀具,在實際中是不可能。實際生產中是對于同一模 數和壓力角的刀具,按被加工齒數分成 ! 組,也就是只準備 ! 把銑刀,每把銑刀 加工一定范圍內的齒數,具體規定見表 "#$,在這范圍



內輪齒的形狀完全相同。 因此仿形法加工缺點是:齒形不準確、分齒不均勻、切削不連續、生產率低、成本 高。優點是可在普通銑床上加工,故只適應小批量或修配齒輪加工。 表 !"# 刀號及其加工齒數的范圍 刀號 % & ’ ( $ " ) ! 加工齒數的范圍 %& * %’ %( * %" %) * &+ &% * &$ &" * ’( ’$ * $( $$ * %’( %’$ 以上 $" 范成法(展成法) 范成法是根據一對齒輪嚙合傳動時,兩輪的齒廓互為共軛曲線的原理來加 工的一種方法。用范成法加工齒輪的齒廓時,常用的刀具有齒輪型刀具(如齒輪 插刀)和齒條型刀具(如齒條插刀和齒輪滾刀等)兩大類: (%)齒輪插刀 圖 "#&’, 所示為用齒輪插刀加工齒輪的情形。齒輪插刀其端面形狀完全與 齒輪相同,為了便于切削將其磨成一定的角度。用齒輪插刀加工齒輪,要求插刀 與齒輪之間的相對轉動與一對齒輪嚙合傳動時一樣。在加工時兩者相對運動 有: 圖 "#&’ 用齒輪插刀加工齒輪 %)范成運動 刀具與齒坯以恒定的傳動比 ! - "刀 "坯 - #坯 #刀 作回轉運動,此傳 動比由機床傳動鏈保證,不存在主動、從動之分。 &)切削運動 插刀沿齒坯寬度方向作往復切削運動。 %)! 第!章 齒輪機構及其設計 !)進給運動 為切出輪齒高度,在切削過程中插刀還應向齒坯中心徑向移 動,直至切出規定齒高。這樣刀具的漸開線齒廓就在輪坯上包絡出與刀具漸開 線齒廓相共軛的漸開線齒廓來(圖 "#$!%)。 ($)齒條插刀 圖 "#$& 所示為用齒條插刀加工齒輪的情形。齒條插刀與齒坯之間的范成 運動即為齒條與齒輪嚙合傳動一樣,其刀具移動速度 !刀 ’ "坯!坯 ’ #$坯!坯 $ ,其 切齒原理與齒輪插刀加工原理一樣。用插刀加工出來的齒輪齒廓是插刀刃在各 個位置的包絡線。 圖 "#$& 用齒條插刀加工齒輪 不論用齒輪插刀還是齒條插刀加工齒輪,其切削都是不連續的,故生產率較 低。但插齒加工齒輪時可加工內齒輪。為了提高生產率,在生產中更廣泛地采 用齒輪滾刀來加工齒輪。 (!)齒輪滾刀 圖 "#$( 所示為用齒輪滾刀加工齒輪的情形。齒輪滾刀加工齒輪的特點是 刀具是一把滾刀,好像一個螺旋桿,但在其軸向剖面的齒形與齒條齒形一樣,滾 刀轉動時就相當于這個齒條作連續軸向移動,因此用齒輪滾刀加工齒輪的原理 與用齒條插刀加工齒輪的原理基本相同,不過這時齒條插刀的切削運動和范成 運動已為滾刀刀刃的螺旋運動所代替,同時滾刀又沿齒坯軸向作緩慢的移動。 由于范成法加工齒輪是利用齒輪嚙合原理,故可以用一把刀具加工出同一 模數和壓力角而不同齒數的齒輪,而不會產生齒形誤差。 (&)用標準齒條形刀具加工標準齒輪 不管用插刀還是滾刀加工時,刀具齒廓形狀(圖 "#$"% 所示)與輪齒的形狀 (圖 "#$") 所示)相同點是齒頂線以下部分完全一樣,不同點是刀具的齒頂線較 齒輪的齒頂多了一段 %!# 的距離,%!# 的作用是加工出齒根過度圓弧以形成頂 !!"! 漸開線齒輪的加工 ,+* 圖 !"#$ 用齒輪滾刀加工齒輪 圖 !"#! 標準齒條形刀具 隙。另外用范成法加工時,若要求刀具的分度線(或分度圓)剛好與齒坯的分度 圓相切,則這樣切出的齒輪分度圓齒厚與齒槽寬相等即為標準齒輪。 ’&% 第!章 齒輪機構及其設計 !"!"# 漸開線齒廓的根切與最小齒數 !" 漸開線齒廓的根切現象 用范成法加工齒輪時,有時會出現刀刃的頂部切入了輪齒的根部,而把齒根 圖 !"#$ 輪齒的根切現象 切去了一部分,破壞了漸開線齒廓,這種現象稱為輪齒 的根切現象(圖 !"#$ 所示)。產生根切的齒廓將使輪 齒的彎曲強度大大地降低,重合度也降低,對傳動平穩 性很不利,因此必須力求避免這種現象。 #" 產生根切的原因 圖 !"#% 輪齒根切的過程 圖 !"#% 

為用齒條插刀加工標準齒輪的情況,齒條 插刀的分度線與輪坯的分度圓相切于 ! 點,而刀具的 齒頂線與嚙合線的交點已經超過嚙合極限點 "& ,圖中 #& 點為被切齒坯齒頂圓與嚙合線的交點。由范成法加工原理可知,刀具將從位 置 &(#& 點)開始,切制齒廓的漸開線部分,而刀具行至位置 # 時,齒廓的漸開線 已全部切出,這一切削過程刀具頂部沒有切入輪坯的齒根漸開線齒廓。如果刀 具頂線恰好通過 "& 點,則當范成運動繼續進行時,該刀刃即與被切齒于該點脫 離而不發生根切。但現在由于刀頂線超過 "& 點,與嚙合線交于點 #刀 ,所以范 成運動繼續進行時,刀具還要進行切削。設輪坯由位置 # 轉過一角度! 時,刀 具相對地由位置 # 移到位置 ’,刀刃齒廓上點 "& 到達點 $,其直線齒廓與嚙合 線相交于點 %。這時齒條插刀將已切好的輪齒根部的漸開線再次切掉(圖中陰 影部分),而出現根切。從上面分析可得:用范成法加工齒輪時,如果刀具的齒頂 線或齒頂圓(齒輪插刀)超過了嚙合極限點"& ,則被切齒輪必然會發生根切現 !!"! 漸開線齒輪的加工 &%& 象。 !" 漸開線標準齒輪不發生根切的條件及最少齒數 由上分析可知,要避免根切應使刀具齒頂線不超過嚙合極限點 !! ,當用標 準齒條插刀切削齒輪時,刀具的分度線必須與被切齒輪的分度圓相切,即刀具齒 頂線位置一定,因而要使刀具齒頂線不超過嚙合極限點 !! 點就得設法改變嚙 合極限點 !! 的位置。而由圖 "#$% 可看出嚙合極限點 !! 點的位置與被切齒輪 的基圓半徑 "& 的大小有關,"& 愈小 !! 點愈接近節點 #,也就使產生根切的可能 性愈大。又因 "& ’ $% $ ()*!,而被切齒輪的模數和壓力角均與刀具相同,所以產 生根切與否就取決于被切齒輪齒數的多少,齒數愈少就愈容易產生根切。因此, 為了不發生根切,則齒輪齒數 % 不得少于某一最少限度,即所謂最少齒數。如圖 "#+, 所示,要不產生根切,則應使 圖 "#$% 嚙合極限點 ! 與基圓半徑的關系 圖 "#+, 不發生根切的條件 #&!#!! 在!#’! !! 中 #!! ’ "*-.!’ $% $ *-.! 又從!&&/ # 中可得 #& ’ (0 *-.!’ ("0 $ *-.! 所以 ("0 $ *-.!!$%*-.! $ ,%# $("0 *-.$! !1$ 第!章 齒輪機構及其設計 !!"# $ %"!& ’"#%! (()%*) 當!$ %+,、"!& $ -,則 !!"# $ -*,即標準齒輪不發生根切現象的最少齒數為 -*。 !!"# 漸開線變位齒輪 !"#"$ 齒輪變位修正問題的提出 標準齒輪傳動雖有許多優點,也得到廣泛應用,但隨著生產的發展,各種機 械對齒輪傳動性能提出了更高的要求,這時標準齒輪也就暴露出一些缺點: (-)必須使齒輪的齒數 ! 大于不產生根切的最少齒數 !!"# ,從而限制了齒輪 機構不能更緊湊; (%)必須使實際中心距 #. 等于標準中心距 #,若實際中心距 #. 大于標準中 心距 #,則齒側間隙增大傳動不平穩,若實際中心距 #. 小于標準中心距 #,則根本 無法安裝; (/)由于小齒輪基圓半徑 $0- 小于大齒輪基圓半徑 $0% ,則小齒輪齒根厚度較 薄,且小齒輪嚙合次數又多,所以小齒輪強度低于大齒輪強度。 為克服上述缺點,便提出了對齒輪進行變位修正的加工方法。 !"#"% 變位原理及變位齒輪的種類 $" 變位原理 變位原理是從被加工齒輪的齒數 ! 小于不產生根切的最少齒數 !!"# ,而又要 求不產生根切的情況下提出來的。由以上分析可知,產生根切的原因是刀具齒 頂線超過了嚙合極限點 %- 造成,為了避免根切,則應使刀具相對加工標準齒輪 時的位置,遠離工件轉動中心平行移動,以使刀具齒頂線不超過嚙合極限點 %- , 刀具的這種移動過程稱為變位,而由此加工出來的齒輪稱為變位齒輪。 %" 變位齒輪的種類 圖 ()/-& 所示,刀具的虛線位置為加工標準齒輪的位置,這時被加工齒輪的 齒數 ! 小于不產生根切的最少齒數 !!"# ,故產生根切;現將刀具遠離工件轉動中 心移到實線位置,此時刀具齒頂線沒有超過 %- 點,故不產生根切,這時與輪坯 分度圓相切的已不是刀具的分度線,而是一條與其平行的節線。 相對加工標準齒輪時的位置刀具所移動的距離稱為變位量 &’,其中 & 稱為 變位系數,規定刀具遠離輪坯中心的移動稱為正變位,其變位系數 & 為正值,所 加工出來的齒輪稱為正變位齒輪;刀具接近輪坯中心的移動稱為負變位,其變位 !!"# 漸開線變位齒輪 -1/ 系數 ! 為負值,所加工出來的齒輪稱為負變位齒輪。 圖 !"#$ 齒輪的變位修正 


由于刀具上與分度線平行的任一條節線上的齒距 "、模數 #、刀具角!均相 等,故變位齒輪的 "、#、!也與刀具的一樣,因此刀具變位后,其齒輪的分度圓直 徑 $、基圓直徑 $% 也就不變。由此可知變位齒輪和標準齒輪的齒廓曲線為同一 基圓上的漸開線,只是所截取的部分不同而已(如圖 !"#$% 所示)。而不同部位 的漸開線的曲率半徑不同,故有可能利用變位齒輪來改善齒輪的傳動質量。但 變位齒輪的齒厚、齒槽寬、齒頂高和齒根高相對標準齒輪均有所改變。 !!" 被切齒輪剛好無根切時的刀具最小變位系數 !#$% 最小變位系數 !&’( 的大小可由刀具齒頂線剛好通過 %$ 點這一條件求出。 如圖 !"#$ 所示不發生根切的條件是 &!) # * !#"%$ ’ 而 %$ ’ + (%$ ,’(!+ ),’(!,’(!+ #* - ,’(-! &!) # * !#"#* - ,’(-! 所以 !#&!) * *- ,’(-! 而由 *&’( + -&!) ,’(-! 得 !#&!) * *&!) *&’( + &!) ( *&’( * *) *&’( 所以 !&’( + &!) ( *&’( * *) *&’( (!"-.) $./ 第!章 齒輪機構及其設計 其含義:!當加工齒輪 ! ! !"#$ 時,為了避免根切可用上式求出 ""#$ ,如當 ! % &’,#!( % &,則 ""#$ % ) &* ,這說明當加工 ! % &’ 的齒輪時,刀具必須采用正變位,其 最少移動量至少應為 ""#$ $ 才不會產生根切;"當加工 ! % )’ 的齒輪時,此時 ""#$ % + &,這說明當齒輪 ! , !"#$ ,其刀具可相對標準位置靠近工件中心移動也不 會發生根切,即可采用負變位,但負變位其最大移動量不能超過 + ""#$ $,若超

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