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        花鍵齒輪軸的加工工藝及功能用途研究

        2013-04-06 21:22:59
        時代農(nóng)機 2013年3期
        關(guān)鍵詞:粗車齒輪軸花鍵

        姜 超

        (齊齊哈爾二機床(集團)有限責(zé)任公司設(shè)計研究院,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

        花鍵齒輪軸作為生產(chǎn)工作中比較常見的軸類之一,它具有較大的傳動力,在機械中起到傳遞和控制的作用,由于它的傳遞性能好,在運作中可以減小能量的損失帶來由電機傳動出能量的最初效果,所以它被廣泛用于機械傳動中的一級傳動,由花鍵齒輪軸來控制能量變換的,顯而易見它充分體現(xiàn)出了自己的著實作用。

        1 花鍵和齒輪的論述

        1.1 花鍵的功能特點

        (1)花鍵的聯(lián)接?;ㄦI聯(lián)接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。內(nèi)、外花鍵均為多齒零件,在內(nèi)圓柱表面上的花鍵為內(nèi)花鍵,在外圓柱表面上的花鍵為外花鍵。顯然,花鍵聯(lián)接是平鍵聯(lián)接在數(shù)目上的發(fā)展。

        (2)花鍵使用特點。由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同,與平鍵聯(lián)接比較,花鍵聯(lián)接在強度、工藝和使用方面有下列特點:①因為在軸上與轂孔上直接而均勻地制出較多的齒與槽,故聯(lián)接受力較為均勻;②因槽較淺,齒根處應(yīng)力集中較小,軸與轂的強度削弱較少;③齒數(shù)較多,總接觸面積較大,因而可承受較大的載荷;④軸上零件與軸的對中性好,這對高速及精密機器很重要;⑤導(dǎo)向性好,這對動聯(lián)接很重要;⑥可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量;⑦制造工藝較復(fù)雜,有時需要專門設(shè)備,成本較高。

        (3)適用場合。花鍵的定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大或經(jīng)?;频穆?lián)接。

        (4)花鍵連接的分類及特點。花鍵聯(lián)接按齒形的不同,可分為矩形花鍵漸開線花鍵和三角形花鍵三類,這三類花鍵均已標(biāo)準(zhǔn)化。

        (5)鍵連接特點。鍵連接具有以下特點:①齒較多、工作面積大、承載能力較高;②鍵均勻分布,各鍵齒受力較均勻;③齒槽線、齒根應(yīng)力集中小,對軸的強度削弱減少;④軸上零件對中性好;⑤導(dǎo)向性較好;⑥加工需專用設(shè)備、制造成本高。

        1.2 齒輪的作用和種類

        (1)齒輪作用。齒輪是由很多齒芽組成的,它具有良好的嚙合性。它通過主齒與副齒及其他齒輪的嚙合配合來改變機械的轉(zhuǎn)速和運動方向,因為齒輪與齒輪嚙合時齒芽接觸次數(shù)頻繁、接觸面積大而密集、且齒輪嚙合的深呈嚴(yán)密交叉狀,所以它在轉(zhuǎn)動中可以非常好地控制能量的進出以至達到能量損失的最低效果。

        (2)齒輪種類。齒輪按齒廓曲線可分為漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪等。按外形可分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿-蝸輪等;按輪齒所在的表面可分為外齒輪和內(nèi)齒輪;按齒線形狀可分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪等。按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。

        2 花鍵齒輪軸的加工步驟

        花鍵齒輪軸的加工步驟:①花鍵齒輪軸零件圖樣分析;②毛坯選擇;③確定定位基準(zhǔn);④劃分階段;⑤確定主要表面的加工方法;⑥熱處理工序安排;⑦加工尺寸和切削用量;⑧選擇加工路線流程;⑨擬定工藝過程。

        3 加工工藝的制定與加工過程分析

        通過實際生產(chǎn)加工,從中得到了經(jīng)驗,掌握了花鍵齒輪軸的加工方案。首先,車削階段由C630臥式車床加工。粗車較大毛坯件一般采用吊夾的方式打中心孔,將工件夾端用三爪卡盤夾好另一端通過天車將其吊起,先用粉筆在需打中心孔的一段涂抹標(biāo)記下,然后用卡尺三次測量其外圓直徑取中心值的一半,上下兩頭劃中心交叉線,最后用尾座頂尖將手鉆后眼兒頂住鉆工件中心點鉆到旋角尾為止,另一端采用旋夾方式找正的方式打眼兒。粗車各部留量6mm,由于40Cr是高硬度材質(zhì),切削是一定要注意主軸的轉(zhuǎn)速和進給用量,主軸轉(zhuǎn)速不宜太快進給量不宜太大以免出現(xiàn)打刀和悶車的狀況,一般轉(zhuǎn)速調(diào)到80r/min,吃刀量6mm,進給量0.38mm/r即可,由于是鍛件表面十分不光整凹坑較多所以先選用45°車刀慢轉(zhuǎn)粗車扒皮,外圓見光后主軸轉(zhuǎn)速調(diào)到190r/min選用90°車刀正常切削留量至粗車后要求尺寸。粗車后工件需要調(diào)制,調(diào)制過程需要熱處理主要是為了檢測、強化對材料的硬度和物理性能及承受力的大小的檢查。修研中心孔保證工件同軸度,消除中心孔的熱處理變形和氧化皮,提高定位基準(zhǔn)的精度和減小表面的粗糙度,為精磨做準(zhǔn)備,以免兩中心孔不同心而導(dǎo)致工件的偏心帶來的頂尖頂不上、工件磨不圓等嚴(yán)重問題。

        4 結(jié)語

        在花鍵齒輪軸的粗加工過程中首先應(yīng)當(dāng)注意的是毛坯尺寸的選擇以及一定要打好兩端中心孔,其次在半精加工中一定要量好各部位尺寸,留好余量,這對工件的調(diào)制、對工件進行熱處理去除殘余應(yīng)力、選擇正確的熱處理方式以及熱處理之后的磨削都起到?jīng)Q定性作用,如果工件的余量小,那么在淬火后由于物體會發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象所以工件的現(xiàn)尺寸會比實際尺寸小很多,從而就給下一步的磨削帶來困難,導(dǎo)致花鍵回轉(zhuǎn)面部分磨不圓工件達不到工藝要求等等。

        在花鍵和齒輪加工過程一定要細心選好刀具和調(diào)好機床,測量之前先檢查測量工具能否歸零,在加工過程中多用樣板和千分尺等測量工具以免一時疏忽發(fā)生錯誤,最后精加工階段主要是對工件的各個部位進行精確的加工,主要是對留磨部位進一步的精確磨削來達到工藝要求尺寸。

        [1]劉彬.中國機械設(shè)計討會論文集[C].北京:中國社會科學(xué)出版社,1994.

        [2]羅文中.機械加工與工藝研討[C].江蘇:江蘇工程機械出版社,1988.

        [3]王國忠.先進切削加工技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

        [4]張洪亮.機械加工工藝學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994.

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