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+2ha cosδ=m(z+2cosδ)齿根圆直径 df da =d-2hf cosδ=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°-δ2 tanδ2 =z2/z1顶锥角 δa δa1 =δ+θa δa2 =δ2+θa根锥角 δf δf1 =δ1 -θf δf2 =δ2 -θf齿宽 b b=0.3R锥 RR= =d/2sinδ2m21z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bR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bR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= 8cos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 δ f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°-δ f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 δ f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 15-3c1、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z402、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Rmb2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′810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sahs按下式计算ah=mzvsinsvZ90=m[1+ (1-cos )]2zvZ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a sah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 Rb小端齿厚 si=小端齿高 ai= 图 15-1-13 锥齿轮大端齿圈h跳式中 m：大端模数 动误差测量示意图 ：大端弦齿厚s：大端弦齿高ahR：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=3 z=25 α=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 26 常用工具 自定7 分度头 125 18 高度尺 300 19 锥齿轮铣刀 m3 G# 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 4.7-0.08-0.1625 每齿超差扣 1 分2齿厚变动量0.0112 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8cosz452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z4025130818 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6 铣刀选择 4 正确7齿面粗糙度Ra3.2um8 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= = = =0.42Rmb204.5318.6（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。