【導讀】如齒輪、帶輪，傳遞運動與扭矩，如機床主軸；有的用來裝卡工件，如心軸?；ㄦI、鍵槽、橫向孔、溝槽等表面構成。按其結構特點分類有：光軸、階梯軸、空心軸和異形。傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6~IT9。②形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。應限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。而支承軸頸1∶12錐面的接觸率≥70%；表面粗糙度Ra為m；支承軸頸尺寸精度為IT5。該錐孔是用來安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個支承軸頸的。⑷空套齒輪軸頸空套齒輪軸頸對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為mm。不良，當主軸轉速很高時，還會影響齒輪傳動平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。次裝夾中加工這些表面，如圖5-3所示。

　　

【正文】 的位置，作必要的借正，直到所有的加工部位均有加工余量，才將 II 線最終確定下來。 II 線確定之后，即畫出 A面和 C 面的加工線。然后將箱體翻轉 90o， D 面一端置于 3 個千斤頂上，調(diào)整千斤頂，使 II 線與臺面垂直（用大角尺在兩個方向上校正），根據(jù)毛坯的主軸孔并考慮各加工部位在垂直方向的加工余量，按照上述同樣的方法劃出主軸孔的垂直軸線 IIII 作為第 2 校正線（圖 520b），也在 4 個面上均畫出。依據(jù) IIII線畫出 D面加工線。再將箱體翻轉 90o（圖 520c），將 E面一端至于 3個千斤頂上，使 II 線和 IIII 線與臺面垂直。根據(jù)凸臺高度尺寸，先畫出 F 面，然后再畫出 E 面加工線。 圖 520 主軸箱的劃線 加工箱體平面時，按線找正裝夾工件，這樣，就體現(xiàn)了以主軸孔為粗基準。 ② 大批大量生產(chǎn)時，毛坯精度較高，可直接以主軸孔在夾具上定位，采用圖 521 的夾具裝夾。 先將工件放在 5 預支承上，并使箱體側面緊靠支架 4，端面緊靠擋銷 6，進行工件預定位。然后操縱手柄 9，將液壓控制的兩個短軸 7 伸人主軸孔中。每個短軸上有 3 個活動支柱 8，分別頂住主軸孔的毛面，將工件抬起，離開 5 各支承面。這時，主軸孔軸心線與兩短軸軸心線重合，實現(xiàn)了以主軸孔為粗基準定位。為了限制工件繞兩短軸的回轉自由度，在工件抬起后，調(diào)節(jié)兩可調(diào)支承 12，輔以簡單找正，使頂面基本成水平，再用螺桿 11 調(diào)整輔助支承 2，使其與箱體底面接觸。最后操縱手柄 10，將液壓控制的兩個夾緊塊 13插入箱體兩端相應的孔內(nèi)夾緊，即可加工。 ① 單件小批生產(chǎn)用裝配基面做定位基準。圖 519 車床床頭箱單件小批加工孔系時，選擇箱體底面導軌 B、 C 面做定位基準， B、 C 面既是床頭箱的裝配基 準，又是主軸孔的設計基準，并與箱體的兩端面、側面及各主要縱向軸承孔在相互位置上有直接聯(lián)系，故選擇 B、 C 面作定位基準，不僅消除了主軸孔加工時的基準不重合誤差，而且用導軌面 B、 C 定位穩(wěn)定可靠，裝夾誤差較小，加工各孔時，由于箱口朝上，所以更換導向套、安裝調(diào)整刀具、測量孔徑尺寸、觀察加工情況等都很方便。 2）精基準的選擇 箱體加工精基準的選擇也與生產(chǎn)批量大小有關 。 圖 521 以主軸孔為粗基準銑頂面的夾具 5— 支承 2— 輔助支承 4— 支架 6— 擋銷 7— 短軸 8— 活動支柱 10— 操縱手柄 11— 螺桿 12— 可調(diào)支承 13— 夾緊塊 這種定位方式也有它的不足之處。加工箱體中間壁上的孔時，為了提高刀具系統(tǒng)的剛度，應當在箱體內(nèi)部相應的部位設置刀桿的導向支承。由于箱體底部是封閉的，中間支承只能用如圖 5－ 22所示的吊架從箱體頂面的開口處伸人箱體內(nèi)，每加工一件需裝卸一次，吊架與鏜模之間雖有定位銷定位，但吊架剛性差，制造 安裝精度較低，經(jīng)常裝卸也容易產(chǎn)生誤差，且使加工的輔助時間增加，因此這種定位方式只適用于單件小批生產(chǎn)。 圖 5－ 22 吊架式鏜模夾具 圖 5－ 23 箱體以一面兩孔定位 ② 量大時采用一面兩孔作定位基準。大批量生產(chǎn)的主軸箱常以頂面和兩定位銷孔為精基準，如圖 5－ 23 所示。 這種定位方式是加工時箱體口朝下，中間導向支架可固定在夾具上。由于簡化了夾具結構，提高了夾具的剛度，同時工件的裝卸也比較方便，因而提高了孔系的加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。 這種定位方式的不足之處在于定位基準與設計基準不重合，產(chǎn)生了基準不重合誤差。為了保證箱體的加工精度，必須提高作為定位基準的箱體頂面和兩定位銷孔的加工精度。另外，由于箱口朝 下，加工時不便于觀察各表面的加工情況，因此，不能及時發(fā)現(xiàn)毛坯是否有砂眼、氣孔等缺陷，而且加工中不便于測量和調(diào)刀。所以，用箱體頂面和兩定位銷孔作精基準加工時，必須采用定徑刀具（擴孔鉆和絞刀等）。 上述兩種方案的對比分析，僅僅是針對類似床頭箱而言，許多其它形式的箱體，采用一面兩孔的定位方式，上面所提及的問題也不一定存在。實際生產(chǎn)中，一面兩孔的定位方式在各種箱體加工中應用十分廣泛。因為這種定位方式很簡便地限制了工件 6個自由度，定位穩(wěn)定可靠；在一次安裝下，可以加工除定位以外的所有 5 個面上的孔或平面，也可以作為從粗 加工到精加工的大部分工序的定位基準，實現(xiàn) “基準統(tǒng)一 ”；此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形小；易于實現(xiàn)自動定位和自動夾緊。因此，在組合機床與自動線上加工箱體時，多采用這種定位方式。 以上分析可知：箱體精基準的選擇有兩種方案：一是以 3平面為精基準（主要定位基面為裝配基面）；另一是以一面兩孔為精基準。這兩種定位方式各有優(yōu)缺點，實際生產(chǎn)中的選用與生產(chǎn)類型有很大的關系。通常從 “基準統(tǒng)一 ”，中小批生產(chǎn)時，盡可能使定位基準與設計基準重合，即一般選擇設計基準作為統(tǒng)一的定位基準；大批大量生產(chǎn)時，優(yōu)先考慮的是如何穩(wěn) 定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，不過分地強調(diào)基準重合問題，一般多用典型的一面兩孔作為統(tǒng)一的定位基準，由此而引起的基準不重合誤差，可采用適當?shù)墓に嚧胧┤ソ鉀Q 。 第 五 節(jié) 圓柱齒輪 加工 一、 齒輪的技術要求 圓柱齒輪是機械傳動中應用極為廣泛的零件之一，其功用是按規(guī)定的速比傳遞運動和動力。 1 圓柱齒輪的結構特點 齒輪盡管由于它們在機器中的功用不同而設計成不同的形狀和尺寸，但總是可以把它們劃分為齒圈和輪體兩個部分。常見的圓柱齒輪有以下幾類 (圖 615)：盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條 (即齒圈半徑無限 大的圓拄齒輪 )。其中盤類齒輪應用最廣。 一個圓柱齒輪可以有一個或多個齒圈。普通的單齒圈齒輪工藝性好；而雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪 的小齒圈往往會受到臺肩的影響，限制了某些加工方法的使用，一般只能采用插齒。如果齒 輪精度要求高，需要剃齒或磨齒時，通常將多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結構。 2 圓柱齒輪的精度要求 齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的使用條件，對齒輪傳動提出以下幾方面的要求： ⑴運動精度 要求齒輪能準確地傳遞運動，傳動比恒定，即要求齒輪在一轉中，轉角誤差不超過 一定范圍。 ⑵工作平穩(wěn)性 要求齒輪傳遞運動平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉動時瞬時速比的 變化要小，也就是要限制短周期內(nèi)的轉角誤差。 圖 5－ 24 圓柱齒輪的結構形式 ⑶接觸精度 齒輪在傳遞動力時，為了不致因載荷分布不均勻使接觸應力過大，引起齒面過早磨損，這就要求齒輪工作時齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置。 ⑷齒側間隙 要求齒輪傳動時，非工作齒面間留有一定間隙，以儲存潤滑油，補償因溫度、彈性變形 所引起的尺寸變化和加工、裝配時的一些誤差。 二、 齒輪的材料、熱處理和毛坯 ⑴材料的選擇 齒輪應按照使用的 工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對齒輪的加工性能和使用 壽命都有直接的影響。 一般齒輪選用中碳鋼 (如 45 鋼 )和低、中碳合金鋼，如 20Cr、 40Cr、 20CrMnTi等。 要求較高的重要齒輪可選用 38CrMoAlA氮化鋼，非傳力齒輪也可以用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。 ⑵齒輪的熱處理 齒輪加工中根據(jù)不同的目的，安排兩種熱處理工序： 1）毛坯熱處理：在齒坯加工前后安排預先熱處理正火或調(diào)質(zhì)，其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應力、改善材料的可切削性和提高綜合力學性能。 2）齒面熱處理：齒形加工后，為提高 齒面的硬度和耐磨性，常進行滲碳淬火、高頻感應加熱淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序。 (3)齒輪毛坯 齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結構簡單且對強度要求低 的齒輪。當齒輪要求強度高、耐磨和耐沖擊時，多用鍛件，直徑大于 400～ 600mm 的齒輪，常用鑄造毛坯。為了減少機械加工量，對大尺寸、低精度齒輪，可以直接鑄出輪齒；對于小尺寸、形狀復雜的齒輪，可用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯，以提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約原材料。 三、 齒坯的機械加工 1 齒坯加 工方案的選擇 對于軸齒輪和套筒齒輪的齒坯，其加工過程和一般軸、套基本相似，現(xiàn)主要討論盤類齒輪齒坯的加工過程。 齒坯的加工工藝方案主要取決于齒輪的輪體結構和生產(chǎn)類型。 ⑴大批大量生產(chǎn)的齒坯加工 大批大量加工中等尺寸齒坯時，青年工人多采用“鉆一拉一多刀車”的工藝方案： 1）以毛坯外圓及端面定位進行鉆孔或擴孔； 2）拉孔； 3）以孔定位在多刀半自動車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。 這種工藝方案由于采用高效機床可以組成流水線或自動線，所以生產(chǎn)效率高。 ⑵成批生產(chǎn)的齒坯 加工 成批生產(chǎn)齒坯時，常采用“車一拉一車”的工藝方案： 1）以齒坯外圓或輪毅定位，精車外圓、端面和內(nèi)孔； 2）以端面支承拉孔 (或花鍵孔 )； 3）以孔定位精車外圓及端面等。 這種方案可由臥式車床或轉塔車床及拉床實現(xiàn)。它的特點是加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。當齒坯孔有臺階或端面有槽時，可以充分利用轉塔車床上的多刀來進行多工位加工，在轉塔車床上一次完成齒坯的加工。 四、 齒形的加工方法 齒形加工是整個齒輪加工的關鍵。按照加工原理，齒形加工可分為成形法和展成法兩種。 指狀銑刀銑齒、盤形銑刀銑齒、齒輪拉刀拉內(nèi)齒輪等是 成形法加工齒形的例子，而滾齒、剃 齒、插齒等是展成法加工齒形的例子。現(xiàn)介紹幾種用展成法加工齒形的加工方法。 1 滾齒 ⑴滾齒特點 滾齒是齒形加工中生產(chǎn)率較高，應用最廣的一種加工方法。而且滾齒加工通用性好，可 加工圓柱齒輪、蝸輪等，亦可加工漸開線齒形、圓弧齒形、擺線齒形等。滾齒既可加工小模 數(shù)、小直徑齒輪，又可加工大模數(shù)、大直徑齒輪，加工斜齒也很方便。 滾齒可直接加工 9～ 8 級精度齒輪，也可作為 7級精度以上齒輪的粗加工和半精加工。滾齒可以獲得較高的運動精度。因滾齒時齒面是由滾刀的刀齒包絡而成，參加切削的刀齒數(shù)有 限，故齒面的表面粗糙度值較大。為提高加工精度和齒面質(zhì)量，宜將粗、精滾齒分開。 ⑵滾齒加工質(zhì)量分析 1）影響傳動準確性的加工誤差分析 影響傳動準確性的主要原因是，在加工中滾刀和被加工齒輪的相對位置和相對運動發(fā)生 了變化。相對位置的變化 (幾何偏心 )產(chǎn)生齒輪徑向誤差，它以齒圈徑向跳動 Δ Fr 來評定；相對運動的變化 (運動偏心 )產(chǎn)生齒輪切向誤差，它以公法線長度變動 Δ Fw 來評定?，F(xiàn)分別加以討論： ①齒輪的徑向誤差。齒輪的徑向誤差是指滾齒時，由于齒坯的回轉軸線與齒輪工作時的回轉軸線不重合 (出現(xiàn)幾何偏心 )，使所切齒輪的輪 齒發(fā)生徑向位移而引起的齒距累積誤差 (圖616)。從圖 632 可以看出， O為切齒時的齒坯回轉中心， O′ 為齒坯基準孔的幾何中心 (即齒輪工作時的回轉中心 )。滾齒時，齒輪的基圓中心與工作臺的回轉中心重合于 O，這 樣切出的各齒形相對基圓中心 O分布是均勻的（如 圖中實線圓上的 P1＝ P2），但齒輪工作時是繞基準孔中心 O′轉動的 (假定安裝時無偏心 )，這時各齒形相對分度圓心 O′分布不均勻了 (如圖中雙點劃線圓上的P1′≠ P2′ )。顯然這種齒距的變化是由于幾何偏心使齒廓徑向位移引起的，故又稱為齒輪的徑向誤差。 圖 5－ 25 幾何偏心引起的徑向誤差 r 一滾齒時的分度圓半徑 r 一以 孔軸心 O′ 為旋轉中心時，齒圈的分度圓半徑 ②齒輪的切向誤差： 齒輪的切向誤差是指：滾齒時因滾齒機分齒傳動鏈誤差，引起瞬時傳動比產(chǎn)生不穩(wěn)定，使機床工作臺不等速旋轉，工件回轉時快時慢，所切齒輪的輪齒沿切向發(fā)生位移所引起的齒距累積誤差。如圖 617 所示。 由圖 617可以看出，當輪齒出現(xiàn)切向位移時，圖中每隔一齒所測公法線的長度是不等的。如 8 齒間的公法線長度明顯大于 6 齒間的公法線長度。據(jù)此可以看出，通過公法線長度變動 Δ Fw 可以反映出齒輪齒距累積誤差 (切向部分 )，因此在生產(chǎn)中公法線長度變動可以作為評定齒輪傳遞運動準確性的指標之一。 機床工作臺的回轉誤差，主要取決于分齒傳 動鏈的傳動誤差。在分齒傳動鏈的各傳動元 件中，影響傳動誤差的最主要環(huán)節(jié)是工作臺下面的分度蝸輪。分度蝸輪在制造和安裝中產(chǎn)生 的齒距累積誤差，使工作臺回轉時發(fā)生轉角誤差，這些誤差將直接地復映給齒坯使其產(chǎn)生齒 距累積誤差。 影響傳動誤差的另一重要環(huán)節(jié)是分齒掛輪，分齒掛輪的制造和安裝誤差，也會以較大的比例傳遞到工作臺上。 為了減少齒輪的切向誤差，主要應提高機床分度蝸輪的制造和安裝精度。對高精度滾齒 機還可通過校正裝置去補償蝸輪的分度誤差，使被加工齒輪獲得較高的加工精度 ⑵影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分折 影響齒輪 工作平穩(wěn)性的主要誤差是齒形誤差、基節(jié)偏差等。 1）齒形誤差 圖 5－ 26 齒輪的切向誤差 ① 滾齒后常見的齒形誤差，如圖 5－ 27 所示。其中齒面出棱、齒形不對稱和根