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數控電火花证券配资加工直齒錐齒輪技術及機床

日期:2018-05-11點擊數:110贊數:0

齒輪是機械鍊傳动中的重要組成。錐齒輪傳动常用于傳遞兩相交軸間的運动和动力。根據輪齒方向和分度圓母線方向的相互關系,可分为直齒、斜齒和曲線齒錐齒輪傳动。直齒錐型傘齒輪,廣泛为汽車、摩托車、拖拉機、礦山機械、印刷機械、工程機械等行业使用。近兩年汽車工业迅猛發展,汽車制造业和零部件生産企业在汽車工业迅猛發展的帶动下,進入了 的發展時期,直齒錐形傘齒輪市場潛力巨大。由于錐齒輪加工較为困難,不易獲得高的精度,因此在傳动中會産生較大的振动和噪聲。
“齒輪一小步,中國一大步。”我國重大裝備的动力裝置制造技術一直受制于人的根本原因之一 在于齒輪制造工藝落後。大規格、高精度錐齒輪主要應用于大型船舶、機車、礦山冶金、能源開采和國防軍工裝備,是先進动力裝置核心部件,長期以来,其加工技術和加工裝備一直为西方發达 壟斷。此前我國每年高精度大規格齒輪進口需花费2-3億美元,單价超過30萬元,价格昂貴,且供貨周期長,制約了我國裝備制造业的發展。
1、齒輪加工機床
目前加工直齒錐齒輪主要有以下幾種方式:直齒錐齒輪刨齒機;雙刀盤直齒錐齒輪銑齒機;直齒錐齒輪拉銑機;一般要求的直齒錐齒輪也可以用普通銑床配合分度頭按展成法加工。
直齒錐齒輪刨齒機是以成對刨齒刀按展成法粗、精加工直齒錐齒輪的機床。
    雙刀盤直齒錐齒輪銑齒機使用兩把刀齒交錯的銑刀盤,按展成法銑削同一齒槽中的左右兩齒面。由于銑刀盤與工件無齒長方向的相對運动,銑出的齒槽底部呈圓弧形,切加工模數和齒寬均受到限制。
    直齒錐齒輪拉銑機是在一把大直徑的拉銑刀盤的一轉中,從實體輪坯上用成形法切出一個齒槽的機床。由于刀具複雜,价格昂貴,而且每種工件都需要专用刀盤,隻适用于大批大量生産。
    準漸開線齒錐齒輪銑齒機用錐度滾刀,按展成法連續分度切齒的機床。切齒時,錐度滾刀首先以大端切削,然後以它較小直徑的一端切削,为保证整個切削過程中切削速度一致,機床靠無級變速裝置控制滾刀轉速,在切齒時,搖台、滾刀和工件均作連續旋轉運动,加工一個工件,搖台往複一次。搖台和工件的旋轉通過差动機構産生展成運动,使工件獲得沿齒長为等高的齒形曲線。
以上为用機械刀具逐層去處材料达到精度要求的加工方法。因用刀具切削,加工時材料硬度不宜過大即不能加工淬硬材料;難切削材料(如不鏽鋼、钛合金等)也是目前生産中的難題。并且由于存在機械震动,一次加工直齒錐齒輪精度較難提高。精密直齒齒輪錐齒輪還需要粗加工後淬火再经磨齒。大型刨齒機較難制造,目前還需依賴進口。

表1  直齒錐齒輪刨齒機精度參數

主要參數内容

國際先進

國内先進

國内一般

國内落後

評定方法及說明

加工精度

 

 

 

 

參照JB4176-86

精度

6

6

7

8

 

表面粗糙度

Ra/μm

1.6

1.6

3.2

3.2

 

數控系統

 

噪聲/dBA

≤80

80~83

83~85

85

 

2.一種用電火花证券配资加工直齒錐齒輪的专利技術和機床(發明专利号:200810123589.9)
(1)數控電火花证券配资加工(WEDM)加工直齒錐齒輪方法是一種非接觸、宏觀加工力很小的加工方式。证券配资加工它主要用于加工各種形狀複雜和精密細小的工件,例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定闆、卸料闆等,成形刀具、樣闆、電火花成型加工用的金屬電極,各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等,具有加工餘量小、加工精度高、生産周期短、制造成本低等突出優點,已在生産中獲得廣泛的應用,目前國内外的電火花证券配资機床已占電加工機床總數的60%以上
    (2)根據電極絲的運行速度不同,電火花证券配资機床通常分为兩類,一類是高速走絲電火花证券配资機床(HS-WEDM),其電極絲作高速往複運动,一般走絲速度为8~12m/s,電極絲可重複使用,加工速度較高,但快速走絲容易造成電極絲抖动和換向時産生條紋,使加工質量下降,是我國生産和使用的主要機種,也是我國 的電火花证券配资加工模式。目前在快走絲機床基礎上,采用多次切割技術和配合變頻器在相應電加工參數時改變走絲速度,有效提高高速走絲電火花证券配资機床的加工表面質量和加工精度成为一種新型的中走絲機床,其加工精度可达0.006mm,表面質量可达Ra1.0μm;另一類是低速走絲電火花证券配资機床(LS-WEDM),其電極絲作低速單向運动,一般走絲速度低于0.2m/s,電極絲放電後不再使用,工作平穩、均勻、抖动小,加工表面質量可达Ra0.2μm,加工精度可达0.002mm。
(3)電火花证券配资加工直齒錐齒輪機床的基本結構和機床參數。首先将機械加工齒輪毛坯安裝在數控轉台回轉中心。傾斜調整回轉中心軸(大型機床調整絲線),使絲線與數控轉台軸線夾角为直齒錐齒輪錐度角。調整絲線位置,使絲線(钼絲或銅絲)一端以直齒錐齒輪的 为定點(即錐齒輪回轉球心),另一端以直齒錐齒輪齒面大端上基圓为進給基點,这時絲線在兩水咀間跨度为直齒錐齒輪回轉球心半徑,啟动伺服電機将回轉台和絲線進給絲杠鎖定。
啟动數控系統,使數控轉台轉动角度與直齒錐齒輪齒面大端絲線進退,按直齒錐齒輪設計當量模數編制程序執行旋轉與進退聯动。當電極絲處在齒頂時,數控轉台轉动,電極絲線不动,这是加工出的軌迹是直齒錐齒輪的齒頂;轉過齒頂圓心角後,大端處電極絲線随工件轉动進行相應進給即加工齒型部分,當到达齒根時電極絲線停止進給,工件繼續轉动,此時加工的是齒根部分;當轉過齒根圓心角時電極絲線回退加工同齒的另半個齒型,到达齒頂時完成一個齒的加工。接着依次加工出全部齒。
在數控系統的控制下電極絲線按大端當量齒輪的标準漸開線生成齒型。絲線经高頻放電産生電火花蝕除工件生成縫隙,加工出标準直齒錐齒輪。當絲線與數控轉台中心線平行即夾角为0°時,電極絲線沿齒輪中心方向平行進退,數控合成加工出的齒輪为标準直齒輪。本機床均可精密加工回轉類零件的齒部,如精密分度齒盤、高速鋼圓鋸片的齒部等盤類零件的齒部加工。
該機床控制部分由電腦編程軟件完成繪圖并生成程序代碼指令,由驅动模塊、高頻功放和絲線控制系統組成一體化。機床由數控可傾斜精密回轉台、收放絲機構、絲架進給和升降工作台、切割液供給回收過濾系統幾部分組成。工作台上安裝精密光栅尺,絲線定位和行程數據直觀顯示。上、下絲架安裝在直線導軌上由電機帶动升降并由光栅尺顯示兩絲架間距離,便于調整兩水咀間跨度。

表2  快(中)走絲機床主要型号和參數

  

加工直徑

加工工件模數範圍

加工模數

工件錐距

工件齒數範圍

加工精度

表面粗糙度

加工效率

主機外型尺寸

淨重

YDK

7760

600

mm

不限

不限

305mm

不限

4

1.0

μm

180

mm2/min

1.4×1.8×1.8m

4T

YDK

77120

1200

mm

不限

不限

605mm

不限

4

1.0

μm

180

mm2/min

2.4×2.6×2.4m

55T

YDK

77200

2000

mm

不限

不限

800mm

不限

4

1.0

μm

180

mm2/min

3.6×2.6×2.6m

8T

YDK

77300

3000

mm

不限

不限

800mm

不限

4

1.0

μm

180

mm2/min

5×3.6×2.6m

9T

YDK

77500

5000

mm

不限

不限

800mm

不限

4

2.5

μm

180

mm2/min

6..5×6×4m

12T


表3  慢走絲機床主要型号和參數

  

加工直徑

加工工件模數範圍

加工模數

工件錐距

工件齒數範圍

加工精度

表面粗糙度

加工效率

主機外型尺寸

淨重

YDK

7660

600

mm

不限

不限

200mm

不限

4

0.2

μm

300

mm2/min

1.4×1.8×1.8m

4T

YDK

76120

1200

mm

不限

不限

200mm

不限

4

0.2

μm

300

mm2/min

2.4×2.6×2.4m

55T

(4)采用電火花证券配资加工直齒錐齒輪的方法由于沒有宏觀切削力,與現有機械刀具切削相比,具有以下優勢:1、加工時工件無受力變形,在數控指令控制下,加工精度高,齒部为标準漸開線或函數曲線,表面粗糙度好,可微觀進給1μm并可多次切割。加工精度可达2μm,表面粗糙度 可达0.5μm。精密機床可采用慢走絲結構,較高加工要求零件采用中走絲或快走絲結構,具體參見表2、表3。2、針對高強度、高韌性、高硬度等機械方式難加工材料,電火花证券配资加工(WEDM)尤顯其強大優勢。傳統機械加工金屬齒輪为了达到高精度,高壽命的要求,需先初加工出齒廓留有一定餘量,经淬火再磨削方能滿足要求。電火花证券配资加工(WEDM)可直接加工淬火材料。遇到“不鏽鋼”、“钛合金”、硬質合金鋼等錐齒輪,傳統加工方式難度非常大。被授予21世紀金屬的“钛合金”它以密度小、比強度高、耐高溫、抗氧化能力強,分子結構穩定等優勢在航空、航天領域應用越来越多。各種内燃機車鎳釩钛合金傳动系齒輪、軍隊各種火炮系統定位傳动齒輪、航天飛行器控制傳动系統齒輪都需要钛合金制造,而加工钛合金采用電火花证券配资加工(WEDM)是比較理想的手段。3、便于制造高精度和超大行程機床,滿足特殊零件高精度等級加工要求。目前國内大型直齒錐齒輪加工設備尚依賴進口。采用電火花证券配资加工(WEDM)技術由于沒有機械震动,高精度數控系統,數控回轉台與絲架進給數控合成,使加工軌迹與理論曲線一致,能加工出高精度零件。目前國内機加工直徑>800mm的直齒錐齒輪刨齒機,其較先進的 达6級精度,表面粗糙度Ra(3.2μm),一般大多在8級精度、表面粗糙度Ra(6.3μm)。采用電火花证券配资數控加工(WEDM)理論上精度可超過4級(該項指标目前 标準为4級)。4、機械加工不同模數齒輪需用相應模數刀具,刀具複雜,价格昂貴,刀具使用中磨損嚴重影響加工效果。電火花证券配资加工(WEDM)工具電極簡單(銅絲或钼絲),加工不同模數齒輪同一規格絲線即可完成。5、低能耗、無污染。一台小型刨齒機或銑床功率一般在3~7.5個千瓦,大型機床为幾十個千瓦。而電火花证券配资加工(WEDM)機床使用功率一般不超過2kw;工作液为去離子水或水基工作液,無污染,经沉澱可自然排放。
 3.結語
該項技術的推廣使用将會使精密直齒錐齒輪制造簡化工序,易于生産,大幅度提高直齒錐齒輪的制造精度。


作者:徐晨影 男(1965年生)。江蘇省泰州市人。工程師,從事數控機床機械設計。曾設計數控系列電火花证券配资機床、電加工機床专機、數控深孔鑽床、數控加工中心、數控雕銑機床、數控砂证券配资機床等産品。
通信地址:江蘇省泰州市台商工业園區龍園路  
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