錐齒輪銑削工藝分析

王建立

摘 要：本文主要針對錐齒輪單件小批量加工過程，分析了錐齒輪低速旋轉工況下，零件材料的選用，為提高零件質量，提高生產效率，分度頭角度的調整及正確分度的方法，提供一種銑削加工錐齒輪的工藝路線。

關鍵詞：銑削；錐齒輪；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.021

直齒錐齒輪是農用三輪車用來傳動的主要零件，農用車具有運行速度低，運動精度要求低的特點，本文從生產數量、加工精度等方面對零件加工工藝的影響進行分析，確定了一種合理、高效的銑削工藝路線。

1 導入

一農用三輪車上需要加工制造一直齒錐齒輪，要求模數m=3，齒數Z=23，壓力角20度，數量80件。如圖1所示。那么根據用戶提供的圖紙，怎樣才能加工出合格的、滿足用戶需要的直齒傘齒輪呢？

2 圖紙審核

2.1 圖紙尺寸是否清晰準確完善

根據圖紙，直齒錐齒輪的模數、齒數、壓力角，以及嚙合齒輪的齒數、軸線夾角等均已確定，首先，根據機械設計手冊有關錐齒輪各個部分尺寸的計算公式，分別對分度圓直徑、齒頂圓直徑、分度圓錐角、齒頂角、齒根角、節錐距、齒厚等尺寸機型計算驗證，以確保圖紙尺寸準確無誤。

2.2 尺寸公差和形位公差的標注是否合理

錐齒輪內孔、鍵槽以及分度圓弦齒厚等配合尺寸均標注了公差要求，齒頂園直徑對保證齒輪加工精度和正確測量有重要的作用，因此也標注了尺寸公差。同時，為了便于齒輪的安裝和正確嚙合，圖紙標注了鍵槽對內孔對稱度公差以及齒形對內孔的跳動度公差要求。

2.3 材質以及熱處理方法的選擇是否適合

我們知道齒輪在相互嚙合傳動的過程中，要承受沖擊和磨損。該零件選用45#中碳鋼，進行調質和表面高頻淬火的熱處理工藝，調質處理可以提高齒輪心部的韌性，以便在工作過程中耐沖擊，而表面淬火可提高齒輪表面的硬度，提高其耐磨性，以滿足其使用要求。

3 生產加工

將圖紙轉化為合格的產品需要編制合理的、能滿足圖紙各項要求的加工工藝路線。

3.1 工藝分析

在編制加工工藝時，綜合考慮一下幾個方面的問題：零件加工數量，是單間生產還是形成批量；齒輪的使用狀況如何？其傳動速度和傳動精度要求是否很高，以及我們現有的設備加工能力是否滿足要求，不同的狀況，加工工藝會有所不同。譬如：長期大量生產精度要求高的直齒錐齒輪一般采用專用設備，如刨齒機或者采用精密模鍛，但成本較高。針對用戶要求加工數量80件，屬于小批量生產，且該零件使用在三輪車上，其速度和精度要求都不高，因此，選用萬能銑床，采用成型刀銑削的方法制齒，既能滿足用戶要求，又能降低加工成本，增加經濟效益。

3.2 加工工藝編制

（1）備料。選用45#棒料，毛坯尺寸：φ75*40。

（2）熱處理。調質處理HBS210-230。

（3）車削。夾持毛坯外圓一端，車削端面，車成φ50外圓，鉆φ20孔，掉頭裝夾φ50外圓，車成內孔和外形各部分尺寸大圖紙要求，使內孔與齒形在一次性裝夾中完成，以保證圖紙跳動度要求。

（4）銑削。以加工好的內孔做定位基準，首先設計一定位芯軸，將芯軸與錐齒輪以φ30尺寸定位裝配在一起，并用螺帽擰緊，夾持芯軸一端，將工件固定在分度頭三爪卡盤上，分度頭扳起40度47分的齒根角，由5號錐齒輪銑刀銑削加工。

（5）鉗工。劃鍵槽刨削線。

（6）刨削。按內孔與線找正工件，刨成鍵槽大圖紙尺寸要求。

（7）鉗工。修銼尖角，以免淬火時產生裂紋。

（8）熱處理。高頻淬火處理HRC40-50，提高齒表面的硬度，以保證耐磨。

注意事項：

（1）銑刀號數的選擇。銑削時，成型銑刀按齒輪模數選擇，一般一種模數，因所銑齒輪齒數的不同對應不同的刀號，我們參照機械加工應用手冊直齒錐齒輪相關計算表，對于錐齒輪來說，必須計算出假想齒數，根據假想齒數來選擇刀號，假想齒數公式=Z/COSφ=23/0.707=32，查表，選擇模數m=3，齒數范圍26-34，號數5#的錐齒輪銑刀。

（2）分度頭調整的角度。銑床水平進給運動與銑刀旋轉切削主運動所形成的軌跡一定是錐齒輪的齒根線，即齒根線與導軌面是平行的，那么，分度頭扳起的角度應該是齒根圓錐角，根據圖紙標注該角度是40°47'。

（3）分度頭的分度。 一般分度頭的定數40，也就是說分度手柄轉1圈，分度頭主軸（工件）旋轉1/40圈，現在齒輪齒數23，每個齒需要轉過的圈數=40/23=1+34/46，XUANZE 46孔的分度盤，手柄轉過1圈加34孔，就可以將齒輪一周平均分成23等分。

4 結語

根據用戶圖紙要求加工制造直齒錐齒輪，首先必須審核圖紙，明確要求，其次，根據加工數量、使用要求以及現有設備的加工能力等幾個方面綜合考慮，使編制的加工工藝既能滿足用戶圖紙要求，又能降低成本，增加效益。

參考文獻：

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