多齒圓分度的精度很高, 可以同電磁分度、光柵分度等精密圓分度技術相比。除了精度高, 精度穩定性好以外, 還有系統的剛性好, 承載能力大, 自動定心好, 不受正反方向分度影響等特點, 且結構簡單,制造和使用方便, 加工費用也較低。因此, 越來越廣泛地應用于較精密的機械與量儀中。
多齒分度盤的齒有剛性齒與彈性齒, 見圖1 。
我廠80 年代初試制出1 4 4 牙, 三角形齒形的多齒分度盤。其分度圓精度達到了相鄰齒0 . 27 尸(秒) 和最大積累誤差。. 3 ″(秒) , 重復定位精度0 . 0 2 ″(秒)。
該多齒分度盤用于專用齒輪磨床上作分度元件, 可以滿足三級齒輪加工分度的需要。此后, 為了擴大分度圓數目和提高分度圓精度, 在14 4牙多齒分度盤的基礎上, 設計試制精密多齒分度盤D z i 4 4 。, 見圖2 。此盤i 魂4 0牙, 6 0 。三角形齒形, 材料為3 8 Cr M o A IA 。主要技術要求:
(1) 上下齒盤嚙合時, 兩齒盤的基準端平面(A 》與(B )相互平行。. 001 5 m m , 與節平面平行0 . 00 1 m m。
(2 ) 上下齒盤嚙合時, 兩齒盤基準外圓軸線與嚙合軸線重合0. 0 0 1 m m, 與節平面垂直。. 0 0 1 m “ .
(3 ) 任意齒嚙合分度誤差士0 . 1 ″ (秒)。
(4) 基準外圓圓度0 . 0 01 “ In , 基準端平面平直度o . 0 0 1 m 。( 只許中間凹) 。
(5) 上下齒盤的齒面及基準外圓和基準端平面氮化處理: T ~D0 . 5 -9 0 0 。
多齒分度盤的分度情度是其主要技術指標。分度精度又基本上取決于多齒分度盤的制造精度和精度的穩定性。就已往的經驗來看, 分度精度取決于研齒加工(無限研齒是否有意義, 尚待探討) 。但研齒之前, 必須有適當的精度, 才能保證減少研齒工作量和可能達到的精度。剛性硬齒的研前磨齒加工是重要的。特別對于齒部尺寸較小(齒高在lm 二以下)的剛性硬齒, 磨齒尤為重要。磨齒可以在一次安裝中直接完成齒形, 而且齒的精度較高, 表面粗糙度參數值較小, 從而為研齒提供良好的基礎, 大大降低了研齒的工作量。
按D 2 1 4 ) 。分度盤的設計要求, 本廠的工藝條件。以及工藝試驗和已往制造經驗, 所擬訂的加工工藝路線如下。
( x ) 毛坯(鍛件) 調質(2 )粗車(3 ) 消除應力(連)精車(5 ) 粗平磨(齒頂面、基準端平面) (6) 金相檢杳(7) 磁性探傷(s) 鉗劃線(9) 鉆孔、攻絲(1 0) 粗外磨( 1 1) 粗內磨(1 2 ) 鉗裝悶頭(1 3 ) 氣體氮化 ( 1 4 ) 冷凍定性處理( 1 5 ) 半精磨(齒頂面及基準端平面) ( 1 6 ) 半精外磨( 1 7 ) 來精內磨(.1 8 ) 精磨 (齒頂面及基淮端平面) ( 1 9 ) 精外磨( 2 0 ) 精內磨 (2 2 ) 粗磨齒(2 2 ) 精磨齒(2 3 ) 粗研齒(2 4 ) 修磨基準端平面( 2 5 ) 修磨外圓( 2 6 ) 修磨內圓(2 7) 鉗拆悶頭(2 8 ) 精研齒( 2 巴) 研基準端平面‘勸) 光磨外圓‘3 扮終研齒‘3 2 )修研基準端平面(3 3) 終磨基準外圓《3 4) 清洗(35 ) 終檢精度(按圖紙全面技術鑒定) 。其中工孚(2 4 ) , (2 9 ) , (3 2 ) 之前, 都必須插人檢測基準外圓相對于嚙合軸線的跳動方向及大小, 檢瀏基準端平面相對于嚙合節平面的跳動方向及大小軸以便下道工序修正。其中工序( 2 8 ) 精研齒必須經過多次循環反復。每次循環后都進行清洗, 檢驗分度精度, 直至達到設計要求, 方可轉人下道工序。現僅就磨齒工序作簡要介紹。
一、磨齒條件
1 . 齒坯
齒坯經過鍛打 ‘熱處理及粗、糟加工, 基準端平面的平直度達到0.00 2 , ” 左右, 基準外圓圓度及與基準端平面之間的垂直度均在0 . 0 02 ~ 0 . 0 03 mm基準表面氮化層厚度大于0. 1 5 mm(齒部厚度大于全齒高) 。
表面粗糙度為R o 0. 2 ~ 0 . 0 2 5 μm 。除齒部外, 多齒分度盤的全部細部構造均已加工完畢, 并符合設計要求。
2 . 加工條件
整個磨齒過程及必要的中間檢瀏工作, 最后鑒定, 都必須在20 “ 士1 ℃ 的恒溫清潔的試內進行。工作場地無振動, 無強的冷熱氣流沖擊。操作人員及所育用具都應保持清潔。
3 . 機床
磨床主軸的旋轉精度較高。軸向竄動及徑向跳動均應小于0. 0 03mm , 工作合表面的平面度0.005/300×1000mm, 并且與工作臺運動方向平行0.01/1000mm, 砂輪主軸軸線與工作臺表面平行0.02/250mm. 工作臺運動速度可以在50~3000mm/min中間任意調節, 最好附有吸塵裝置。
4 . 夾具
磨夾具基本上可分正弦臺式夾具座、粗分度機構及光學對線細分度裝置三部分。圖3 為磨夾具簡圖。
夾具座由圓柱1 和夾具墊座10組成。1 和10 由螺釘固定為一體。夾具墊座剛性較好, 作為下齒盤8 的支承基準面, 因此上平面度很高, 以保證接觸良好。
下凹部面作為圓柱基準面, 保證兩自柱安裝后平行, 同時與上平面平行。兩根圓柱均淬硬, 且已精加工( 圓柱度0. 0 2 m m )。圓住直徑由夾具安裝時調整β0角度來確定。如圖4 所示, 嚴格控制L及d1/d2尺寸,, 即可得到精確為β0值。一般控制到10″以內. β0角是保證被磨工件在磨齒時基準面(A 或B 傾斜, 使節平面處于水平位置, 從而保證磨出的齒在齒長及齒深方向均變化較小, 有利于嚙合)
粗分度機構主要是一對1 4 組牙的精密多齒分度盤,以及相應的抬起機構組成。這對齒盤除了齒數和精度 (任意齒分度誤差和累積誤差均小于0. 3 ” ) 以外, 其它完全和D z 1 4 4 。相同。利用它可將圓周精確池等分為14 4 份, 配預細分度裝置, 將圓周分為1 4 4×l0 的等份. 分度時轉動凸輪1 ; , 推動頂桿。帶動平面軸承5 、上齒盤7 和工件1 2 上升, 使得上、下齒盤脫開嚙合。推轉上齒盤7 轉動‘ 齒, 然后反轉凸輪, 使之在自重作用下全部復位。此時上下齒盤在新的位置嚙合并自動定心, 完成一次粗分度。頂桿上部作為上齒盤升降時導向及轉動時初定心, 因此它與上齒盤向有適當的配合間隙, 既可保證起到導向定心作用, 又不妨礙上下齒盤精確的自定心。
細分度裝置主要由精密刻尺2 及讀數工具顯微鏡8 組成。精密刻尺由動尺(游標尺) 和定尺構成。定尺只有兩條刻線, 動尺有n 條刻線。刻線間距都相等, 長度等于安裝圓周上的細分度了弦長。間距最好用湊安裝半徑的方法懂之為一位或二位數(此處取0.8mm) , 以便于刻尺刻線, 刻線間距精度為0 . 002 m m 。讀數顯微鏡用于觀察精密刻尺對線, 使之對準, 同時校核分度數值, 讀數顯微鏡固定分劃板有10 格, 每格0 . 1 mm。活動分劃板的指示值為0.001mm 。
安裝精密刻尺及讀數顯微鏡時, 使各“0” 位對準然后固定讀數顯微鏡及定尺于夾具墊座上。動尺與夾具體14固定在一起。夾具體與下齒盤8 緊密配合, 可以一同轉動。
定位頭16 與夾具墊座壓配合, 定下齒盤8 的旋轉中心。過盈軸承(滾珠密植軸承) 過盈量只有幾個微米, 用選配鋼珠尺寸或定位頭16 的尺寸來達到。鋼珠為1 級精度, 并要求等直徑1 林m 左右。過盈軸承可保證下齒盤連同夾具體和動尺一道繞16 轉動, 均勻自如。
在無精密刻尺或讀數顯微鏡時, 可以稍加改動夾具, 運用正弦規原理及定尺寸精密塊規, 也可以進行細分度。
5 . 砂輪
砂輪是磨齒工藝中頭等重要的向題。砂輪特性能否滿足磨削需要, 是能否磨出合格的研前齒形的關鍵。
由磨齒的特點分析, 砂輪應具有下列特點。
(1) 修正截形, 并能較好地在磨削中保持持久的截形, 即耐用度高。這是至關重要的, 要求磨出的全部齒槽深度相差小于5 %。( 2 )有良好的切削性能,磨削效率高, 所磨齒面粗糙度值低。( 3 ) 砂輪制造簡易, 價格合理。
經過調查, 試驗, 研究與對比, 選用立方氮化硯為磨料, 經過專門設計與特殊訂貨制造的成形砂輪較為適用。
砂輪基本結構如圖5 所示。砂輪基休材料為鋁合金。切削部份(三角形區域) 為磨料。
立方氮化硼磨料粒度在粗磨時較粗, 精磨時應較細。樹脂粘接, 中軟硬度。這種砂輪基本上能滿足使用要求。切削效率及耐用度比普通磨料砂輪優良得多, 修正也方便、然而這種砂輪的邊緣還不能修整到完全滿足使用要求。即頂部過渡圓弧半徑不能達到要求的0 . 05 m m 以內,即使修正到了, 在磨削中將很快會磨損。目前這種砂輪造價與人造金剛石砂輪相當。
砂輪切削部份呈三角形截形。在修正時, 為保正截形對稱性及粗精磨兩砂輪裝于機床主軸時位置一致, 采用了專門設計制造的修磨砂輪的心軸。砂輪連同發蘭盤先裝于心軸上經過靜平衡。修磨砂輪是在較精密的外圓磨床上進行的。
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