齒輪的線切割加工——磊哥制作課件.ppt

,B組07號：占磊,目錄,一.齒輪的認識,二.齒輪傳動的特點和類型,三.電火花線切割機的認識,四.齒輪的線切割加工加工分析,一、齒輪的認識,輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件，齒輪在傳動中的應用很早就出現(xiàn)了。19世紀末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現(xiàn)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運轉的平穩(wěn)性受到重視。,1.簡介,2.結構,一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。,標準直齒圓柱齒輪各部分名稱及基本尺寸,3齒輪的加工,齒輪齒形的加工方法有兩種。一種是成形法，就是利用與被切齒輪齒槽形狀完全相符的成形銑刀切出齒形的方法，如銑齒；另一種是展成法，它是利用齒輪刀具與被動齒輪的相互嚙合運動而切出齒形的加工方法，如滾齒和插齒,選擇加工方法要依據(jù)難度.精度.批量.成本等決定我們這幾周運用的是電火花線切割加工方法,(1)滾齒機滾齒：可以加工8模數(shù)以下的斜齒,（2）銑床銑齒：可以加工直齒條,（6）插床插齒：可以加工內(nèi)齒,（4）冷打機打齒：可以無屑加工,（5）刨齒機刨齒：可以加工16模數(shù)大齒輪,（3）精密鑄齒：可以大批量加工廉價小齒輪,（7）磨齒機磨齒：可以加工精密母機上的齒輪,（8）壓鑄機鑄齒：多數(shù)加工有色金屬齒輪,（9）剃齒機：是一種齒輪精加工用的金屬切削機床,二、齒輪傳動的特點與類型,一.特點：,傳動動力大，效率高,壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高,能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動,制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高,不宜作軸間距離過大的傳動,齒輪傳動,平面齒輪傳動,空間齒輪傳動,直齒圓柱齒輪傳動,斜齒圓柱齒輪傳動,傳遞相交運動,傳遞交錯軸運動,外嚙合,齒輪齒條,內(nèi)嚙合,外嚙合,齒輪齒條,直齒,斜齒,交錯軸斜齒輪傳動,蝸桿渦輪,準雙曲面齒輪,曲線齒,人字齒齒輪運動,內(nèi)嚙合,外嚙合,（1）兩輪軸線互相平行（2）輪齒的齒長方向與齒輪軸線互相平行（3）兩輪軸動方向相反（4）此種傳動方式應用最廣泛,內(nèi)嚙合,（1）兩輪軸線互相平行（2）輪齒的齒長方向與齒輪軸線互相平行（3）兩輪軸動方向相同,直齒圓柱齒輪傳動,斜齒圓柱齒輪傳動,外嚙合,內(nèi)嚙合,（1）齒輪齒長方向線與齒輪軸線傾斜一個角度（2）與直齒圓柱齒輪傳動相比，同時嚙合的齒數(shù)也增多，傳動平穩(wěn)，傳動的扭矩也比較大（3）運轉時存在軸向力（4）加工制造比直圓柱齒輪麻煩些,人字齒輪傳動,（1）具有斜齒圓柱齒輪的優(yōu)點，同時，運轉時不產(chǎn)生軸向力（2）適用于傳動效率大，需作正反向運轉的機構中（3）加工制造比斜齒圓柱齒輪麻煩,非圓柱齒輪傳動,（1）目前常見的非圓柱齒輪有橢圓形和扇形兩種（2）當主動軸等速運轉時從動軸可以實現(xiàn)有規(guī)律的不等速轉動（3）此種傳動多用于自動化機構,直齒錐齒輪傳動,（1）兩輪軸線相交于錐頂點，軸交角有三種：90；90（正交）；90（2）輪齒齒線的延長線通過錐頂點,斜齒錐齒輪傳動,（1）斜齒齒線斜向，或者說，齒線的延長線不通過錐頂點，而是與莫一圓相切（2）兩輪螺旋角相等，螺旋方向相反,弧齒錐齒輪傳動,（1）齒輪齒線呈圓弧形（2）兩輪螺旋角相等，螺旋方向相反（3）與直齒錐齒輪傳動相比，同時參加嚙合的齒數(shù)增多，傳動平穩(wěn)，傳遞扭矩較大,交叉軸斜齒輪傳動,（1）兩輪軸線不在同一平面上，或任意交錯，或老是垂直交錯（2）兩輪的螺紋角可以相等，也可以不相等（3）兩輪螺紋方向可以相同，也可以不同,蝸桿傳動,（1）蝸桿軸線與渦輪軸線成垂直交錯（2）可以實現(xiàn)大的傳動比，傳動平穩(wěn)，噪聲小，有自鎖（3）傳動效率較低，蝸桿線速度受一定限制,齒條,（1）齒廓上各點的法線是平行的，各點的速度大小、方向都相同，各點的壓力角都相等（2）與齒頂線平行的各直線上的齒距都相同，模數(shù)為同一標準值，其中齒厚與齒槽寬相等且與齒頂線平行的直線稱為中線，它是確定齒條各部分尺寸的基準線。,三、電火花線切割加工,一.什么是電火花線切割,電火花線切割加工（WirecutElectricalDischargeMachining，簡稱WEDM）是線電極電火花加工的簡稱，是電火花加工的一種，有時又稱線切割。,二.主要應用,它主要用于加工各種形狀復雜和精密細小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、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，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機床已占電加工機床總數(shù)的60以上。,三.工作原理,當鉬絲與工件的距離小到一定程度時，在脈沖電壓的作用下，工作液被擊穿，在鉬絲與工件之間形成瞬間放電通道，產(chǎn)生瞬時高溫，使金屬局部熔化甚至汽化而被蝕除下來。若工作臺帶動工件不斷進給，就能切割出所需要的形狀。由于貯絲筒帶動鉬絲交替作正、反向的高速移動，所以鉬絲基本上不被蝕除，可使用較長的時間。,其基本原理如圖所示。被切割的工件作為工件電極，鉬絲作為工具電極，脈沖電源發(fā)出一連串的脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上。鉬絲與工件之間施加足夠的具有一定絕緣性能的工作液（圖中未畫出）。,四.電火花線切割機的分類,根據(jù)電極絲的運行速度不同，電火花線切割機床通常分為兩類：,一類是高速走絲電火花線切割機床（WEDM-HS），其電極絲作高速往復運動，一般走絲速度為810m/s，電極絲可重復使用，加工速度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動和反向時停頓，使加工質(zhì)量下降，是我國生產(chǎn)和使用的主要機種，也是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式；,另一類是低速走絲電火花線切割機床（WEDM-LS），其電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2m/s，電極絲放電后不再使用，工作平穩(wěn)、均勻、抖動小、加工質(zhì)量較好，但加工速度較低，是國外生產(chǎn)和使用的主要機種。,PS:中速走絲電火花線切割是在快走絲線切割的基礎上實現(xiàn)變頻多次切割功能，是近幾年發(fā)展的新工藝。,2019/12/15,17,可編輯,區(qū)別：,切割屬電加工范疇,是由前蘇聯(lián)發(fā)明的,我國是第一個用于工業(yè)生產(chǎn)的國家,當時由復旦大學和蘇州風機械廠合作生產(chǎn)的是最早的機型叫復旦型,我們國內(nèi)在此基礎上發(fā)展了快走絲系統(tǒng)(HS).歐美和日本發(fā)展了慢走系統(tǒng)(LS)。,1.電極絲我國采用鎢鉬合金絲,國外采用黃銅絲;2.我國采用皂化工作液,國外采用去離子水;3.我國的走絲速度為11米/秒左右,國外為35米/分,4.我們的電極絲是重復利用的直到斷絲為至,國外是走過后不再重復使用,5.我們的精度不如國外高.,根據(jù)對電極絲運動軌跡的控制形式不同，電火花線切割機床又可分為三種：,第一種是模仿形控制，其在進行線切割加工前，預先制造出與工件形狀相同的模，加工時把工件毛坯和*模同時裝夾在機床工作臺上，在切割過程中電極絲緊緊地貼著模邊緣作軌跡移動，從而切割出與模形狀和精度相同的工件來；,第二種是光電跟蹤控制，其在進行線切割加工前，先根據(jù)零件圖樣按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖，加工時將圖樣置于機床的光電跟蹤臺上，跟蹤臺上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運動，再借助于電氣、機械的聯(lián)動，控制機床工作臺連同工件相對電極絲做相似形的運動，從而切割出與圖樣形狀相同的工件來；,第三種是數(shù)字程序控制，采用先進的數(shù)字化自動控制技術，驅(qū)動機床按照加工前根據(jù)工件幾何形狀參數(shù)預先編制好的數(shù)控加工程序自動完成加工，不需要制作*模樣板也無需繪制放大圖，比前面兩種控制形式具有更高的加工精度和廣闊的應用范圍，目前國內(nèi)外95以上的電火花線切割機床都已采用數(shù)控化。,四、齒輪的線切割加工及加工分析,電火花線切割部分,打開機床，進入自動編程狀態(tài),畫好齒輪和鍵槽部分，運用軌跡生成指令生成軌跡,用程序跳步指令跳步鍵槽和外齒輪部分，再生成3B格式得到程序,預演程序，穿好絲，進入自動對刀，打開切削液然后進入加工狀態(tài)，切完鍵槽要取絲完成跳步，最后等待加工結束，大約2個半小時,主動軸齒輪加工部分,主動軸齒輪的專用夾具,其余加工步驟大體相同，不用跳步，需要將絲手動移到穿絲點,加工成品圖,快走絲切割機斷絲原因的分析,高速走絲電火花線切割加工中的斷絲問題一直一個最普遍的問題。它使加工停頓并不得不從頭開始，浪費了大量時間，破壞了加工表面的完整性，增加了加工的困難。,斷絲原因的分析及解決辦法：,1.與電極絲相關的斷絲,1）絲張力及走絲速度。對于高速走絲線切割加工，廣泛采用006025mm的鉬絲，因它耐損耗、抗拉強度高、絲質(zhì)不易變脆且較少斷絲。提高電極絲的張力可減少絲振的影響，從而提高精度和切割速度。絲張力的波動對加工穩(wěn)定性影響很大。產(chǎn)生波動的原因是：貯絲筒上的電極絲正反運動時張力不一樣；工作一段時間后電極絲又會伸，致使張力下降（一般認為張力在1215N較合適)張力下降的后果是絲振加劇，極易斷絲。,2)走絲速度的提高有利于鉬絲把工作液帶入較大厚度工件的放電間隙中，確保電蝕產(chǎn)物的排除和放電加工的穩(wěn)定。但走絲速度過高，鉬絲抖動嚴重，將會破壞加工的穩(wěn)定性，加工精度和表面粗糙度都會變差，并易造成斷絲。走絲速度過低時由于損耗大，也易斷絲，一般經(jīng)驗以小于10m/s為宜。,3）鉬絲上出現(xiàn)燒傷點發(fā)生斷絲。一旦鉬絲上出現(xiàn)“疙瘩”狀的燒傷點，極易發(fā)生斷絲現(xiàn)象。一般認為，這是粘附在電極絲上的加工屑（陽極物質(zhì)）所為，該粘附物起到了使放電集中在電極絲上的作用，此時若冷卻散熱條件差，就很可能使該處的溫度升高，這樣一來在連續(xù)的放電中就可能繼續(xù)有其他加工屑粘附在該點附近，如此造成一種惡性循環(huán)，最后導致該處發(fā)生燒傷現(xiàn)象。,2.與脈沖電源相關的斷絲,（1）加工電流很大，火花放電異常，導致斷絲。種故障多數(shù)脈沖電源的輸出已變?yōu)橹绷鬏敵鏊?。從脈沖電源的輸出級向多諧振蕩器逐級檢查波形，更換損壞的元件，使輸出為合乎要求的脈沖波形時才能投入使用。,（2）輸出電流超過限值斷絲。在加工過程中火花放電突然變?yōu)樗{色的弧光放電，電流超過限值，將鉬絲燒斷。用示波器測輸端和振蕩部分都無波形輸出?？膳袛喙收铣鲈谡袷幉糠帧z查發(fā)現(xiàn)有三極管的。立功極間內(nèi)部開路，中極間內(nèi)部擊穿，更換此管，高頻電源恢復正常。,三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管,晶體三極管，是一種電流控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成輻值較大的電信號，也用作無觸點開關。,3.與導絲結構相關的斷絲,1）運絲筒內(nèi)外圓不同軸，會產(chǎn)生不平衡慣量，運轉時容易產(chǎn)生疊絲而導致斷絲。,2）運絲筒的軸和軸承等零件常因磨損而產(chǎn)生間隙，易引起絲抖動而斷絲。,3）運絲筒換向時如沒有切斷高頻電源，會導致鉬絲在短時間內(nèi)因溫度過高而產(chǎn)生燒絲，因此需檢查運絲筒后端的行程開關是否失靈（控制高頻的繼電器是否損壞）。,4）要保持運絲筒、導輪轉動靈活，否則在往返運轉時會引起導絲系統(tǒng)的振動而發(fā)生斷絲。,5）需調(diào)整好運絲筒后端的限位擋塊，避免運絲筒沖出限位行程而斷絲。,6）應在換向后不久停機，防止運絲筒因慣性超程沖壞傳動件及拉斷鉬