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鏈輪設計與機械加工 |
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鏈輪是鏈傳動(dòng)中的重要零件,鏈輪齒形、節距等與鏈條相關(guān)尺寸加工是否正確,將直接關(guān)系到鏈條的使用壽命。因此,必須給于足夠的重視。 一、常見(jiàn)鏈輪的形狀與結構 通常,鏈輪是由齒圈、輪毅和輪幅三部分組成。常見(jiàn)鏈輪形狀有: 1.單片式單雙排鏈輪。2.單凸緣式單雙排鏈輪。3。雙凸緣式單雙排鏈輪。 鏈輪的結構大致有:1.整體結構。一般應用在標準鏈條P=38.1以下的單、雙排,單、雙凸緣鏈輪的加工。 2.焊接結構。主要應用在中、大規格單、雙凸緣鏈輪的加工。加工時(shí),凸緣部分采用棒料車(chē)成凸形。齒圈部分可采用板材切割后加工外徑與軸孔,孔一端車(chē)出焊接坡口套入凸緣部分進(jìn)行焊接。焊接時(shí)要兩端焊,采用低氫焊條如T506焊條等。 3.鑄造鏈輪。主要應用在大型鏈輪的加工,加工時(shí)只加工齒圈、凸緣兩端面、外徑和內徑及鍵槽,然后再加工齒形。環(huán)鏈輪都是鑄造的。鑄造鏈輪的材料一般有兩種,鑄鐵和鑄鋼如HTl5O、HT2O0和ZG310-570(ZG45)。 4. 鍛造鏈輪。主要應用在受力較大的中、大規格鏈輪的生產(chǎn)上。鍛造時(shí),不管是單凸緣式或雙凸緣式,一般都鍛成凸形,軸孔留出足夠的加工余量,材料利用率較低,成本高。 二、鏈輪材料的選擇 對于不需要熱處理的片式鏈輪,可采用Q235、Q345(16Mn)、或10、20鋼制造。一般硬度在HBl40以下,適于中速、中等功率、較大的鏈輪加工。要求熱處理的鏈輪一般選用 45鋼、45鋼鍛造、45鑄鋼或4OCr鋼加工,適用于受力較大重要場(chǎng)合與高強度鏈條配套的主、從動(dòng)鏈輪的加工。鑄鐵鏈輪主要應用在精度要求不高或外形復雜的鏈輪,如環(huán)鏈輪等。 三、鏈輪的基本參數 l、Z-齒數,2、P-鏈條節距, 3、d-滾子直徑, 4、d分一分度圓直徑,5、d頂一頂圓直徑, 6、d根一齒根圓直徑, 7、一節距角 8、Q一壓力角,R一齒溝圓弧半徑。前三個(gè)參數為用戶(hù)提供的重要數據,后序參數為鏈輪設計參數可參照有關(guān)標準計算。 四、鏈輪齒形的幾何形狀與設計原則 1. 鏈輪齒形的幾何形狀:常見(jiàn)鏈輪的幾何形狀有三圓弧一直線(xiàn)形、兩圓弧一直線(xiàn)形、兩圓弧凸齒形、一圓弧一直線(xiàn)形、齒槽中心有偏移的直線(xiàn)齒形和直線(xiàn)齒形。 2.設計原則:鏈輪齒形設計主要應滿(mǎn)足三方面要求:即嚙合要求、使用要求、工藝性與精度要求。 (1)保證鏈條能順利的嚙入與嚙出,不會(huì )有干涉現象。 (2)具有足夠的容納鏈條節距伸長(cháng)的能力。 (3)具有合理的作用角。 (4)齒廓曲線(xiàn)與鏈傳動(dòng)工況相適應。 (5)有利于嚙入和防止因鏈條跳動(dòng)而掉鏈。 (6)加工工藝性好。 目前我國所執行的鏈輪標準為GBl244-85齒形。 五、鏈輪設計與加工 1、鏈輪設計:對于節距12.7-38.1標準鏈條的鏈輪各廠(chǎng)家己采用 標準滾刀在滾齒機上生產(chǎn)。加工時(shí),用戶(hù)只需提供鏈輪齒數、節距和滾子直徑即可生產(chǎn)。鏈輪設計按GBl244-85設計。非標準鏈輪在用戶(hù)提供必要數據的基礎上,要做如下計算:分度圓直徑:d分=P/sin180度/Z=P·K, P-節距,K-齒數系數可查表。 齒溝圓弧半徑:Rmin=O.505d, d=滾子直徑。壓力角 Qmin=l20度-90/2; Qmax=140度-90/2。一般選用Qmax。齒面圓弧半徑Remin=O.008d;(Z·Z+180);Remax=O.12( Z·Z+2)。一般選用Remax。齒面圓弧半徑的位置Do在 d分一0.2P圓周上。齒溝分離量 S:機加,Smin=0.08d;非加,Smin=O.04P。一般選用機加齒溝分離量。節距角a=360/Z。齒厚:?jiǎn)闻艦閮裙潈葘挼?.95,雙排為內節內寬的0.93。 齒頂圓可根據作圖來(lái)決定,也可在分度圓的基礎上加0.85一0.95倍的滾子直徑。以上數據是鏈輪設計的重要參數。 當然。特殊鏈條的鏈輪設計與此有區別,需按有關(guān)手冊的鏈輪公式計算。 2、鏈輪齒形加工鏈輪加工最主要的是齒形加工。前面己經(jīng)講過(guò),標準鏈條的鏈輪大部分在滾齒機上用滾刀加工。而大規格與非標鏈輪的加工方法由于受設備和刀具、數量的限制各公司的加工方法有所不同。目前,應用最廣泛的仍然是成形法銑切鏈輪與范成法滾切鏈輪兩種。滾子鏈鏈輪銑刀的齒形是按鏈輪齒槽形狀設計的。為了節省刀具,通常按鏈輪齒數分組設計刀具,每一組按計算齒數設計齒形,計算齒數可按下式計算: Zc=2Zl·Z2/Zl+Z2式中:Zl一同組中最小齒數,Z2一同組中最大齒數。(1)成型刀加工齒形方法:用成型圓盤(pán)銑刀或用指狀成型銑刀,在配有分度頭的臥式或立式銑床上加工齒槽是目前常用的加工方法。適合于大節距鏈輪批量加工。(2)鞍形銑刀加工齒形方法:用鞍形銑刀在配有分度頭的臥式銑床上同時(shí)在相鄰兩個(gè)齒槽上銑出對稱(chēng)的兩個(gè)齒是目前齒形鏈輪常用的加工萬(wàn)法。適于中、小批量生產(chǎn)。(3)滾切加工齒形方法:在滾齒機上用滾刀加工出齒槽,適合于標準鏈輪節距P=38.1以下的鏈輪加工。生產(chǎn)效率高。精度好。(4)插齒加工齒形方法:在插齒機上用圓盤(pán)插齒刀或梳齒刀加工出鏈輪齒槽。適合于單件小批量生產(chǎn)。(5)較大型的鏈輪也可采取劃線(xiàn)、鉆孔在刨加工或插加工齒形又是一種加工方法,很顯然,此種方法較為落后,但大型鏈輪受加工設備和數量限制也可采用這種方法。(6)最近,有的單位采用仿形機切割齒形的方法解決了大型鏈輪加工的難題,很有創(chuàng )意。 仿形切割齒形加工工藝如下: A.先將己機加的鏈輪放在分度盤(pán)上,鏈輪通過(guò)芯棒上的壓板和鏍栓固定。要求齒圈面一定要平。 B.在己加工好的齒圈上任一位置按樣板齒形切割深度小于設計齒形4-5mm的齒形,然后用角尺測量其尺面垂直度。 C.測量己切割好的尺形深與己加工好的軸孔邊緣的距離H。 D.計算還需加工深度B。B=測量尺寸-軸孔邊緣與分度圓直徑邊緣的距離。 E.調整切割機連桿尺寸,即在原尺寸的基礎上伸長(cháng)一個(gè)加深量,調整后即可按樣板切割。 F.切割一齒后,用分度盤(pán)分度。切割三個(gè)齒后跨齒測量同側同位距離。切第四齒后按同樣方法移動(dòng)一齒同側同位測量,以此類(lèi)推。 G.如果通過(guò)測量尺寸相差較大或齒頂寬度出入較大,可將較寬的一面多于部分切割下來(lái)焊在另一齒面上進(jìn)行修整。 H.切割后的齒形表面用手砂輪磨光后進(jìn)行表面淬火。 L.進(jìn)行其它加工。 3.片式、凸緣式鏈輪機加方法 (1)片式鏈輪加工:片式鏈輪一般采用鋼板切割后再機加,可提高其材料利用率。小規格的鏈輪居多,標準鏈輪占多數,車(chē)削后在滾齒機上加工,一次可加工數片。 (2)凸緣式鏈輪加工:凸緣式鏈輪加工有以下兩種方法; A.整體加工,即用棒料切削加工后再加工齒形。此種方法材料利用率低,成本高。 B. 焊接加工,很顯然此種方法材料利用率比整體加工高,成木低。具體加工方法是:齒圈部分可用鋼板切割后粗加工外徑和軸孔,軸孔一側留焊接坡口。然后采用棒料車(chē)凸緣部分成凸形,齒圈部分和凸緣部分相拼后雙面焊接再加工成品,焊口部分車(chē)圓弧。機加后再選定適當的方法加工齒形。 焊接鏈輪的焊條最好采用低氫焊條,防止45鋼由于焊接焊口開(kāi)裂。對于大型重要鏈輪焊接前焊條最好預熱,預熱溫度150-200,時(shí)間1-2小時(shí)。 六、刀具設計 鏈輪加工刀具主要有:1.標準滾刀應用在中小標準鏈輪的加工上。2.盤(pán)銑刀是按鏈輪齒形設計的一種多齒盤(pán)式刀具。一般在臥銑上加工鏈輪。3.成型刀是一種按鏈輪齒形設計的單齒刀具。加工時(shí)鏈輪靠分度頭分度。成型刀裝在立銑上單步加工。4.仿形切割加工,此種方法最簡(jiǎn)單,不需做任何刀具,只按鏈輪齒形做出切割樣板在仿形切割機上切割即可,切割后齒面需修磨、打光。鏈輪齒面熱處理一般為HRC40-45,可高頻處理或表面火焰淬火。低碳鋼可滲碳處理。 |
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