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加工工艺与普通加工工艺

2024-02-03 07:45:12 收藏本文 下载本文

“a55582861”通过精心收集,向本站投稿了10篇加工工艺与普通加工工艺,下面是小编为大家带来的加工工艺与普通加工工艺,希望大家能够喜欢!

加工工艺与普通加工工艺

篇1:加工工艺与普通加工工艺

从以上分析我们知道,数控加工工艺和普通加工工艺存在着很大的不同,数控加工工艺更加严密、精确,要求在加工零件以前就必须对零件的加工工艺进行详尽的分析和计算,刀具的合理选择,加工路线的合理选择等。

从数控加工过程可以看出,工艺分析和制定加工工艺在数控加工中起到了关键的作用,直接决定了数控加工的好坏与成败。

因此我们在不同专业班级的教学中一定要注意采用不同的方法,使教学更加具有针对性。

篇2:加工工艺与普通加工工艺

【Abstract】The logarithms control to process a craft and common processed the main contents of craft to carry on a synopsis analysis, and combine now the machine process actual circumstance elucidation number control to process a craft and common process a craft existence very big of differentiation, in the dissimilarity the profession the class of 《 the machine the manufacturing the technique 》 the teaching adoption dissimilarity of method, make the teaching have vivid and aim at sex more, thus exaltation teaching efficiency.?

【Key words】The number control to process a craft;Common process a craft

1. 数控加工工艺与普通加工工艺的主要内容

现代机械制造要求产品品种多样化,使多品种小批量生产的比重明显增加。

在传统的机械制造中,单件小批量生产一般都采用普通加工工艺,采用通用机床加工,当产品改变时,机床与工艺装备均需要作相应的调整和变换,而通用机床的自动化程度不高,基本由人工操作,难以提高生产率和保证加工质量。

而采用数控加工技术手段,解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件小批量,特别是复杂型面零件加工的自动化问题。

数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和,应用于整个数控加工工艺过程。

数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术,它是人们大量数控加工实践的经验总结。

1.1 数控加工中进行数控加工工艺设计的主要内容。

(1)选择并确定进行数控加工的内容;?

(2)对零件图纸进行数控加工的工艺分析;?

(3)零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定;?

(4)数控加工工艺方案的制定;?

(5)工步、进给路线的确定;?

(6)选择数控机床的类型;?

(7)刀具、夹具、量具的选择和设计;?

(8)切削参数的确定;?

(9)加工程序的编写、校验和修改;?

(10)首件试加工与现场问题处理;?

(11)数控加工工艺技术文件的定型与归档。

1.2 普通加工工艺设计的主要内容。

(1)分析零件图和产品装配图;?

(2)对零件图和装配图进行工艺审查;?

(3)由今生产纲领研究零件生产类型;?

(4)确定毛坯;?

(5)拟定工艺路线;?

(6)确定各工序所用机床设备和工艺装备(含刀具、夹具、量具、辅具等),对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书;?

(7)确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差;?

(8)确定各工序的技术要求及检验方法;?

(9)确定各工序的切削用量和工时定额;?

(10)编制工艺文件。

2. 数控加工工艺与普通加工工艺的差异

由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床,使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高,可以与计算机通信,实现计算机辅助设计与制造一体化等特点。

因此,数控加工对传统的零件结构给以性衡量标准产生了很大的影响。

通过上述两种加工工艺设计的主要内容来看,数控加工工艺与普通加工工艺具有一定的差异。

具体表现在:?

2.1 数控加工工艺内容要求更加具体、详细。

(1)普通加工工艺:许多具体工艺问题,如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等,在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定,一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定,零件的尺寸精度也可由试切保证。

(2)数控加工工艺:所有工艺问题必须事先设计和安排好,并编入加工程序中。

数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤,还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容,以及标有数控加工坐标位置的工序图等。

在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。

2.2 数控加工工艺要求更严密、精确。

(1)普通加工工艺:加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整,加工过程比较灵活。

(2)数控加工工艺:自适应性较差,加工过程必须按照程序的顺序进行,加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑,否则导致严重的后果。

比如:攻螺纹时,数控机床不知道孔中是否已挤满切屑,是否需要退刀清理一下切屑再继续加工,前一道工序尺寸是否合符要求,会不会撞刀。

而普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求,数控加工过程则必须严格按规定尺寸进给,要求准确无误。

因此,数控加工工艺设计要求更加严密、精确。

2.3 制定数控加工工艺必须进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算。

编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现,在对零件图进行数学处理和计算时,编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算,才能确定合理的编程尺寸,特别是一些复杂零件的加工。

2.4 考虑进给速度对零件形状精度的影响。

制定数控加工工艺时,选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。

在数控加工中,刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。

根据差补原理分析,在数控系统已定的条件下,进给速度越快,则插补精度越低,导致工件的轮廓形状精度越差。

尤其在高精度加工时这种影响非常明显。

2.5 强调刀具选择的重要性。

复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式,自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹,因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说,若刀具预先选择不当,所编程序只能推倒重来。

普通的数控机床,由于刀位数量的限制,一般只有4个刀位,在编程前选择好刀具就尤为重要。

在加工中,既要尽可能保证在一次装夹中完成多个面的加工,又要保证在加工中不产生干涉。

特别是在加工既有螺纹,又有多个圆弧和槽的情况下。

在数控加工中,一般是一次安装完成所有面的加工,对简单零件其加工就很容易,而对于有螺纹加工的零件就变得复杂起来,因为刀架上只有四个刀位。

如下图所示的加工零件,如果不加工螺纹,思路就很简单。

四把刀具:一把粗加工刀具、一把精加工刀具、一把切槽刀具、一把切断刀具。

(注意:在数控加工中,一般不用端面加工刀具。

)现在要加工螺纹,按照平常的分析,一共需要五把刀具:一把粗加工刀具、一把精加工刀具、一把切槽刀具、一把螺纹刀具、一把切断刀具。

而现在只用四个刀位,就只有合理选择刀具,否则就不能加工。

2.6 数控加工工艺的特殊要求。

(1)由于数控机床比普通机床的刚度高,所配的刀具也较好,因此在同等情况下,数控机床切削用量比普通机床大,加工效率也较高。

其加工效率是普通机床的.2~5倍。

(2)数控机床的功能复合化程度越来越高,因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中,表现为工序数目少,工序内容多,并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序,所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。

(3)由于数控机床加工的零件比较复杂,因此在确定装夹方式和夹具设计时,要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。

2.7 数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容。

普通工艺中,划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容,所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析,关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。

复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件,既是编程问题,当然也是数控加工工艺问题。

篇3:圆柱齿轮加工与工艺

第一节 概述

一、齿轮的功用与结构特点

齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛,其功用是按规定的速比传递运动和动力,

齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状,但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式,可分为直齿、斜齿、人字齿等;按照轮体的结构特点,齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等,如图9-1所示。

在上述各种齿轮中,以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好,可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿;双联或三联等多齿圈齿轮(图9-1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时,小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制,通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高,需要精滚或磨齿加工,而轴向距离在设计上又不允许加大时,可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构,以改善加工的工艺性。

二、齿轮的技术要求

齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件,齿轮传动应满足以下几个方面的要求。

(一)传递运动准确性

要求齿轮较准确地传递运动,传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。

(二)传递运动平稳性

要求齿轮传递运动平稳,以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。

(三)载荷分布均匀性

要求齿轮工作时,齿面接触要均匀,以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大,引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外,还包括接触面积和接触位置。

(四)传动侧隙的合理性

要求齿轮工作时,非工作齿面间留有一定的间隙,以贮存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。

齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮,主要要求齿轮的运动精度较高;对于高速动力传动用齿轮,为了减少冲击和噪声,对工作平稳性精度有较高要求;对于重载低速传动用的齿轮,则要求齿面有较高的接触精度,以保证齿轮不致过早磨损;对于换向传动和读数机构用的齿轮,则应严格控制齿侧间隙,必要时,须消除间隙。

B10095?88中对齿轮及齿轮副规定了12个精度等级,从1~12顺次降低。其中1~2级是有待发展的精度等级,3~5级为高精度等级,6~8级为中等精度等级,9级以下为低精度等级。每个精度等级都有三个公差组,分别规定出各项公差和偏差项目,见表9?1。

表9—1齿轮公差组

公差组

公差及偏差项目

对传动性能的影响

F’i、△Fp(△Fpk)、△F”i、△Fr、△Fw

传递运动准确性

f’I、△ff、△fpt、△fpb、△f”I、△fpb

传动平稳性、噪声、振动

△Fβ、△Fpx

承载均匀性

第一节 概述

一、齿轮的功用与结构特点

齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛,其功用是按规定的速比传递运动和动力。

齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状,但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式,可分为直齿、斜齿、人字齿等;按照轮体的结构特点,齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等,如图9-1所示。

在上述各种齿轮中,以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好,可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿;双联或三联等多齿圈齿轮(图9-1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时,小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制,通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高,需要精滚或磨齿加工,而轴向距离在设计上又不允许加大时,可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构,以改善加工的工艺性。

二、齿轮的技术要求

齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件,齿轮传动应满足以下几个方面的要求。

(一)传递运动准确性

要求齿轮较准确地传递运动,传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。

(二)传递运动平稳性

要求齿轮传递运动平稳,以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。

(三)载荷分布均匀性

要求齿轮工作时,齿面接触要均匀,以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大,引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外,还包括接触面积和接触位置。

(四)传动侧隙的合理性

要求齿轮工作时,非工作齿面间留有一定的间隙,以贮存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。

齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮,主要要求齿轮的运动精度较高;对于高速动力传动用齿轮,为了减少冲击和噪声,对工作平稳性精度有较高要求;对于重载低速传动用的齿轮,则要求齿面有较高的接触精度,以保证齿轮不致过早磨损;对于换向传动和读数机构用的齿轮,则应严格控制齿侧间隙,必要时,须消除间隙。

B10095?88中对齿轮及齿轮副规定了12个精度等级,从1~12顺次降低。其中1~2级是有待发展的精度等级,3~5级为高精度等级,6~8级为中等精度等级,9级以下为低精度等级。每个精度等级都有三个公差组,分别规定出各项公差和偏差项目,见表9?1。

表9—1齿轮公差组

公差组

公差及偏差项目

对传动性能的影响

F’i、△Fp(△Fpk)、△F”i、△Fr、△Fw

传递运动准确性

f’I、△ff、△fpt、△fpb、△f”I、△fpb

传动平稳性、噪声、振动

△Fβ、△Fpx

承载均匀性

三、齿轮的材料、热处理和毛坯

(一)齿轮的材料与热处理

1.材料的选择

齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的合适与否对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。

一般来说,对于低速重载的传力齿轮,齿面受压产生塑性变形和磨损,且轮齿易折断。应选用机械强度、硬度等综合力学性能较好的材料,如18CrMnTi;线速度高的传力齿轮,齿面容易产生疲劳点蚀,所以齿面应有较高的硬度,可用38CrMoAlA氮化钢;承受冲击载荷的传力齿轮,应选用韧性好的材料,如低碳合金钢18CrMnTi;非传力齿轮可以选用不淬火钢,铸铁、夹布胶木、尼龙等非金属材料。一般用途的齿轮均用45钢等中碳结构钢和低碳结构钢如20Cr、40Cr、20CrMnTi等制成。

2.齿轮的热处理

齿轮加工中根据不同的目的,安排两类热处理工序。

(1)毛坯热处理在齿坯加工前后安排预备热处理—正火或调质。其主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力,改善材料的切削性能和提高综合力学性能。

(2)齿面热处理齿形加工完毕后,为提高齿面的硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火,高频淬火,碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。

(二)齿轮毛坯

齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮。当齿轮强度要求高,并要求耐磨损、耐冲击时,多用锻件毛坯。当齿轮的直径大于Φ400~Φ600时,常用铸造齿坯。为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度的齿轮,可以直接铸出轮齿;对于小尺寸,形状复杂的齿轮,可以采用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯,以提高劳动生产率,节约原材料。

四、齿坯加工

齿形加工之前的齿轮加工称为齿坯加工,齿坯的内孔(或轴颈)、端面或外圆经常是齿轮加工、测量和装配的基准,齿坯的精度对齿轮的加工精度有着重要的影响。因此,齿坯加工在整个齿轮加工中占有重要的地位。

(一)齿坯加工精度

齿坯加工中,主要要求保证的是基准孔(或轴颈)的尺寸精度和形状精度、基准端面相对于基准孔(或轴颈)的位置精度。不同精度的孔(或轴颈)的齿坯公差以及表面粗糙度等要求分别列于表9—2、表9—3和表9—4中。

表9—2齿坯公差

齿轮精度等级①

5

6

7

8

9

孔尺寸公差

形状公差

IT5

IT6

IT7

IT8

轴尺寸公差

形状公差

IT5

IT6

IT7

顶圆直径②

IT7

IT8

IT8

①当三个公差组的精度等级不同时,按最高精度等级确定公差值。

②当顶圆不作为测量齿厚基准时,尺寸公差按IT11给定,但应小于0.1mm。

表9—3齿轮基准面径向和端面圆跳动公差(μm)

分度圆直径(mm)

精度等级

大于

1和2

3 和4

5 和6

7 和8

9 和12

0

125

2.8

7

11

18

28

125

400

3.6

9

14

22

36

400

800

5.0

12

20

32

50

表9—4齿坯基准面的表面粗糙度参数Ra(μm)

精度等级

3

4

5

6

7

8

9

10

颈端

端面

顶圆

≤0.2

≤0.1

0.2~0.1

≤0.2

0.2~0.1

0.4~0.2

0.4~0.2

≤0.2

0.6~0.4

≤0.8

≤0.4

0.6~0.3

1.6~0.8

≤0.8

1.6~0.8

≤1.6

≤1.6

3.2~1.6

≤3.2

≤1.6

≤3.2

≤3.2

≤1.6

≤3.2

(二)齿坯加工方案

齿坯加工方案的选择主要与齿轮的轮体结构、技术要求和生产批量等因素有关。对轴、套筒类齿轮的齿坯,其加工工艺与一般轴、套筒零件的加工工艺相类同。下面主要对盘齿轮的齿坯加工方案作一介绍。

1.中、小批生产的齿坯加工

中小批生产尽量采用通用机床加工。对于圆柱孔齿坯,可采用粗车—精车的加工方案:

(1)在卧式车床上粗车齿轮各部分;

(2)在一次安装中精车内孔和基准端面,以保证基准端面对内孔的跳动要求;

(3)以内孔在心轴上定位,精车外圆、端面及其它部分。

对于花键孔齿坯,采用粗车—拉—精车的加工方案。

2.大批量生产的齿坯加工

大批量生产中,无论花键孔或圆柱孔,均采用高生产率的机床(如拉床、多轴自动或多刀半自动车床等),其加工方案如下:

(1)以外圆定位加工端面和孔(留拉削余量);

(2)以端面支承拉孔;

(3)以孔在芯轴上定位,在多刀半自动车床上粗车外圆、端面和切槽;

(4)不卸下芯轴,在另一台车床上续精车外圆、端面、切槽和倒角,如图9—2所示。

第二节 圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案

一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮,整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多,按加工中有无切削,可分为无切削加工和有切削加工两大类。

无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高,材料消耗少、成本低等一系列的优点,目前已推广使用。但因其加工精度较低,工艺不够稳定,特别是生产批量小时难以采用,这些缺点限制了它的使用。

齿形的有切削加工,具有良好的加工精度,目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。

成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同,如图9-3所示。用成形原理加工齿形的方法有:用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差,所以加工精度较低,一般只能加工出9~10级精度的齿轮。此外,加工过程中需作多次不连续分齿,生产率也很低。因此,主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。

展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的,用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮,只要模数和齿形角相同,都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有:滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高,刀具通用性好,所以在生产中应用十分广泛。

一、滚齿

(一)滚齿的原理及工艺特点

滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理,相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合,见图9-24所示。滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮,又能加工蜗轮;既可加工渐开线齿形,又可加工圆弧、摆线等齿形;既可加工大模数齿轮,大直径齿轮。

滚齿可直接加工8~9级精度齿轮,也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度,但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,因而齿面的表面粗糙度较粗。为了提高滚齿的加工精度和齿面质量,宜将粗精滚齿分开。

(二)滚齿加工质量分析

1.影响传动精度的加工误差分析

影响齿轮传动精度的主要原因是在加工中滚刀和被切齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮的径向误差;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮的切向误差。

(1)齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时,由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合,使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差,如图9—4所示。

齿轮的径向误差一般可通过测量齿圈径向跳动△Fr反映出来。切齿时产生齿轮径向误差的主要原因如下:

①调整夹具时,心轴和机床工作台回转中心不重合。

②齿坯基准孔与心轴间有间隙,装夹时偏向一边。

③基准端面定位不好,夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。

(2)齿轮的切向误差齿轮的切向误差是指滚齿时,实际齿廓相对理论位置沿圆周方向(切向)发生位移,如图9-5所示。当齿轮出现切向位移时,可通过测量公法线长度变动公差△Fw来反映。

切齿时产生齿轮切向误差的主要原因是传动链的传动误差造成的。在分齿传动链的各传动元件中,对传动误差影响最大的是工作台下的分度蜗轮。分度蜗轮在制造和安装中与工作台回转中心不重合(运动偏心),使工作台回转中发生转角误差,并复映给齿轮。其次,影响传动误差的另一重要因素是分齿挂轮的制造和安装误差,这些误差也以较大的比例传递到工作台上。

2.影响齿轮工作平稳性的加工误差分析

影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差△ff和基节偏差△fpb。齿形误差会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化;基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。齿轮传动由于传动比瞬时变化和突变而产生噪声和振动,从而影响工作平稳性精度。 滚齿时,产生齿轮的基节偏差较小,而齿形误差通常较大。下面分别进行讨论。

(1)齿形误差

齿形误差主要是由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的,因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。常见的齿形误差有如图9-6所示的各种形式。图a为齿面出棱、图b为齿形不对称、图c为齿形角误差、图d为齿面上的周期性误差、图e为齿轮根切。

由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线,使齿轮传动中瞬时传动比不稳定,影响齿轮的工作平稳性。

(2)基节极限偏差滚齿时,齿轮的基节极限偏差主要受滚刀基节偏差的影响。滚刀基节的计算式为:

pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0

式中:pb0DD滚刀基节;

pn0DD滚刀法向齿距;

pt0DD滚刀轴向齿距;

α0DD滚刀法向齿形角;

λ0DD滚刀分度圆螺旋升角,一般很小,因此cosλ0≈1。

由上式可见,为减少基节偏差,滚刀制造时应严格控制轴向齿距及齿形角误差,同时对影响齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非径向性误差也

要加以控制。

3.影响齿轮接触精度的加工误差分析

齿轮齿面的接触状况直接影响齿轮传动中载荷分布的均匀性。滚齿时,影响齿高方向的接触精度的主要原因是齿形公差△ff和基节极限偏差△fpb。影响齿宽方向的接触精度的主要原因是齿向公差△Fβ。产生齿向公差的主要原因:

(1)滚齿机刀架导轨相对于工作台回转轴线存在平行度误差,如9D7所示。

(2)齿坯装夹歪斜 由于心轴、齿坯基准端面跳动及垫圈两端面不平行等引起的齿坯安装歪斜,会产生齿向误差,如图9-8所示。

(3)滚切斜齿轮时,除上述影响因素外,机床差动挂轮计算的误差,也会影响齿轮的齿向误差。

4.提高滚齿生产率的途径

(1)高速滚齿

近年来,我国已开始设计和制造高速滚齿机,同时生产出铝高速钢(MO5Al)滚刀。滚齿速度由一般v=30m/min提高到v=100m/min以上,轴向进给量 f=1.38mm/r~2.6mm/r,使生产率提高25%。

国外用高速钢滚刀滚齿速度已提高到100 m/min~150 m/min;硬质合金滚刀已试验到400 m/min以上。总之,高速滚齿具有一定的发展前途。

(2)采用多头滚刀可明显提高生产率,但加工精度较低,齿面粗糙,因而多用于粗加工中。当齿轮加工精度要求较高时,可采用大直径滚刀,使参加展成运动的刀齿数增加,加工齿面粗糙度较细。

(3)改进滚齿加工方法

a.多件加工 将几个齿坯串装在心轴上加工,可以减少滚刀对每个齿坯的切入切出时间及装卸时间。

b.采用径向切入 滚齿时滚刀切入齿坯的方法有两种:径向切入和轴向切入。径向切入比轴向切入行程短,可节省切入时间,对大直径滚刀滚齿时尤为突出。

c.采用轴向窜刀和对角滚齿 滚刀参与切削的刀齿负荷不等,磨损不均,当负荷最重的刀齿磨损到一定程度时,应将滚刀沿其轴向移动一段距离(即轴向窜刀)后继续切削,以提高刀具的使用寿命。

对角滚齿是滚刀在沿齿坯轴向进给的同时,还沿滚刀刀杆轴向连续移动,两种运动的合成,使齿面形成对角线刀痕,不仅降低了齿面粗糙度,而且使刀齿磨损均匀,提高了刀具的使用寿命和耐用度,如图9-9所示。

二、插齿

(一)插齿原理及运动

1.插齿原理

从插齿过程的原理上分析,如图9-10所示,插齿刀相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮相啮合。插齿刀实质上就是一个磨有前后角并具有切削刃的齿轮

2.插齿的主要运动有:

(1)切削运动:插齿刀的上、下往复运动。

(2)分齿展成运动:插齿刀与工件之间应保持正确的啮合关系。插齿刀往复一次,工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给量,故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。

(3)径向进给运动:插齿时,为逐步切至全齿深,插齿刀应有径向进给量fr。

(4)让刀运动:插齿刀作上下往复运动时,向下是切削行程。为了避免刀具擦伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损,在插齿刀向上运动时,工作台带动工件退出切削区一段距离(径向)。插齿刀工作行程时,工作台再恢复原位。

(二)插齿的工艺特点

插齿和滚齿相比,在加工质量,生产率和应用范围等方面都有其特点。

1.插齿的加工质量

(1)插齿的齿形精度比滚齿高 滚齿时,形成齿形包络线的切线数量只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关,它不能通过改变加工条件而增减;但插齿时,形成齿形包络线的切线数量由圆周进给量的大小决定,并可以选择。此外,制造齿轮滚刀时是近似造型的蜗杆来替代渐开线基本蜗杆,这就有造形误差。而插齿刀的齿形比较简单,可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形。所以插齿可以得到较高的齿形精度。

(2)插齿后齿面的粗糙度比滚齿细 这是因为滚齿时,滚刀在齿向方向上作间断切削,形成如图9-11a所示的鱼鳞状波纹;而插齿时插齿刀沿齿向方向的切削是连续的,如图9-11b所示。所以插齿时齿面粗糙度较细。

(3)插齿的运动精度比滚齿差 这是因为插齿机的传动链比滚齿机多了一个刀具蜗轮副,即多了一部分传动误差。另外,插齿刀的一个刀齿相应切削工件的一个齿槽,因此,插齿刀本身的周节累积误差必然会反映到工件上。而滚齿时,因为工件的每一个齿槽都是由滚刀相同的2~3圈刀齿加工出来,故滚刀的齿距累积误差不影响被加工齿轮的齿距精度,所以滚齿的运动精度比插齿高。

(4)插齿的齿向误差比滚齿大 插齿时的齿向误差主要决定于插齿机主轴回转轴线与工作台回转轴线的平行度误差。由于插齿刀工作时往复运动的频率高,使得主轴与套筒之间的磨损大,因此插齿的齿向误差比滚齿大。所以就加工精度来说,对运动精度要求不高的齿轮,可直接用插齿来进行齿形精加工,而对于运动精度要求较高的齿轮和剃前齿轮(剃齿不能提高运动精度),则用滚齿较为有利。

2.插齿的生产率 切制模数较大的齿轮时,插齿速度要受到插齿刀主轴往复运动惯性和机床刚性的制约;切削过程又有空程的时间损失,故生产率不如滚齿高。只有在加工小模数、多齿数并且齿宽较窄的齿轮时,插齿的生产率才比滚齿高。.

3.滚插齿的应用范围:

(1)加工带有台肩的齿轮以及空刀槽很窄的双联或多联齿轮,只能用插齿。这是因为:插齿刀“切出”时只需要很小的空间,而滚齿则滚刀会与大直径部位发生干涉。

(2)加工无空刀槽的人字齿轮,只能用插齿;

(3)加工内齿轮,只能用插齿。

(4)加工蜗轮,只能用滚齿。

(5)加工斜齿圆柱齿轮,两者都可用。但滚齿比较方便。插制斜齿轮时,插齿机的刀具主轴上须设有螺旋导轨,来提供插齿刀的螺旋运动,并且要使用专门的斜齿插齿刀,所以很不方便。

(三)提高插齿生产率的途径

1.提高圆周进给量可减少机动时间,但圆周进给量和空行程时的让刀量成正比,因此,必须解决好刀具的让刀问题。

2.挖掘机床潜力增加往复行程次数,采用高速插齿。

有的插齿机每分钟往复行程次数可达1200~1500次/min,最高的可达到2500次/min。比常用的提高了3~4倍,使切削速度大大提高,同时也能减少插齿所需的机动时间。

3.改进刀具参数,提高插齿刀的耐用度,充分发挥插齿刀的切削性能。如采用W18Cr4V插齿刀,切削速度可达到60m/min;加大前角至15°,后角至9°,可提高耐用度3倍;在前刀面磨出1~1.5 mm宽的平台,也可提高耐用度30%左右。

三、剃齿

(一)剃齿原理

剃齿加工是根据一对螺旋角不等的螺旋齿轮啮合的原理,剃齿刀与被切齿轮的轴线空间交叉一个角度,如图9-12a所示,剃齿刀为主动轮1,被切齿轮为从动轮2,它们的啮合为无侧隙双面啮合的自由展成运动。在啮合传动中,由于轴线交叉角“φ”的存在,齿面间沿齿向产生相对滑移,此滑移速度v切=(vt2-vt1)即为剃齿加工的切削速度。剃齿刀的齿面开槽而形成刀刃,通过滑移速度将齿轮齿面上的加工余量切除。由于是双面啮合,剃齿刀的两侧面都能进行切削加工,但由于两侧面的切削角度不同,一侧为锐角,切削能力强;另一侧为钝角,切削能力弱,以挤压擦光为主,故对剃齿质量有较大影响。为使齿轮两侧获得同样的剃削条件,则在剃削过程中,剃齿刀做交替正反转运动。

剃齿加工需要有以下几种运动:

1.剃齿刀带动工件的高速正、反转运动D基本运动。

2.工件沿轴向往复运动-使齿轮全齿宽均能剃出

3.工件每往复一次做径向进给运动-以切除全部余量。

综上所述,剃齿加工的过程是剃齿刀与被切齿轮在轮齿双面紧密啮合的自由展成运动中,实现微细切削过程,而实现剃齿的基本条件是轴线存在一个交叉角,当交叉角为零时,切削速度为零,剃齿刀对工件没有切削作用。

(二)剃齿特点

1.剃齿加工精度一般为6~7级,表面粗糙度Ra为0.8~0.4μm,用于未淬火齿轮的精加工。

2.剃齿加工的生产率高,加工一个中等尺寸的齿轮一般只需2~4 min,与磨齿相比较,可提高生产率10倍以上。

3.由于剃齿加工是自由啮合,机床无展成运动传动链,故机床结构简单,机床调整容易。

(三)保证剃齿质量应注意的几个问题

1. 对剃前齿轮的加工要求

(1)剃前齿轮材料 要求材料密度均匀,无局部缺陷,韧性不得过大,以免出现滑刀和啃切现象,影响表面粗糙度。剃前齿轮硬度在22 ~32HRC范围内较合适。

(2)剃前齿轮精度 由于剃齿是“自由啮合”,无强制的分齿运动,故分齿均匀性无法控制。由于剃前齿圈有径向误差,在开始剃齿时,剃齿刀只能与工件上距旋转中心较远的齿廓做无侧隙啮合的剃削,而与其它齿则变成有齿侧间隙,但此时无剃削作用。连续径向进给,其它齿逐渐与刀齿作无侧隙啮合。结果齿圈原有的径向跳动减少了,但齿廓的位置沿切向发生了新的变化,公法线长度变动量增加。故剃齿加工不能修正公法线长度变动量。虽对齿圈径向跳动有较强的修正能力,但为了避免由于径向跳动过大而在剃削过程中导致公法线长度的进一步变动,从而要求剃前齿轮的径向误差不能过大。除此以外,剃齿对齿轮其它各项误差均有较强的修正能力。

分析得知,剃齿对第一公差组的误差修正能力较弱,因此要求齿轮的运动精度在剃前不能低于剃后要求,特别是公法线长度变动量应在剃前保证;其它各项精度可比剃后低一级。

(3)剃齿余量 剃齿余量的大小,对加工质量及生产率均有一定影响。余量不足,剃前误差和齿面缺陷不能全部除去;余量过大,刀具磨损快,剃齿质量反而变坏。表9—5可供选择余量时参考。

表9-5剃齿余量(mm)

模数

剃齿余量

1~1.75

0.07

2~3

0.08

3.25~4

0.09

4~5

0.10

5.5~6

0.11

2.剃齿刀的选用

剃齿刀的精度分A、B、C三级,分别加工6、7、8级精度的齿轮,

剃齿刀分度圆直径随模数大小有三种:85 mm、180 mm、240 mm,其中240 mm 应用最普遍。分度圆螺旋角有5°、10°、15°三种,其中5°和10°两种应用最广。15°多用于加工直齿圆柱齿轮;5°多用于加工斜齿轮和多联齿轮中的小齿轮。在剃削斜齿轮时,轴交叉φ不宜超过10°~20°,不然剃削效果不好。

3.剃后的齿形误差与剃齿刀齿廓修形

剃齿后的齿轮齿形有时出现节圆附近凹入,如图9-13所示,一般在0.03 mm左右。被剃齿轮齿数越少,中凹现象严重。

为消除剃后齿面中凹现象,可将剃齿刀齿廓修形,需要通过大量实验才能最后确定。也可采用专门的剃前滚刀滚齿后,再进行剃齿。

四、珩齿

淬火后的齿轮轮齿表面有氧化皮,影响齿面粗糙度,热处理的变形也影响齿轮的精度。由于工件已淬硬,除可用磨削加工外,但也可以采用珩齿进行精加工。

珩齿原理与剃齿相似,珩轮与工件类似于一对螺旋齿轮呈无侧隙啮合,利用啮合处的相对滑动,并在齿面间施加一定的压力来进行珩齿。

珩齿时的运动和剃齿相同。即珩轮带动工件高速正、反向转动,工件沿轴向往复运动及工件径向进给运动。与剃齿不同的是开车后一次径向进给到预定位置,故开始时齿面压力较大,随后逐渐减小,直到压力消失时珩齿便结束。

珩轮由磨料(通常80#~180#粒度的电刚玉)和环氧树脂等原料混合后在铁芯浇铸而成。珩齿是齿轮热处理后的一种精加工方法。

与剃齿相比较,珩齿具有以下工艺特点:

(1)珩轮结构和磨轮相似,但珩齿速度甚低(通常为1~3m/s),加之磨粒粒度较细,珩轮弹性较大,故珩齿过程实际上是一种低速磨削、研磨和抛光的综合过程。

(2)珩齿时,齿面间隙沿齿向有相对滑动外,沿齿形方向也存在滑动,因而齿面形成复杂的网纹,提高了齿面质量,其粗糙度可从Ra1.6μm降到Ra0.8~0.4μm。

(3)珩轮弹性较大,对珩前齿轮的各项误差修正作用不强。因此,对珩轮本身的精度要求不高,珩轮误差一般不会反映到被珩齿轮上。

(4)珩轮主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮和毛刺。珩齿余量一般不超过0.025mm,珩轮转速达到1000 r/min以上,纵向进给量为0.05 ~0.065mm/r。

(5)珩轮生产率甚高,一般一分钟珩一个,通过3~5次往复即可完成。

五、磨齿

磨齿是目前齿形加工中精度最高的一种方法。它既可磨削未淬硬齿轮,也可磨削淬硬的齿轮。磨齿精度4~6级,齿面粗糙度为Ra0.8 ~0.2μm。对齿轮误差及热处理变形有较强的修正能力。多用于硬齿面高精度齿轮及插齿刀、剃齿刀等齿轮刀具的精加工。其缺点是生产率低,加工成本高,故适用于单件小批生产。

(一)磨齿原理及方法

根据齿面渐开线的形成原理,磨齿方法分为仿形法和展成法两类。仿形法磨齿是用成形砂轮直接磨出渐开线齿形,目前应用甚少;展成法磨齿是将砂轮工作面制成假想齿条的两侧面,通过与工件的啮合运动包络出齿轮的渐开线齿面。

下面介绍几种常用的磨齿方法:

1.锥面砂轮磨齿

采用这类磨齿方法的有Y7131 和Y7132型磨齿机。它们是利用假想齿条与齿轮的强制啮合关系进行展成加工,如图9-14所示

由于齿轮有一定的宽度,为了磨出全部齿面,砂轮还必须沿齿轮轴向作往复运动。轴向往复运动和展成运动结合起来使磨粒在齿面上的磨削轨迹,如图9-15所示。

2.双片蝶形砂轮磨齿

图9-16所示双片蝶形砂轮磨齿。

两片蝶形砂轮磨齿构成假想齿条的两个侧面。磨齿时砂轮只在原位回转(n0);工件作相应的正反转动(n)和往复移动(v),形成展成运动。为了磨出工件全齿宽,工件还必须沿其轴线方向作慢速进给运动(f)。当一个齿槽的两侧面磨完后,工件快速退出砂轮,经分度后再进入下一个齿槽位置的齿面加工。

上述展成运动可通过图9-16b所示的机构实现。通过图中滑座7和框架2、滚圆盘3及钢带4所组成的滚圆盘钢带机构,以实现工件正反转动(n)与往复移动(v)的配合运动。工件慢速进给(f)由工作台1的移动完成。

这种磨齿方法由于产生展成运动的传动环节少、传动链误差小(砂轮磨损后有自动补偿装置予以补偿)和分齿精度高,故加工精度可达4级。但由于碟形砂轮刚性差,切削深度较小,生产率低,故加工成本较高,适用于单件小批生产中外啮合直齿和斜齿轮的高精度加工。

(二)提高磨齿精度和磨齿效率的措施

1.提高磨齿精度的措施

(1)合理选择砂轮

砂轮材料选用白刚玉(WA),硬度以软、中软为宜。粒度则根据所用砂轮外形和表面粗糙度要求而定,一般在46#~80#的范围内选取。对蜗杆型砂轮,粒度应选得细一些。因为其展成速度较快,为保证齿面较低的粗糙度,粒度不宜较粗。此外,为保证磨齿精度,砂轮必须经过精确平衡。

(2)提高机床精度

主要是提高工件主轴的回转精度,如采用高精度轴承,提高分度盘的齿距精度,并减少其安装误差等。

(3)采用合理的工艺措施

主要有:按工艺规程进行操作;齿轮进行反复的定性处理和回火处理,以消除因残余应力和机械加工而产生的内应力;提高工艺基准的精度,减少孔和轴的配合间隙对工件的偏心影响;隔离振动源,防止外来干扰;磨齿时室温保持稳定,每磨一批齿轮,其温差不大于1°C;精细修整砂轮,所用的金刚石必须锋利,等等。

2.提高磨齿效率的措施

磨齿效率的提高主要是减少走刀次数,缩短行程长度及提高磨削用量等。常用措施如下:

(1)磨齿余量要均匀,以便有效地减少走刀次数;

(2)缩短展成长度,以便缩短磨齿时间。粗加工时可用无展成磨削;

(3)采用大气孔砂轮,以增大磨削用量。

六、齿轮加工方案选择

齿轮加工方案的选择,主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。下面提出齿轮加工方案选择时的几条原则,以供参考:

1.对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮,可用铣齿、滚齿或插齿直接达到加工精度要求。

2.对于8级及8级以下精度的淬硬齿轮,需在淬火前将精度提高一级,其加工方案可采用:滚(插)齿-齿端加工-齿面淬硬-修正内孔。

3.对于6 ~7级精度的不淬硬齿轮,其齿轮加工方案:滚齿-剃齿。

4.对于6 ~7级精度的淬硬齿轮,其齿形加工一般有两种方案:

(1)剃-珩磨方案

滚(插)齿-齿端加工-剃齿-

齿面淬硬-修正内孔-珩齿。

(2)磨齿方案

滚(插)齿-齿端加工-齿面淬硬-修正内孔-磨齿。

剃-珩方案生产率高,广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低,一般用于6级精度以上的齿轮。

5.对于5级及5级精度以上的齿轮,一般采用磨齿方案。

6.对于大批量生产,用滚(插)齿-冷挤齿的加工方案,可稳定地获得7级精度齿轮。

第三节 典型齿轮零件加工工艺分析

圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。

一、普通精度齿轮加工工艺分析

(一)工艺过程分析

图9-17所示为一双联齿轮,材料为40Cr,精度为7-6-6级,其加工工艺过程见表9-6。

从表中可见,齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段:毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。

齿号

齿号

模数

2

2

基节偏差

±0.016

±0.016

齿数

28

42

齿形公差

0.017

0.018

精度等级

7GK

7JL

齿向公差

0.017

0.017

公法线长度变动量

0.039

0.024

公法线平均长度

21.36 0-0.05

27.6 0-0.05

齿圈径向跳动

0.050

0.042

跨齿数

4

5

表9-6双联齿轮加工工艺过程

序号

工序内容

定位基准

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

毛坯锻造

正火

粗车外圆及端面,留余量1.5~2mm,钻镗花键底孔至尺寸φ30H12

拉花键孔

钳工去毛刺

上芯轴,精车外圆,端面及槽至要求

检验

滚齿(z=42),留剃余量0.07~0.10 mm

插齿(z=28),留剃余量0.0,4~0.06 mm

倒角(Ⅰ、Ⅱ齿12°牙角)

钳工去毛刺

剃齿(z=42),公法线长度至尺寸上限

剃齿(z=28),采用螺旋角度为5°的剃齿刀,剃齿后公法线长度至尺寸上限

齿部高频淬火:G52

推孔

珩齿

总检入库

外圆及端面

φ30H12孔及A面

花键孔及A面

花键孔及B面

花键孔及A面

花键孔及端面

花键孔及A面

花键孔及A面

花键孔及A面

花键孔及A面

加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,对于齿形以外的次要表面的加工,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。

第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段,经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。

加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理,使齿面达到规定的硬度要求。

加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的,在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形,进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度,使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形,如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工,可以使定位准确可靠,余量分布也比较均匀,以便达到精加工的目的。

(二)定位基准的确定

定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位,某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。

1)内孔和端面定位 选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准,既符合“基准重合”原则,又能使齿形加工等工序基准统一,只要严格控制内孔精度,在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高,广泛用于成批生产中。

2)外圆和端面定位 齿坯内孔在通用芯轴上安装,用找正外圆来决定孔中心位置,故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低,一般用于单件小批生产。

(三)齿端加工

如图9-18所示,齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱,和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮,沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边,这些锐边经渗碳淬火后很脆,在齿轮传动中易崩裂。

用铣刀进行齿端倒圆,如图9-19所示。倒圆时,铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动(每加工一齿往复摆动一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出,分度后再送进加工下一个齿端。

齿端加工必须安排在齿轮淬火之前,通常多在滚(插)齿之后。

(四)精基准修正

齿轮淬火后基准孔产生变形,为保证齿形精加工质量,对基准孔必须给予修正。

对外径定心的花键孔齿轮,通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜,有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜,已取得较好效果。

对圆柱孔齿轮的修正,可采用推孔或磨孔,推孔生产率高,常用于未淬硬齿轮;磨孔精度高,但生产率低,对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮,或内孔较大、厚度较薄的齿轮,则以磨孔为宜。

磨孔时一般以齿轮分度圆定心,如图9-20所示,这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小,对以后磨齿或珩齿有利。为提高生产率,有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。

二、高精度齿轮加工工艺特点

(一)高精度齿轮加工工艺路线

图9-21所示为一高精度齿轮,材料为40Cr,精度为6-5-5级,其工艺路线见表9-7。

模数

3.5

基节累积误差

0.045

齿向公差

0.007

齿数

63

基节极限偏差

±0.0065

公法线平均长度

70.130-0.05

精度等级

655KM

齿形公差

0.007

跨齿数

7

(二)高精度齿轮加工工艺特点

(1)定位基准的精度要求较高 由图9-21可见,作为定位基准的内孔其尺寸精度标注为φ85H5,基准端面的粗糙度较细,为Ra1.6μm,它对基准孔的跳动为0.014mm,这几项均比一般精度的齿轮要求为高,因此,在齿坯加工中,除了要注意控制端面与内孔的垂直度外,尚需留一定的余量进行精加工。精加工孔和端面采用磨削,先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔,再以孔为定位基准磨端面,控制端面跳动要求,以确保齿形精加工用的精基准的精确度。

表9-7 高精度齿轮加工工艺过程

序号

工序内容

定位基准

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

毛坯锻造

正火

粗车各部分,留余量1.5~2mm

精车各部分,内孔至φ84.8H7,总长留加工余量0.2 mm,其余至尺寸

检验

滚齿(齿厚留磨加工余量0.10~0.15 mm)

倒角

钳工去毛刺

齿部高频淬火:G52

插键槽

磨内孔至φ85H5

靠磨大端A面

平面磨B面至总长度尺寸

磨齿

总检入库

外圆及端面

外圆及端面

内孔及A面

内孔及A面

内孔(找正用)及A面

分度圆和A面(找正用)

内孔

A面

内孔及A面

(2)齿形精度要求高 图上标注6-5-5级。为满足齿形精度要求,其加工方案应选择磨齿方案,即滚(插)齿-齿端加工-高频淬火-修正基准-磨齿。磨齿精度可达4级,但生产率低。本例齿面热处理采用高频淬火,变形较小,故留磨余量可缩小到0.1 mm左右,以提高磨齿效率。

第四节 齿轮刀具简介

用切削加工方法制造齿轮,可以分为成形法和展成法。展成法使用的是齿轮形和齿条形刀具,如插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀等。成形法使用的是成形齿轮刀具,如模数盘铣刀和指状铣刀,如图9-22所示。

一、盘形齿轮铣刀

用模数盘形齿轮铣刀铣削直齿圆柱齿轮时,刀具廓形应与工件端剖面内的齿槽的渐开线廓形相同,如图9-22所示。

当被铣削齿轮的模数、压力角相等,而齿数不同时,其基圆直径也不同,因而渐开线的形状(弯曲程度)也不同。因此铣削不同的齿数,应采用不同齿形的铣刀,即不能用一把铣刀铣制同一模数中所有齿数的齿轮齿形,如图9-23所示。但为了避免制造数量过多的盘形铣刀,生产上采用刀号的办法,如表9-8所示。即

用某一刀号的铣刀铣制模数和压力角相同而齿数不同的一组齿轮。每号铣刀的齿形均按所铣制齿轮范围中最小齿数的齿形设计的。

用盘形铣刀铣制斜齿轮时,铣刀是在齿轮法剖面中进行成形铣削的。选择刀号时,铣刀模数应依照被切齿轮的法向模数mn和法剖面中的当量齿轮的当量齿数Zv选择。

Zv=Z/(cos3β)

式中β-斜齿轮螺旋角(°);

Zv-当量齿数;

Z-斜齿轮齿数。

二、齿轮滚刀

(一)齿轮滚刀的形成

齿轮滚刀是依照螺旋齿轮副啮合原理,用展成法切削齿轮的刀具,齿轮滚刀相当于小齿轮,被切齿轮相当于一个大齿轮,如图9-24所示。齿轮滚刀是一个螺旋角β0很大而螺纹头数很少(1~3个齿),齿很长,并能绕滚刀分度圆柱很多圈的螺旋齿轮,这样就象螺旋升角γz很小的蜗杆了。为了形成刀刃,在蜗杆端面沿着轴线铣出几条容屑槽,以形成前面及前角;经铲齿和铲磨,形成后刀面及后角,如图9-25所示。

(二)齿轮滚刀的基本蜗杆

齿轮滚刀的两侧刀刃是前面与侧铲表面的交线,它应当分布在蜗杆螺旋表面上,这个蜗杆称为滚刀的基本蜗杆。基本蜗杆有以下三种:

1.渐开线蜗杆 渐开线蜗杆的螺纹齿侧面是渐开螺旋面,在与基圆柱相切的任意平面和渐开螺旋面的交线是一条直线,其端剖面是渐开线。渐开线蜗杆轴向剖面与渐开螺旋面的交线是曲线。用这种基本螺杆制造的滚刀,没有齿形设计误差,切削的齿轮精度高。然而制造滚刀困难。

2.阿基米德蜗杆 阿基米德蜗杆的螺旋齿侧面是阿基米德螺旋面。通过蜗杆轴线剖面与阿基米德蜗螺旋面的交线是直线,其它剖面都是曲线,其端剖面是阿基米德螺旋线。用这种基本蜗杆制成的滚刀,制造与检验滚刀齿形均比渐开线蜗杆简单和方便。但有微量的齿形误差。不过这种误差是在允许的范围之内,为此,生产中大多数精加工滚刀的基本蜗杆均用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆。

3.法向直廓蜗杆 法向直廓蜗杆法剖面内的齿形是直线,端剖面为延长渐开线。用这种基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀,其齿形设计误差大,故一般作为大模数、多头和粗加工滚刀用。

(三)滚刀的齿形误差

用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀,切制的齿轮齿形存在着一定误差,这种误差称为齿形误差。由基本蜗杆的性质可知,渐开线基本蜗杆轴向剖面是曲线齿形,而阿基米德基本蜗杆轴向剖面是直线齿形。为了减少造型误差,应使基本蜗杆的轴向剖面直线齿形与渐开线基本蜗杆轴向剖面的理论齿形在分度圆处相切。阿基米德滚刀基本蜗杆轴向剖面齿形角αx0,应等于渐开线蜗杆轴向剖面齿形的分度圆压力角,如图9-26所示。由斜齿轮法向剖面与轴向剖面齿形角换算关系可得

αx0=αn/cosγz

式中 αx0-轴向剖面齿形角

αn-渐开线蜗杆法向剖面分度圆压力角;

γz-滚刀基本蜗杆分度圆上螺旋升角。

由图9-27可知,造型误差随着螺旋升角γz的减小而减小。此外造型误差还随着滚刀分度圆直径的增加以及滚刀头数的减少而减小。一般造型误差的误差值很小

,不会影响滚齿的加工精度。例如m=15mm的零前角齿轮滚刀,当γz=3°时,造型误差约为7μm,而且误差方向是正,会使被切齿轮的齿顶和齿根多切去一些,相当于对齿轮起了修缘的作用,如图9-26所示。

四、齿轮滚刀的合理使用

1.合理使用

按国家标准《高精度齿轮滚刀通用技术条件》的规定,Ⅰ型适用于JB3327-83规定的AAA级滚刀、GB6084-85规定的AA级滚刀;Ⅱ型适用于GB6084-85所规定的AA、A、B、C级四种精度的滚刀。一般情况下,AA级滚刀可加工6~7级齿轮,A 级可加工7~8级齿轮,B级可加工8~9级齿轮,C 级可加工9~10齿轮。

2.正确安装

滚刀安装在滚齿机的心轴上,需要用千分表检验滚刀两端凸台的径向圆跳动不大于0.005 mm。如图9-28所示。

3.适时窜位

滚刀在滚切齿轮时,通常情况下只有中间几个刀齿切削工件,因此这几个刀齿容易磨损。为使各刀齿磨损均匀,延长滚刀耐用度,可采取当滚刀切削一定数量的齿轮后,用手动或机动方法沿滚刀轴线移动一个或几个齿距,以提高滚刀寿命。

4.及时重磨

滚齿时,当发现齿面粗糙度大于Ra3.2μm以上,或有光斑、声音不正常,或在精切齿时滚刀刀齿后刀面磨损超过0.2~0.5mm,粗切齿超过0.8~1.0 mm时,就应重磨滚刀。对滚刀的重磨必须予以重视,使切削刃仍处于基本蜗杆螺旋面上,如果滚刀重磨不正确,会使滚刀失去原有的精度。

滚刀的刃磨应在专用滚刀刃磨机床上进行。若没有专用刃磨机床时,可在万能工具磨床上装一专用夹具来重磨滚刀。专用夹具使滚刀作螺旋运动,并精密分度。注意不能徒手刃磨。

三、插齿刀

(一)插齿刀的产生齿轮

插齿刀的形状很像齿轮,它的模数和名义齿形角等于被加工齿轮的模数和齿形角,不同的是插齿刀有切削刃和前后角。图9-10所示为直齿插齿刀加工直齿圆柱齿轮的情形。用螺母紧固在机床主轴上的插齿刀随主轴一起往复运动,它的切削刃便在空间形成一个假想齿轮,称为产生齿轮,如图9-29a所示。加工斜齿圆柱齿轮时用的是斜齿插齿刀,如图9-29b所示,除了它的模数和齿形角应和被加工齿轮的相等外,其螺旋角还应和被加工齿轮的螺旋角大小相等,旋向相反。插齿时,插齿刀作主运动和展成运动的同时,还有一个附加的转动,使切削刃在空间形成一个假想的斜齿圆柱齿轮,此时好像一对轴线平行的斜齿圆柱齿轮啮合。

(二)直齿插齿刀的结构特点

1.插齿刀不同的端剖面是一个连续的变位齿轮。

插齿刀的每一个刀齿都有三个刀刃,一个顶刃和两个侧刃。由图9-29可知,由于插齿刀要有后角,所以仅切削刃处在产生齿轮表面上,顶刃后刀面和侧刃后刀面均缩在铲形齿轮以内。随着插齿刀沿前刀面重磨,直径逐渐缩小,齿厚也逐渐变薄。但要求齿形仍为同一基圆上的渐开线,这样才可以保证通过调节插齿刀与齿轮中心距后,仍能切出正确的渐开线齿形。为了满足这一要求,插齿刀各端剖面中的齿轮,应为同一基圆具有不同变位系数的齿轮齿形。由图9-30所示,若0-0剖面中具有标准齿形,该剖面称为原始剖面,其变位系数χ=0。在原始剖面前端各剖面中,变位系数为正值。新插齿刀端剖面内(即Ⅰ-Ⅰ剖面),χ值最大。在原始剖面的后端剖面中,变位系数为负值。使用到最后的插齿刀端剖面内(Ⅱ-Ⅱ),χ值最小。

2.插齿刀的齿侧面是渐开螺旋面

为了使插齿刀的每个端剖面齿形成为变位系数不同的齿轮,将齿顶齿根按后角αpa做成圆锥体,并按分度圆柱上螺旋角β0值,将齿左侧磨成右旋渐开螺旋面,将齿右侧磨成左旋渐开螺旋面。这样一来,由渐开螺旋面的性质可知,齿侧表面在端剖面的截形仍是渐开线,并获得相等的两侧刃后角。

3.插齿刀的前角和齿形误差

为了减少齿轮误差,标准插齿刀规定γpa=5°,αpa=6°。在制造插齿刀时,将分度圆压力角做得比标准齿形角略大些,以保证插齿刀加工出的齿轮在分度处的压力角为标准值。经过修正后的插齿刀在端面投影的曲线分度圆处的压力角为标准值,齿顶和齿根处略微增大,这样会使被切齿轮在齿顶和齿根处产生微量根切,有利于减少啮合时的噪声。如图9-31所示。

(三)插齿刀的分类及选用

插齿刀的类型及应用范围如表9-9所示。

选用插齿刀时,除了根据被切齿轮的种类选定插齿刀的类型,使插齿刀的模数、齿形角和被切齿轮的模数、齿形角相等外,还需根据被切齿轮参数进行必要的校验,以防切齿时发生根切、顶切和过渡曲线干涉等。

插齿刀制成AA、A、B三级精度,分别加工6、7、8级精度的齿轮。

表9—9插齿刀主要类型与规格、用途

序号

类型

简图

应用范围

规格

D或莫氏锥

精度等级

d0

m

1

盘形直齿插齿刀

加工普通直齿外齿轮和大直径内齿轮

φ63

0.3~1

31.743

AA、A、B

φ75

1~4

φ100

1~6

φ125

4~8

φ160

6~10

88.90

φ200

8~12

101.60

2

碗形直齿插齿刀

加工塔形、双联直齿轮

φ50

1~3.5

20

AA、A、B

φ75

1~4

31.743

φ100

1~6

φ125

4~8

3

锥柄直齿插齿刀

加工直内齿轮

φ25

0.3~1

莫氏2 号

A、B

φ25

1~2.75

φ38

1~3.75

莫氏3 号

篇4:机械加工工艺与误差论文

机械加工工艺与误差论文

机械加工工艺与误差论文【1】

摘 要:在机械加工过程中,机械产品的可靠性、耐久性、性能以及质量从一定角度上来看是由机械加工工艺技术所决定的。

然而,机械加工工艺技术的误差,在很大程度上限制了我国机械加工工业的健康、持续发展,因此,必须加强对机械加工工艺技术与误差的重视。

本篇论文中,笔者主要对机械加工工艺技术与误差问题进行了分析与探讨,以供参考。

关键词:机械加工;工艺;技术;误差

0 引言

众所周知,不同的机械零件对于生产类型、形状、尺寸以及工艺技术的要求存在一定的差异,一般情况下,即使是一个普通的机械零件也需要在多个车床上才能加工完成。

基于这样的原因,在对机械产品进行加工的过程中,往往需要应用一系列的机械加工工艺技术,并要根据不同机械零件的具体要求,选出最佳的加工方法与机床,之后再对加工工序进行正确安排,严格根据加工工序将机械零件加工出来。

1 简述机械加工工艺

以机械产品的加工数量、加工设备条件、工人的综合素质等实际情况为主要根据,工艺人员合理选择采用的机械加工工艺技术,制定工艺加工流程,并将与机械加工相关的内容制成相应的工艺文件,即工艺规程。

工艺规程不仅是机械加工企业生产准备、计划调度的重要依据以及组织机械产品生产的基本技术文件,也是扩建与改造加工车间的重要技术依据。

不同的机械加工企业,其实际生产情况、工艺流程也会出现一定的差异性,基于这样的原因,工艺流程相对来说具有比较强的针对性。

而机械加工工艺流程指的是机械零件的加工制造步骤,通过进行机械加工,毛坯的形状、尺寸以及表面质量等就会相应的出现改变,将毛坯逐渐加工成机械零件的这一过程,就是机械加工工艺过程。

举例说明,一个普通的机械零件需要以此经过如下过程:从粗加工到精加工、从精加工到装配、从装配到质检再到最后的包装,这一过程就是该机械零件的加工工艺流程。

机械加工工艺是在机械加工工艺流程的基础上,改变机械零件的形状、尺寸、相对位置以及性质,使其成为半成品或成品的过程[1]。

而对于每一个机械加工步骤、机械加工流程来说,都必须具备仔细的说明,在机械加工工艺环节之中,机械加工工艺流程是总纲领,机械加工工艺是详细参数,工艺规程则根据实际加工情况所制定的加工工艺。

2 机械加工工艺技术的误差及其产生的原因分析

2.1 机械加工过程中所出现的定位误差

在机械产品的生产与加工过程中,若是机械定位副加工或者是基准定位存在不准确的状况,就会导致加工定位误差的出现。

定位误差是机械加工过程中较为常见、多发的几种误差之一,也是机械加工工艺技术最基本的一种误差。

基于这样的原因,在将原材料加工成机械产品的过程中,必须要将准确的机械加工要素当作基准,并要保障定位基准、所选择的基准两者之间尽可能地重合或一致,以减少定位误差的出现。

可以说,在机械加工过程中,定位的精确性与精准度对机械加工质量、机械加工的精准水平起着决定性的作用。

基于此,为确保定位精准、减少定位误差的出现,必须解决工件定位面、夹具定位原件存在的问题。

然而,若是机械加工设备存在定位误差或者是加工元件的测量数据存在误差,那么势必会对机械加工产品的质量造成一定的影响。

此外,如果在机械加工过程中应用定位调整法,极易出现定位副问题,从而引发基准定位上的问题,但若是在机械加工过程中应用试切法,就能有效避免基准误差。

2.2 刀具与夹具存在的几何误差

刀具与夹具均是机械加工过程中必须要用到的加工器具,因此,刀具与夹具存在的误差在机械加工过程中也较为常见、多发。

首先是刀具存在的几何误差。

分析刀具存在几何误差的原因,发现主要在于以下里两个方面:第一,任何工具在经过长时间的使用之后都不可避免地会出现一定的磨损,刀具也不例外,在经过一段时间的使用之后,由于受到各种因素的影响,刀具刀体会出现一定的磨损,从而其会产生几何误差,对机械加工产品的精准度产生了一定的影响;第二,在机械产品的加工过程中,需要用到各式各样的刀具,使用的刀具不同,机械加工产品也会存在一定的差异性,例如,在机械制造过程中,规定尺寸刀具对机械加工工艺技术造成的误差在很大程度上影响着加工零件的精准度,而普通刀具造成的影响基本上能忽略不计[2]。

其次是夹具存在的几何误差。

分析夹具存在几何误差的原因,发现主要在于:夹具在机械加工中如果能够得到合理使用,就能对加工零件的位置进行准确定位,然而在实际操作过程中,因为对夹具的使用规范、使用标准的了解不足、掌握不准确,导致夹具控制的刀具与机床之间出现了较大的空隙,从而致使几何误差的出现。

2.3 机床制造误差

在机械产品的生产与加工过程中,机床一般情况下处于运转状态,机械运行摩擦过程中,有很大的可能会出现制造误差,制造误差也是机械加工工艺技术最为常见的一种误差。

根据出现部位的不同,可以将机床制造误差分为传动链误差、导轨误差以及主轴运转误差等类型,这三种类型是最为常见的,且均会直接影响机械加工产品的质量与精准度[3]。

首先是传动链误差,在机械产品的加工过程中,机床上的传动链主要是在机床运转中起传递能量的作用,然而,传动链两端所连接的传动机存在运转速度不一致的情况时,其在机械运动中不仅会磨损链条,还会对传动机造成一定的损坏,当传动链、传动机出现磨损,势必会导致传动链两端出现差距,进而造成机械加工产品出现一定的误差;其次是导轨误差,导轨状态良好是机床能够正常运转的前提条件,也是确定机床所有部件位置的标准。

然而,若是在安装导轨的时候存在质检不合格的状况或者在导轨使用过程中操作不当而导致其出现了磨损,那么就极有可能导致导轨误差的出现[4];最后是主轴运转误差,通常情况下,如果主轴在运转的过程中出现运转量不稳定、运转速度不稳定的问题,就极有可能导致机械设备产生磨损,进而使主轴的实际运转数据与主轴的设计运转数据出现一定的差异,这就会直接导致主轴运转误差的出现,严重影响机械加工产品的质量与精准度。

2.4 工艺系统的变形误差

在机械产品的生产与加工过程中,相比较于刀具、夹具等加工器具,工艺系统中存在的工件的强度相对而言较低,工艺系统变形误差的发生,主要是机械加工产品本身所具备的性能所造成的。

也就是说,如果机械加工产品本身容易发生变形、强度非常低的话,就会对机械加工工艺系统造成严重的影响,从而导致工艺系统变形误差的出现[5]。

例如,当在内圆磨床上进行机械加工的时候,切入磨床内孔的过程中,选择应用横向切入法,此时,在外力的作用下内圆磨头主轴出现了变形,那么利用其磨出的孔不可避免地会出现一定的误差(如图1所示),从而严重影响机械加工产品的质量;再如,在进行车削细长轴的过程中,若是加工工件本身就存在强度非常低的情况,那么在切削力作用之下,其就极易出现变形问题,从而导致变形误差的出现,严重影响机械加工产品的质量(如图2所示)。

总而言之,在机械产品的生产与加工过程中,材质不同、机械切削力不均等因素,均有可能导致机械加工工件出现弯曲变形,从而造成工艺系统变形误差的出现。

3 减少机械加工工艺误差、提高机械加工精度的有效措施

3.1 机械加工过程中应当遵循的原则

在机械产品的生产与加工过程中,安排加工顺序的时候,必须遵循如下几项基本的加工原则,即“基准先行”、“先粗后精”、“先主后次”以及“先面后孔”等。

与此同时,在基准方面上,应尽量选择多表面加工的基准,以确保各加工表面具有良好的位置精度,减少出现定位误差的可能性,此外,应当使设计基准、定位基准尽可能地重合,以减少基准不重合误差出现的可能性。

在机械产品的生产与加工过程中,应当严格遵循相应的原则,在“基准先行”、“先粗后精”、“先主后次”以及“先面后孔”等原则的指导之下,尽可能地减少机械加工工艺技术误差,提高机械加工的精度。

3.2 采取有效的措施,尽量减少机械加工工艺过程中出现的直接误差

在机械产品的实际生产与加工过程中,一些机械加工工艺误差完全能够通过良好的前期准备而做到事先避免的,基于这样的原因,在实际机械加工与生产过程中,必须采取有效的措施,尽量减少机械加工工艺过程中出现的直接误差。

工作人员专业技能上的不足或责任意识不强,就有可能导致各种误差的出现,从而会对机械加工工艺的精度产生严重的影响,基于这样的现象,工作人员必须找出自身存在的、容易引起误差的因素,并要致力于提升自身的专业能力与综合素质,严格遵循相关技术标准的要求,对机械加工工艺技术进行合理安排,并要积极采取有效的、合理的措施尽可能地减少机械加工工艺过程中出现的直接误差。

例如,对薄片工件进行加工的过程中,在磨削工件的两端时,就可以采取如下措施进行加工:在自然状态下将所有部件用环氧树脂粘强剂粘合在一块表面光滑的平板上,之后把平板、工件同时在磁力吸盘上固定,再对其进行打磨,确定一个端面磨平之后,使用同样的方法对另一个端面进行打磨,使用这样的方法,就可以生产出不易变形、刚度较强的薄片产品。

综上所述,在机械产品的实际生产与加工过程中,必须采取有效的措施,尽量减少机械加工工艺过程中出现的直接误差,最终才能生产出质量良好的机械产品。

3.3 及时补救误差

在机械产品的实际生产与加工过程中,一些机械加工工艺误差不可避免,对于这部分机械加工工艺误差,可以通过采取人为操作方法,去抵消、补偿原有机械加工系统中存在的误差,最终减少误差所产生的影响。

也就说,机械加工过程中,工作人员必须严格根据加工工艺的实际应用情况,制定并实施有针对性的误差补救对策,抵消补偿原有机械加工系统中存在的误差,从而实现对加工误差的有效控制,确保加工工艺的有效性、准确性。

举例说明,对于机械制造数控机床存在的滚珠丝杆,可以采取相应的措施适当减小螺距,在使用滚珠丝杆的时候,其在热量的影响之下进行拉伸会出现一定的增长,若是根据标准值进行设计,反而会出现较大的误差,而在实践过程中适当减小螺距,就可以使滚珠丝杆适应机械加工过程中出现的拉伸力,最终减少误差。

此外,在机械加工工艺的实施过程中,必须要对相关数据进行仔细、准确的记录,并要掌握机械加工工艺的相关信息,为补救误差方法的实施创造良好的资料条件。

4 结语

综上所述,随着时间的推移、社会的`进步以及科学技术的改进,我国机械加工工业也顺势得到了巨大的发展,并为促进市场经济的发展作出了突出的贡献。

机械加工工艺技术的误差,在很大程度上限制了我国机械加工工业的健康、持续发展,因此,必须采取合理、有效的措施,减少机械加工工艺的技术误差问题的出现。

参考文献:

[1]李鹤.机械加工工艺技术与误差探析[J].科技展望,(04):62.

[2]赵强.机械加工工艺的技术误差问题及对策分析[J].轻工科技,2016(02):61-62.

[3]王秀丽,魏永辉,蒋志强,魏永强.机械加工工艺技术的误差分析及策略分析[J].河南科技,(24):52-54.

[4]曹津炼.机械加工工艺技术的误差与原因探究[J].科技与创新,2015(03):142+146.

[5]张媛媛.煤矿机械加工工艺技术的误差及原因分析[J].能源与节能,2015(06):120-121.

机械加工工艺与误差研究【2】

摘要:机械加工过程中误差不可避免,针对这种现象,实际生产中,力求最大限度地减少误差。

文章从机械加工工艺出发,探讨了误差形成的主要因素,针对性地给出了一些减少误差的方法,为机械加工提供参考。

关键词:机械加工;加工工艺;误差分析

随着我国经济的发展,加之我国作为制造业大国,机械行业处在一个飞速的发展阶段。

随之而来的是一系列问题,就机械加工而言,大的需求量与质量上的差强人意形成了矛盾。

我们一方面希望尽快地完成多的产品,另一方面需要尽可能地保证产品的质量。

这就要求我们对于机械加工工艺与误差都做到了然于心,由此寻求解决问题的方法。

1 机械加工工艺

机械加工生产过程中,涉及几个基本概念:机械加工工艺、工艺规程以及加工工艺流程。

篇5:矿石品位与矿石加工工艺分析论文

矿石品位与矿石加工工艺分析论文

阳山庄矿位于陕西省韩城市东北方向,行政区划属韩城市龙门镇阳山庄村。矿区南距西候铁路下峪口车站约4km,108国道1km左右,西禹高速公路约2km,矿区至渭南、西安等地均有公路相通,交通十分便利。阳山庄矿矿石量达2300多万吨,储量规模较大,矿石品位与加工工艺直接影响着矿山开发的经济效益,对阳山庄矿石品位与加工工艺进行研究对今后矿石开采有着重要意义。

1矿石质量

1.1矿石矿物组成

矿石矿物的成分比较简单,金属矿物主要为磁铁矿,次为赤铁矿、褐铁矿,其它有用矿物为磷灰石,付矿物有锆石等。脉石矿物主要有角闪石、辉石、斜长石、绿混石、石英、黑云母、方解石等,多为热液充填或热液蚀变矿物。褐铁矿、赤铁矿:为磁铁矿氧化矿物,褐铁矿常在磁铁矿的裂隙或边缘呈网状产出。赤铁矿为自形~半自形粒状体,具磁铁矿假象。

1.2矿石结构构造

矿石一般是粗粒、中粒半自形粒状结构,有时也呈它形不等粒状结构。矿石构造以块状、花斑团块状构造为主,其次为网脉状。块状矿石以块状、粗脉状嵌布于裂隙中,与围岩交接线清楚,但接触面有时凹凸不平。此种矿石TFe品位一般大于40%,个别高达55-60%,但P的品位较低,一般为0.4-0.55%。花斑团块状矿石以花斑团块状产出,由角闪石、磷灰石、磁铁矿组成不规则的“花斑”,与围岩界线清楚,磁铁矿一般细到中粒。此种矿石TFe品位一般在20-40%,而P的品位相应增加,一般为0.7-1.0%。脉状矿石:磁铁矿以脉状产出、粗细相间、膨缩、尖灭再现,密集成带,两组不同期的细矿脉构成网格状,矿脉与围岩界线清楚,磁铁矿与角闪石、磷灰石密切共生,分布普遍。

1.3矿石化学成分

矿石的化学成分以铁和硅的氧化物为主,其次为:CaO、MgO、AI2O3、P2O5等,CaO含量为6.88-7.9%、MgO含量为2.32-2.7%、AI2O3含量为8.82-10.91%,微量元素有V、Ti、Ni、S、As,稀土元素含量甚微(表1)。TFe品位含量幅度较大,呈跳跃式变化,波动范围为5%左右到60%。品位变化系数为48.9%。矿石中有害杂质组份硫、砷含量均很低﹙S<0.02%、As<0.01%﹚,矿物中含晶质磷灰石较多,P2O5含量较高(组合分析P2O5品位0.81~2.37%,平均1.46%),但通过磁法选别可使铁精矿产品中的含量大幅下降。

1.4矿石风(氧)化特征

按矿石的氧化程度,将矿石划分为原生矿、氧化矿、混合矿原生矿石:TFe:Fe0﹤2.7;混合矿石:2.7﹤TFe:Fe0﹤3.5;氧化矿石:TFe:Fe0﹥3.5通过对500米标高以上样品分析,原生矿石占69.81%,混合矿石占20.13%,氧化矿石占10.06%。

1.5矿石类型和品级

矿石自然类型:本区矿石较为简单,含铁品位较低,为高磷贫铁矿石。经在0-⒊剖面500m-550m标高取样分析,矿石TFe:Fe0平均为2.658,属于原生高磷贫磁铁矿石。矿石工业类型:根据该矿床矿石的基本分析和铁物相分析,矿石中mFe的含量为15.23-31.05%,mFe占TFe的72.21-97.52%,平均为87.04%,将该矿山矿石划分为需选强磁性铁矿石。矿石品位分级:根据矿体中矿石的TFe含量,将矿石品级进行了划分。品位分级最大出现几率区间:TFe≥20%-30%占样品总数83%,块段平均品位18.20-25.81%,一般21.46%左右。

1.6矿体围岩和夹石

矿体和其顶、底板围岩之间虽然有直接的界限标志,但矿体和围岩中的磁铁矿脉相同,只是矿脉脉频和脉幅相差较大而已,另外矿体内单个磁铁矿脉之间尚有浸染状磁铁矿的存在。磁铁矿脉密集到一定程度则形成工业矿体,反之则为矿体围岩。一般矿体越深夹石越多。V号矿体内部无夹石。

2矿石加工技术性能

2.1工艺流程

采用破碎-干式预选-湿磨-湿式磁选简单工艺流程即可获得较好的选矿结果。出窿的原矿石,通过破碎-干式预选,可以抛弃TFe品位在4.45%以下,产率占36.49%的块尾矿,使球磨机的矿石加工量减少了三分之一,使湿式磁选作业的入选品位得以富集,即从TFe﹤20.55%提高到29.80%,而块尾矿中的TFe损失率仅为7.90%。块尾矿经过湿磨-湿式磁选工艺后,即可获得TFe品位66.10%的'高质量铁精矿(两件试样铁精矿中P品位分别为0.062%和0.008%,平均0.035%),湿选部分的精矿回收率达80.92%,在全流程中占74.53%,铁精矿产率在湿选部分占36.48%,在全流程中占23.17%,尾砂中TFe含量仅为8.95%。

2.2矿石可选性及磷的综合利用

阳山庄铁矿石进行了可选性试验和磷的浮选试验,经采样化验综合分析,选矿工艺流程简单,选矿指标先进合理,且已被阳山庄众多小型选矿厂的生产实践所证实,矿石属易选矿石。对尾矿中的磷进行多种方案浮选,精矿中的P2O5只达22%左右,回收率达88%;要得到28~30%以上的P2O5的磷精矿,磷回收率只能达到60~40%,将P2O5为22%的磷精矿,用盐酸浸出后可提高到32%,故磷可以综合利用。

3结论

综上分析,阳山庄铁矿矿石品位较高,选择合适的矿石加工工艺后,属易选矿石。开采的价值高,经济效益良好。

作者:闫和平杨敏 胡圣桃 单位:陕西省一九四煤田地质有限公司 旬邑虎豪黑沟煤业有限公司

篇6:数控车床加工工艺

数控车床加工工艺

摘要:数控车床上合格零件的加工必须要依靠制定合理的加工工艺。

本文侧重从图样分析,工序工步设计,刀量具,切削用量等几个方面谈谈数控车床加工工艺问题。

关键词:数控车床 车削加工工艺 工艺分析

数控车床又称为 CNC车床,即计算机数字控制车床,是目前国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床,约占数控机床总数的25%。

数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。

是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。

数控车床上能完成内外回转体表面的车削、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹和攻螺纹等加工操作。

制定零件的车削加工顺序一般遵循下列原则:先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行。

划分加工工序应遵循保持精度原则和提高生产效率原则。

数控车床适合加工的零件类型有:轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、精度要求高的回转体零件、带特殊螺纹的回转体零件。

数控车削加工零件的工艺性分析从以下几个方面入手:零件图的'分析(包括零件的尺寸标注方法、几何要素、精度及技术要求的分析),结构工艺性分析以及零件安装方式的选择(力求设计、工艺与编程计算得基准统一,尽量减少装夹次数在一次装夹后完成所有表面的加工)。

本文侧重从以下几个方面谈谈数控车床加工工艺的问题:

一、图样分析

零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。

主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。

此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准。

1、选择基准

零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。

这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。

2、节点坐标计算

在手工编程时,要计算每个节点坐标。

在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。

3、精度和技术要求分析

对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。

二、工序工步设计

1、工序划分:

在数控车床上加工零件,常用的工序的划分原则有两种。

(1)保持精度原则。

工序一般要求尽可能地集中,粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。

为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响,则应将粗、精加工分开进行。

(2)提高生产效率原则。

为减少换刀次数,节省换刀时间,提高生产效率,应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再换另一把刀来加工其他部位,同时应尽量减少空行程。

2、确定加工顺序

制定加工顺序一般遵循下列原则:

(1)先粗后精。

按照粗车半精车精车的顺序进行,逐步提高加工精度。

(2)先近后远。

离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。

此外,先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。

(3)内外交叉。

对既有内表面又有外表面需加工的零件,应先进行内外表面的粗加工,后进行内外表面的精加工。

(4)基面先行。

用作精基准的表面应优先加工出来,定位基准的表面越精确,装夹误差越小。

三、刀量具

1、工件的装夹与定位

数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率、保证加工精度。

对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。

数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具。

实际操作时应合理选择 。

2、刀具选择

刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。

刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。

所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。

数控车削常用的刀具一般分为3类。

即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

四、切削用量

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S(或切削速度υ)及进给速度F(或进给量f )。

切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。

确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,也可结合实际经验采用类比法来确定。

一般的选择原则是:粗车时,首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap;其次选择较大的进给量f;最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。

增大背吃刀量可减少走刀次数,提高加工效率,增大进给量有利于断屑。

精车时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高加工效率,因此宜选用较小的背吃刀量和进给量,尽可能地提高加工速度。

主轴转速S(r/min )可根据切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径 mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。

数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。

参考文献:

[1]陈建环.数控车削编程加工实训[M].机械工业出版社,.04.01

[2]黄华.数控车削编程与加工技术[M].机械工业出版社,.08.01

[3]林秀朋.数控车削实训教程[M].中国劳动社会保障出版社,.08.11

篇7:电子产品加工工艺

方法:常规性检查项目及动作。

【关键词】电子产品;工艺加工

电子产品就是借助电子运行形式进行工作的产品,我们称其为电子产品。

篇8:电子产品加工工艺

电子工艺是在电子产品设计和生产中起着重要作用的、并且曾经不受重视的工程技术学科。

随着信息时代的到来,人们认识到,没有先进的电子工艺就不能制造出高水平、高性能的电子产品。

并且涉及众多的科学技术领域和具有形成时间较晚而发展迅速的特点。

广义的电子工艺分为基础电子加工工艺和电子产品加工工艺。

而基础电子加工工艺技术在国内相对落后,主要技术掌握在欧美等发达国家手里,因此本文略过此部分。

电子产品加工工艺在国内相对发展较快。

但在电子产品加工工艺又包含电子装联工艺和零部件制造工艺,而电子装联工艺由整机组装工艺和PCBA制造工艺两部分组成

1.资料与方法

一般资料:首先,调查与了解目前市场上电子产品加工工艺的背景,意义及电子产品加工工艺目前的状况,接着分析电子产品从设计开发到生产的总体环节和状况,从整体上介绍了电子产品的加工工艺位于电子产品整个流程的后阶段,以便在介绍电子产品加工工艺环节时所涉及的相关内容易于理解,并同时对每个流程模块做了相应的简述,对于联系到电子产品加工环节的小批量生产做了相应剖析,介绍具有探索性和研究性小批量生产是为了对应到大批量生产所需要验证的对应项目、工艺参数要求及产品的品质信赖性验证测试,为弱化大批量生产介绍和探讨作讨论。

电子产品的加工工艺和探索背景:在电子产品盛行的今天,电子产品随着社会的发展,已经在轻薄小的方向上迅猛前进,这就是现在越来越流行的小型化和轻便化的电子产品趋势,该趋势势必导致电子元器件的小型化和电子加工工艺的高难度,同时也带来了电子生产成本的增加和激烈的竞争,这种小型化高难度电子加工工艺问题的良好掌握,往往决定着公司特别是国际性电子加工公司在竞争中的升降,也往往决定着它们的未来。

其次电子产品的加工生产随着社会的普及和加工公司的增多,已经越来越向微利化方向发展,这就要求各公司或企业在效率化和规模化上更胜一筹,否则其高昂的成本压,力将让企业无法前进。

这种效率化和规模化使得公司或企业不得不在电子加工生产工艺上投入更多的研究和探索,以争取更高的效率和优化的规模为公司的良好发展奠定基础。

再次,电子产品的终端应用因各种原因造成的可靠性和信赖性问题一直受到社会的广泛质疑,往往承诺三年的质量在几个月的时间就走到了尽头,有些甚至还没开始使用。

为了良好的质量和终端应用的口碑,更为了公司或企业的良好发展,各电子加工司或企业不得不从设计和加工工艺环节来提高可靠性和信赖性,以促进公司或企业适应社会潮流趋势,创造优质可靠的产品。

篇9:电子产品加工工艺

(1)电子产品目前的广泛加工工艺技术中,SMT 是加工工艺中最前端也是最必须的加工工艺设备,即使相同的设备加工相同电子产品,有些公司或企业可以良好运作并持续盈利。

有些公司或企业无法加工,不良超高,工艺问题很多,导致成本居高以致亏损。

同样波峰焊接设备对不同的公司也会面临同样的SMT 设备问题。

这种设备的合理应用是一个值得探讨的问题。

(2)在国内的多数电子加工公司中,固胶生产工艺的在双面焊接加工中不仅仅盛行,而且普遍,而在国外或台湾的部分企业当中,这种双面焊接的加工工艺根本无需固胶,只用翻面焊接就可以进行双面焊接,并且无需使用点胶机。

显然在电子公司或企业组织的产品加工工艺当中,这种不同方式的规模化生产,取得的效益和结果明显是不同的。

(3)电子产品的可靠性和信赖性在终端应用中一直受到人们的质疑,质量事件源源不断,品质纠纷随时发生,为了提高产品的品质和可靠性,各公司或企业在电子加工工艺环节不但地研究和投入提高品质和可靠性的方法,但取得的效果并不明显。

对电子产品而言,这其中最主要可靠性就是来自焊接方面。

(4)电子产品的生产随着社会的发展,7月1日起开始执行的RoHS指令,为国际社会电子产品的加工开辟了新篇章,以前的含铅材料被限制,取而代之的是限制成分的材料,材料和各种费用成本显著上升。

但是对要求不严的国内市场,低成本的有铅焊接材料和元器件依然盛行,加上国内大规模集成电路技术的贫乏,国内应用的大规模集成电路几乎全部来自欧美RoHS辖区的RoHS产品。

这样在国内就自然产生了一种新的加工工艺―混合生产工艺技术,目前这种混合生产工艺技术已经成为几乎所有公司或企业的瓶颈技术。

面临批量的不良产品和成本损耗几乎使所有公司或企业望而却步,但其有铅材料的低成本又令其垂涎欲滴,所以这种混合生产工艺还有待进一步的探索和研究。

2.结果

电子生产工艺包括很多方面,不仅包括设备的使用和调试工艺、设备的引进评估和维护保养工艺、设备的规模化生产工艺、电子生产加工的作业方法工艺、电子生产加工的工具使用工艺,同时还有电子生产加工过程中的焊接工艺等。

因所有工艺中焊接性是直接关系到产品的品质可靠性和信赖性的关键因素,因此本论文下面的综合部分主要以电子加工焊接作业为中心探索电子加工工艺的规模化问题和目前国内业界面临的瓶颈问题。

3.讨论

电子生产工艺特别是在规模化问题上目前存在很大的差异性,一是机械设备存在着千差万别,不同公司生产的机台在运动原理上都有一定的差异,并且相互间缺少兼容性;二是不同的电子生产公司使用的制程有着一定的差异,这种差异常常伴随着制程工艺技术能力而出现一定的差别。

为此,应该将这些问题作为今后研究的方向。

参考文献

[1]王振红,张常年,张萌萌.电子产品工艺[M].北京:化学工业出版社.

[2]余国兴.现代电子装联工艺基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,,5.

[3]王天曦,王豫明.现代电子工艺[M].北京:清华大学出版社,,11:3-25.

[4]王卫平.电子产品制造技术[M].北京:清华大学出版社,,1(绪论):9-11.

篇10:电子产品加工工艺

【摘要】无论是电子仪器设备的维修,还是局部的改进设计、组装,都离不开调试这一至关重要的环节。

只有通过科学调试,使各项性能指标满足要求,电子仪器设备才能正常使用。

因此,电子产品的调试工艺是否科学,就成为了电子产品质量好坏的关键。

文章从调试设备和方法入手,论述了如何达到装配后的质量要求。

【关键词】电子产品;调试工艺;调试设备;检测方法

1.引言

电子产品装配完成之后,必须通过调试才能达到规定的技术要求。

装配工作仅仅是把电子元器件按照电路要求连接起来,由于电路设计的近似性、元器件的离散性,在装配过程中产生的各种参数的影响,使整机电路的各项技术指标达不到设计要求,因此,在电子产品的生产过程中,调试是一个非常重要的环节。

调试既是保证并实现电子设备功能和质量的重要工序,又是发现电子设备的设计、工艺缺陷和不足的重要环节。

2.电子产品调试设备与内容

2.1 电子产品调试的仪器选用原则

(1)在保证产品调整、测试性能指标范围前提下,应选用要求低、结构简单、通用性强的仪器仪表,这样既可以降低生产成本,又可操作简单,提高调整、测试效率。

(2)测量仪器的工作误差应远小于被测参数所要求的误差,一般误差要求仪器误差小于被测参数要求的1/10。

(3)仪器的测量范围和灵敏度,应符合被测电量的数值范围。

(4)调试仪器量程的选择,应满足测量精度的要求。

指针式仪表选择量程时,应使被测量值指在满刻度的2/3以上的位置;数字式仪表选择量程时,应使其测量值的有效数字位数尽量等于所指示的数字位数。

(5)测试仪器输入阻抗的选择,要求在接入被测电路后,应不改变被测电路的工作状态,或者接入电路后所产生的测量误差在允许范围内。

(6)测试仪器的测量频率范围(或频率响应),应符合被测电量的频率范围(或频率响应)。

2.2 电子产品的调试设备配置方案

常规的电子产品调试可配置下列仪器设备:

(1)信号发生器,用于各种测试信号,根据工作性质选频率及档次。

(2)电压测量仪器,用电压表进行电压测量时,要根据被测信号的特点和被测电路的状态正确选择电压表。

(3)示波器,通过将被测信号的时间波形显示出来的同时,实现对被测信号的时间参数和电平参数的测量,具有直观性。

(4)频率测量仪器,如扫频测量仪,用于测量网络(电路)的频率特性。

(5)信号分析仪器,用于测量信号非线性失真度、信号频谱特性等的仪器。

2.3 特定电子产品所需要的检测仪器

对于特定电子产品的调试,又可分为两种情况:

(1)小批量多品种,一般以通用或专用仪器组合,再加上少量自制接口、辅助电路构成,即可以完成对产品的调试工作。

(2)大批量生产,应以专用和自制设备为主,强调高效和操作简单。

专用调试仪器是为一个或几个电子产品进行调试而专门设计的,其功能单一,可检测产品的一项或几项参数,如电冰箱测漏仪等。

通用调试仪器是针对电子设备的一项电参数或多项电参数的测试而设计的,可检测多种产品的参数,例如示波器、函数发生器等。

2.4 电子产品的调试内容

调试工作包括调整和测试两个部分。

调整主要是指对电路参数的调整。

即对整机内可调元、器件及电气指标有关的调谐系统、机械传动部分进行调整,使之达到预定的功能和性能要求。

测试是在调整的基础上,对整机的各项技术指标进行系统地测试,使电子产品各项技术指标符合规定的要求。

调试工作的内容有以下几点:

(1)明确电子产品调试的目的和要求。

(2)正确合理地选择和使用测试仪器仪表。

(3)按照调试工艺对电子产品进行调整和测试。

(4)运用电路和元器件的基础理论知识去分析和排队调试中出现的故障。

(5)对调试数据进行分析和处理。

(6)编写调试工作报告,提出改进意见。

调试是对装配技术的总检查,装配质量越高,调试的直通率就越高,各种装配缺陷和错误都会在调度中暴露。

调试又是对设计工作的检验,凡是在设计时考虑不周或存在工艺缺陷的地方,都可以通过调试来发现,并为改进和完善产品质量提供依据。

简单的小型整机,比如我们后续要调试的半导体收音机,调试工作简便,一般在装配完成之后,可直接进行整机调试。

而复杂的整机,调试工作较为繁重,通常先对单元板或分机进行调试,达到要求后,进行总装,最后进行整机总调。

调试工作一般在装配车间进行,严格按照调试工艺文件进行调试。

比较复杂的大型产品,根据设计要求,可在生产厂进行部分调试工作或粗调,然后,在安装场地或试验基地,按照技术的要求进行最后安装及全面调试工作。

2.5 电子产品的调试程序

调试程序大致如下:

(1)通电前的检查工作

对照原理图对装接好的整机再次进行检查,检查插件是否正确,焊接是否虚焊和短路,各仪器连接及工作状态是否正确,从而有效地减小元件损坏,提高调试效率。

首次调试,还要检查各仪器能否正常工作,验证其精确度。

(2)通电检查

先置电源开关于“关”位置,检查电源变换开关是否符合要求(是交流220V还是110V)、熔丝是否装入,输入电压是否正确,然后插上电源开关插头,打开电源开关通电。

接通电源后,电源指示灯亮,此时应注意有无放电、打火、冒烟现象,有无异常气味,手摸电源变压器有无过热现象,若有这些异常现象,应立即停电检查,直到排除故障后方能重新通电。

另外,还应检查各种保险、开关、控制系统是否起作用,各种风冷水准系统能否正常工作。

(3)电源调试

电子产品中大都具有电源电路,调试工作首先要进行电源部分的调试,才能顺利进行其他项目的调试。

电源调试通常分为两个步骤:

(a)电源空载粗调。

电源电路的调试,通常先在空载状态下进行,切断该电源的一切负载进行调试。

其目的是避免因电源电路未经调试而加载,引起部分元器件的损坏。

(b)电源加负载时的细调。

在粗调正常的情况下,加上额定负载,再测量各项性能指标,观察是否符合额定的设计要求,当达到要求的最佳值时,选定有关调试元件,锁定有关电位器等调整元器件,使电源电路具有加载时所需的最佳功能状态。

3.电子产品的检测方法

3.1 观察法

观察法是通过人感官的感觉对故障原因进行判断的方法。

这是一种最简单、最安全的方法,也是各种仪器设备通用的检测过程的第一步。

观察法又可分为静态观察法和动态观察法两种。

3.1.1 静态观察法

静态观察法又称为不通电观察法。

静态观察,要先外后内,循序渐进。

在不通电的情况下,仪器设备面板上的开关、旋钮、刻度盘、插口、接线柱、探测器、指示电表、显示装置、电源插线和熔丝管插塞等都可以用观察法来判断有无故障。

对仪器的内部元器件、零部件、插座、电路连线、电源变压器和排气风扇等也可以用观察法来判断有无故障。

观察元器件有无烧焦、变色、漏液、发霉、击穿、松脱、开焊和短路等现象,一经发现,应立即予以排除,通常就能修复设备。

3.1.2 动态观察法

动态观察法也称通电观察法。

即在设备通电的情况下凭感官的感觉对故障部位及原因进行判断,是查找故障的重要检测方法。

通电观察法特别适用于检查元器件跳火、冒烟、有异味、烧熔丝等故障。

为了防止故障的扩大,以及便于反复观察,通常要采用逐步加压法来进行通电观察。

3.2 测量电阻法

测量电阻法是在设备不通电的情况下,利用万用表的电阻档对设备进行检查,测量电子元器件或电路各点之间电阻值来判断故障的方法。

对电路中的晶体管、场效应晶体管、开关、接插件、导线、印制板导电图形的通断及电阻器的变质,电容器短路,电感线圈断路等故障都可以用测量电阻法进行判断。

维修时,先采用“测量电阻法”,对有疑问的电路元器件进行电阻检测,可以直接发现损坏和变值的元器件,对元器件和导线虚焊等故障也是非常有效而且快捷的检测方法。

采用“测量电阻法”时,可以用万用表的Rx1档检测通路电阻,必要时应将被测点用小刀刮干净后再进行检测,以防止因接触电阻过大造成错误判断。

采用“测量电阻法”时应注意以下情况:

(1)不能在仪器设备接退电源的.情况下检测各种电阻。

(2)检测电容器时应先对电容进行放电,然后脱开电容的一端再进行检测。

(3)测量电阻元件时,如电阻和其他电路连通的情况下,应脱开被测电阻的一端,然后再进行检测。

(4)对于电解电容和晶体管的检测,应注意测试表笔的极性,不能搞错。

(5)万用表电阻档的档位选择要适当,否则不但检测结果不正确,甚至会损坏被测元器件。

3.3 测量电压法

测量电压法是指用万用表的电压档测量被修仪器的各部分电路电压、元器件的工作电压并与设备正常运行时的电压值进行比较,以判断故障所在部位的检测方法。

检查电子设备的交流供电电源电压和内部的直流电源电压是否正常,是分析故障原因的基础,所以在检修电子仪器设备时,应先测量电源电压,往往会发现问题,查出故障。

对于已确定电路故障的部位,也需要进一步测量应电路中的晶体管、集成电路等各管脚的工作电压,或测量电路中主要节点的电压,看数据是否正常,也有利于发现故障和分析故障原因。

因此,当被修仪器设备的技术说明书呀,附有电路工作电压数据表、电子元器件引脚的对地电压值、电路上重要节点的电压值等维修资料时,应先采用测量电压法进行检测。

3.4 波形观察法

对于直流状态正常而交流状态不正常的电子设备,采用示波器观察信号通路各点的波形,以此来判断电路中各元器件是否损坏和变质是最直观、最有效的故障检测方法。

波形法能够检测电路的动态是否正常。

用波形法检测振荡电路时不需要外加任何信号,而检查放大、整形、变频、调制和检波等有源电路时,则需要把信号源的标准信号反馈到电路的输入端。

通过波形法检查多级放大器的增益下降、波形失真、波形参数等找出故障原因。

用扫频仪来观察频率特性也可以归属为波形法。

应用波形观察法要注意:

(1)对电路高压和大幅度脉冲部位一定要注意不能超过示波器的允许电压范围,必要进采用高压探头或对电路观测点采用分压取样等措施。

(2)示波器接入电路时本身输入阻抗对电路也有一定的影响,特别在测量脉冲电路时,要采用有补偿作用的10:1探头,否则观测的波形与实际不符。

3.5 替代法

替代法是指对可疑的元器件、部件、插板、插件等用同类型的部件通过替换来查找故障的检测方法。

在检修电子仪器设备时,如果怀疑某个元器件有问题但又不能通过检测给出明确的判断,就可以使用与被怀疑器件同型号的元器件,暂时替代有疑问的元器件。

若设备的故障现象消失,说明被替代元器件有问题。

若替换的是某一个部件或某一块电路板,则需要再进一步检查,以确定故障的原因和元器件。

替代法对于缩小检测范围和确定元器件的好坏很有效果,特别是对于结构复杂的电子仪器设备进行检查时最为有效。

替代法比较适用于电容器失效及参数下降、晶体管性能变坏、电阻器变值及电感线圈Q值下降等故障的排除。

随着电子仪器设备所用元器件的集成度增大,智能化仪器设备迅速增多,使用替代法进行检查越来越具有重要的地位。

在进行具体操作时,要脱开有疑问的有源元器件,使用好的元器件来替代,然后开机观察仪器的反应。

对于开路有疑问的电阻和电容等元件,可使用好的元器件直接在板上进行并联焊接,以确定该元件的好坏。

在进行元器件替代后,若故障现象仍存在,说明被替代的元器件或单元部件没有问题,这也是确定某个元器件或某个部件正常的一种方法。

在进行替代元器件的过程中,要切断仪器设备的电源,严禁带电进行操作,以免发生危险。

3.6 信号注入法

信号注入法是将一定频率和幅度的信号逐级输入到被检测的电路中,或注入仪器设备到可能存在故障的有关电路中,然后利用自身的指示器或外接示波器、电压表等测出输出的波形或数据,作出逻辑判断的一种检测方法。

在检测中哪一级没有通过信号,故障就在该级单元电路中。

对于本身不带信号产生电路或信号产生电路有故障的信号处理电器,采用信号注入法是有效的检测方法。

用信号注入法检测故障时有两种检测方法:

(1)顺向注入法,它是将信号从电路的输入端输入,然后用示波器、电压表逐级进行检测,测量出各级电路的输出波形和输出电压,从而判断出故障部位。

(2)逆向注入法,它是将信号从后级逐级往前输入,示波器、电压表接在输出端,从而查出故障部位。

在检测故障的过程中,有时只用一种方法不能解决问题,要根据具体情况采用不同的检测方法。

无论采用哪种方法,都应遵循以下的顺序原则:先外后内、先粗后细、先易后、先常见后稀少。

4.电子产品静态调试

测量静态工作点就是测量各级直流工作电压和电流。

4.1 供电电源静态电压调试

电源电压是各级电路静态工作点是否正常的前提,若电源电压偏高或偏低都不能测量出准确的静态工作点。

电源电压若可能有较大起伏,最好先不要接入电路,测量其空载和接入假负载时的电压,待电源电压输出正常后再接入电路。

4.2 晶体管静态工作点的调整

调整晶体管的静态工作点就是调整它的偏置电阻,使它的集电极电流达到电路设计要求的数值。

调整一般是从最后一级开始,逐级往前进行。

调试是要注意静态工作点的调整应在无信号输入时进行,特别是变频级,为避免产生误差,可采取临时短路振荡的措施。

各级调整完毕后,接退所有各级的集电极电流检测点,即可用电流表检测整机静态电流。

集电极静态电流的测量方法有两种:

(1)直接测量法

把集电极焊接铜皮断开,然后串入万用表,用电流档测量其电流。

(2)间接测量法

通过测量晶体管集电极电阻或发射极电阻的电压,然后根据欧姆定律I=U/R,计算出集电极静态电流。

4.3 集成电路静态的调整

由于集成电路本身的特点,其“静态工作点”与晶体管不同,一般情况下,集成电路各脚对地电压反映了其内部工作状态是否正常,因此只要测量各脚对地电压值,与正常数值进行比较,就可判断其“工作点”是否正常。

有时还需要对整个集成块的功耗进行测试,除判断其能否正常工作外,还能避免可能造成电路元器件的损坏,需要测量其静态工作电流。

测量时可断开集成电路供电引脚铜皮,串入万用表,使用电流档来测量出电流值,计算所出耗散功率。

若集成块用双电源供电(即正负电源),则应分别进行测量,得出总的耗散功率。

对于数字集成电路往往还要测量其输出电平的大小,来判断其性能的好坏。

模拟集成电路种类繁多,调整方法不一,以使用最广泛的集成运放为例,除一般直流电压测试外,使用中还要进行零位调整。

5.电子产品动态调试

5.1 测试电路动态工作电压

测试晶体管b、e、c极和集成电路各引脚对地的动态工作电压,动态电压与静态电压同样是判断电路是否正常工作的重要依据,例如有些振荡电路,当电路起振时测量Ube直流电压,万用表指针会出现反偏现象,利用这一点可判断振荡电路是否起振。

5.2 波形的观察与测试

波形的测试与调整是电子产品调试工作的一项重要内容。

各种整机电路中都有波形产生、变换和传输的电路。

通过对波形的观测来判断电路工作是否正常,已成为测试与维修中的主要方法。

观察波形使用的仪器是示波器。

通常观测的波形是电压波形,有时为了观察电流波形,可通过测量其限流电阻的电压,再转成电流的方法来测量或使用电流探头。

利用示波器进行调试的基本方法,是通过观测各级电路的输入端和输出端或某些点的信号波形,来确定各级电路工作是否正常。

若电路对信号变换处理不符合技术要求的,则要通过调整电路元器件的参数,使其达到预定的技术要求。

这里需要注意的是,电路在调整过程中,相互之间是有影响的。

例如在调整静态电流时,中点电位可能会发生变化,这就需要反复调整,以求达到最佳状态。

示波器不仅可以观察各种波形,而且还可以测试波形的各项参数,如幅度、周期、频率、相位、肪冲信号的前后沿时间、脉冲宽度以及调幅信号的调制等。

用示波器观测波形时,示波器上限频率应高于测试波形的频率。

对于脉冲波形,示波器的上升时间还必须满足要求。

5.3 频率特性的测试与调整

频率特性的测试是整机测试中的一项主要内容,如收音机中频放大器频率特性测试的结果反映收音机选择性的好坏。

电视机接收图像质量的好坏主要取决于高频调谐器及中放通道频率特性。

所谓频率特性是指一个电路对于不同频率、相同幅度的输入信号(通常是电压)在输出端产生的响应。

测试电路频率特性的方法一般有两种:一是点频法(又称插点法),二是扫频法。

5.3.1 点频法

就是通过逐点测量一系列规定频率点上的网络增益(或衰减)来确定幅频特性曲线的方法。

测试时宝石输入电压不变,逐点改变信号发生器的频率,并记录个点对应输出的数值。

点频法的优点是准确度高,缺点是繁琐费时,而且可能因频率间隔不够密,儿漏掉被测频率中某些细节。

5.3.2 扫频法

利用一个扫频信号发生器取代了点频法中的正弦信号发生器,用示波器取代了点频法中的电压表而组成的。

扫频测量法简单、速度快,可以实现频率特性测量的自动化。

由于扫频信号的频率变化是连续,不会象点频法由于测量的频率点不够密而遗漏某些被测特性的细节。

反映的是被测网络的动态特性。

测量的准确度比点频法低。

6.结语

综上所述,我们即可对于电子设备等进行调试,通过调试过程,使电路的各项性能指标达到要求,使系统能够正常的工作。

参考文献

[1]李雪东.电子产品制造技术[M].北京:北京理工大学出版社,2011.

[2]王川,施亚齐,龙芬.电子测量技术与仪器[M].北京:北京理工大学出版社,2011.

[3]付桂翠.电子元器件使用可靠性保证[M].北京:国防工业出版社,2011.

[4]薛文,华慧明.电子元器件检测与使用速成[M].福建:福建科学技术出版社,2005.

[5]付桂翠,陈颖,张素娟.电子元器件可靠性技术教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.

[6]徐兴华,刘志刚.电子电路的调试方法与技巧[J].烟台职业学院学报,2007.

[7]吴大江.浅谈电子产品调试常用的故障诊断技术[J].科技传播,2011.

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