3856 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設(shè)計(jì)

3856 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設(shè)計(jì),羅拉,齒形,加工,工藝,工裝,設(shè)計(jì) 一、羅拉零件總體分析羅拉是紡織機(jī)械中起喂給、牽伸、輸出等作用的圓柱形回轉(zhuǎn)零件，是英語(yǔ)詞“roller”的音譯，有輥和軸的含義。廣泛用于牽伸、梳理、輸送等機(jī)構(gòu)。按所起的作用分為牽伸羅拉、喂給羅拉、緊壓羅拉、工作羅拉等。牽伸羅拉是紡紗機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)的主要零件，由上羅拉和下羅拉成對(duì)組成羅拉拑口，握持紗條進(jìn)行牽伸。羅拉的質(zhì)量影響輸出紗條的均勻度。在不加說(shuō)明時(shí)，通常提到的羅拉即指牽伸下羅拉，它是外圓有溝槽、滾花、或光滑表面的鋼制細(xì)長(zhǎng)軸,常沿紡紗機(jī)的全長(zhǎng)將若干根單節(jié)聯(lián)接成整列，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)積極傳動(dòng).羅拉的主要技術(shù)特征是：①直徑應(yīng)與所紡纖維的長(zhǎng)度、上羅拉加壓、羅拉的軸承距相適應(yīng)，有足夠的抗彎和抗扭剛度。②具有正確的溝槽齒形和符合規(guī)定的表面光潔度，能有效握持纖維又不致?lián)p傷或鉤住纖維。③具有較高的制造精度，有互換性，以保證紡紗質(zhì)量，減少因羅拉偏心，彎曲等機(jī)械因素造成紗條不勻。④表面耐磨而中心堅(jiān)韌，常用 20 號(hào)鋼滲碳淬硬或 45 號(hào)鋼淬硬，也有用鉻鉬鋼制造的，有時(shí)還要進(jìn)行耐腐蝕、防銹等表面處理。紡紗機(jī)械上所用的上羅拉，大多是表面包覆彈性物的，俗稱皮輥。也有表面光滑的，稱鐵輥或輕質(zhì)輥，個(gè)別機(jī)器也采用溝槽羅拉。皮輥的表面包覆丁腈橡膠的稱為丁腈皮輥。上羅拉通常都由下羅拉摩擦傳動(dòng)，少數(shù)也有用齒輪傳動(dòng)的。喂入牽伸機(jī)構(gòu)的紗條具有一定的厚度，為了能均勻地握持纖維，又不損傷纖維，上羅拉需包覆富有彈性的材料。這種彈性包覆物統(tǒng)稱為皮殼（或膠管）。皮殼在壓力的作用下產(chǎn)生壓縮性變形，使皮輥與羅拉的實(shí)際握持拑口不是一條線,而是一個(gè)面,形成控制纖維運(yùn)動(dòng)的摩擦力場(chǎng)。 皮輥由皮輥芯、皮輥鐵（鋼）殼，軸承和皮殼組成。棉紡并條機(jī)等設(shè)備上用的皮輥,用膠管套在皮輥芯上,也有的將丁腈橡膠直接澆注在皮輥芯上，支承在兩端軸承處。棉、毛等紡紗機(jī)上用的皮輥每?jī)慑V成一套，皮殼套在兩邊的皮輥鐵殼上，支承在皮輥芯的中間。為增強(qiáng)鐵殼與皮殼之間的結(jié)合力，鐵殼表面有溝槽。皮輥用的軸承有滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩種。皮輥的規(guī)格、種類(lèi)很多，直徑精度和表面光潔度要求較高，表面須經(jīng)磨削加工。丁腈皮殼具有硬度和厚度均勻、無(wú)接頭、富有彈性、在重加壓下不易產(chǎn)生永久壓縮變形、耐磨、價(jià)格便宜以及可以用不同的配方獲得不同的性能，來(lái)適應(yīng)各種工藝需要等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì) 50 年代以來(lái)已代替了用天然皮革和軟木等做的皮殼。膠管用套或膠粘的辦法裝配在鐵殼上。用機(jī)械或氣壓使膠殼內(nèi)徑脹大后套在鐵殼上的，稱為套皮輥。用膠粘劑把膠管和鐵殼膠牢，可以避免在重加壓下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)膠管從鐵殼上滑脫下來(lái)。也可以把丁腈橡膠直接梳化在薄壁合金管上，再壓配在鐵殼上做成丁腈皮輥，裝配方便，能承受重加壓，使用壽命較長(zhǎng)。 皮輥的表面處理很重要，目的在于獲得需要的摩擦系數(shù)值。摩擦系統(tǒng)太小，握持力不足，牽伸過(guò)程不能正常進(jìn)行；摩擦系數(shù)太大，纖維或整根須條容易繞到皮輥上，造成斷頭或紗疵。須條繞在皮輥上的現(xiàn)象稱為繞皮輥。皮輥的表面處理方法有酸處理和涂料兩類(lèi)。使用滲透性的合成涂料，既能充分發(fā)揮橡膠彈性，又能防止繞皮輥，耐久性也好。皮輥與纖維摩擦產(chǎn)生靜電，也是繞皮輥的原因。在膠管配方中加入高分子電解質(zhì)或抗靜電劑和使用合適的表面涂料可防止靜電的積聚。皮輥使用日久后，產(chǎn)生中凹、偏心、大小頭、同一套上兩只皮輥直徑不一致、表面微細(xì)龜裂、表面處理層剝落或失效等，都需要進(jìn)行回磨，經(jīng)表面重新處理后方可再用。二、羅拉零件的加工工藝由以上分析可知，羅拉這種零件并不是一種單純的軸類(lèi)零件，它需要經(jīng)過(guò)軸類(lèi)零件的加工過(guò)程后，繼續(xù)對(duì)軸進(jìn)行包覆，焊接等等的加工過(guò)程，最后才能成為羅拉零件。因此，必須要先對(duì)軸類(lèi)零件進(jìn)行工藝分析：軸類(lèi)零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來(lái)支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類(lèi)零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來(lái)支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。羅拉零件就可以定位為軸類(lèi)零件中的階梯軸，它是由階梯軸頭和鋼管以及包復(fù)扳三部分零件組裝在一起的，其中的軸頭就是典型的階梯軸。（一）下面對(duì)軸頭進(jìn)行加工過(guò)程的工藝分析：(1)軸類(lèi)零件的毛坯　　軸類(lèi)零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類(lèi)型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。該羅拉零件的材料為 45 鋼，故選 45 鋼就可滿足其要求。根據(jù)其尺寸，可選擇毛坯為 ?120×150 的 45 號(hào)圓鋼。（2）確定主要表面的加工方法羅拉零件的軸頭大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車(chē)削與外圓磨削成型。由于該零件的軸頭公差等級(jí)與表面粗糙度由車(chē)削就可以達(dá)到精度要求，因此用車(chē)削就能夠完成加工過(guò)程。外圓表面加工方案為：粗車(chē)——半精車(chē)——精車(chē)。（3）確定定位基準(zhǔn)合理的選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。對(duì)于羅拉軸頭的加工應(yīng)選擇兩端的中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤(pán)裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車(chē)端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車(chē)出一段外圓，然后以已車(chē)過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤(pán)裝夾，車(chē)另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。（4）熱處理工序安排軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于羅拉零件的軸頭，要求是調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車(chē)個(gè)外圓以后，半精車(chē)各外圓之前?？偵纤?，羅拉軸頭工藝路線如下：下料——車(chē)兩端面，鉆中心孔——粗車(chē)各外圓——調(diào)質(zhì)——半精車(chē)各外圓，倒角——鉆孔——銑鍵槽——精車(chē)——去毛刺——校驗(yàn)入庫(kù)。通過(guò)上面的工藝路線的確定，確定出了如下的軸頭一的加工工藝過(guò)程：產(chǎn)品型號(hào)CA6140車(chē)床零件圖號(hào)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭 1 共 頁(yè) 第 1 頁(yè)材 料 牌 號(hào) 45 鋼毛 坯 種 類(lèi) 圓鋼毛坯外形尺寸 ?120×150每毛坯件數(shù) 1每 臺(tái) 件 數(shù) 1工 藝 裝 備 工 時(shí) 工序號(hào)工 名序 稱工 歩名 稱工 序 內(nèi) 容設(shè) 備 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件1 下料 ?120mm×150mm2 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓一端 車(chē)床 三爪卡盤(pán)2 車(chē)端面見(jiàn)平 CA6140YT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車(chē)外圓保證尺寸?115mmYT5 45° 外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺3 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端2 車(chē)端面見(jiàn)平保證總長(zhǎng)145mmYT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車(chē)外圓保證尺寸?113mmYT5 45° 外圓車(chē)刀4 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車(chē)臺(tái)階面外圓保證尺寸?46mm，長(zhǎng) 74mmYT5 45° 外圓車(chē)刀4 粗車(chē)臺(tái)階面外圓保證尺寸?36mm，長(zhǎng) 23mm5熱處理調(diào)質(zhì)處理 220~240HBS6 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?46mm 一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車(chē) ?113mm 外圓至?112.5mm 4 倒外角 1×45° 倒角刀7 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112.5mm 一端YT5 45°外圓車(chē)刀2 用尾座頂尖頂住中心孔3 半精車(chē) ?46mm 臺(tái)階面至?45.5mm4 半精車(chē) ?36mm 臺(tái)階面至?35.5mm5 倒外角 1.5×45° 倒角刀6 車(chē) ?33mm 長(zhǎng)為 1.7mm 的環(huán)槽，距軸端 3.3mm 切槽刀8 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?45.5mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車(chē) ?112.5mm 至?112mmYT5 45°外圓車(chē)刀9 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車(chē) ?45.5mm 臺(tái)階面至?45mmYT5 45°外圓車(chē)刀4 精車(chē) ?35.5mm 臺(tái)階面至?35mm10去毛刺11檢驗(yàn)入庫(kù)設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字日 期軸頭二的加工工藝卡如下：產(chǎn)品型號(hào)CA6140車(chē)床零件圖號(hào)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭 2 共 頁(yè) 第 1 頁(yè)材 料 牌 號(hào) 45 鋼毛 坯 種 類(lèi) 圓鋼毛坯外形尺寸 ?120×280每毛坯件數(shù) 1每 臺(tái) 件 數(shù) 1工 藝 裝 備 工 時(shí) 工序號(hào)工 名序 稱工 歩名 稱工 序 內(nèi) 容設(shè) 備 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件1 下料 ?120mm×290mm2 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓一端 車(chē)床 三爪卡盤(pán)2 車(chē)端面見(jiàn)平 CA6140YT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車(chē)外圓保證尺寸?115mmYT5 45° 外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺3 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端2 車(chē)端面見(jiàn)平保證總長(zhǎng)270mmYT5 90° 偏刀3 鉆中心孔 中心鉆?2mm4 粗車(chē)外圓保證尺寸?113mmYT5 45° 外圓車(chē)刀4 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持工件毛坯外圓另一端2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車(chē)臺(tái)階面外圓保證尺寸?46mm，長(zhǎng) 190mmYT5 45° 外圓車(chē)刀4 粗車(chē)臺(tái)階面外圓保證尺寸?36mm，長(zhǎng) 139mm5 粗車(chē)臺(tái)階面外圓保證尺寸?31mm，長(zhǎng) 98mm5熱處理調(diào)質(zhì)處理 220~240HBS 6 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?46mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車(chē) ?113mm 外圓至?112.5mm 4 倒外角 1×45° 倒角刀7 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112.5mm 一端YT5 45°外圓車(chē)刀2 用尾座頂尖頂住中心孔3 半精車(chē) ?46mm 臺(tái)階面至?45.5mm4 半精車(chē) ?36mm 臺(tái)階面至?35.5mm5 半精車(chē) ?31mm 臺(tái)階面至?30.5mm6 用 ?6mm 鉆頭在 ?30.5mm臺(tái)階面鉆 135 深的孔 ?6mm鉆頭7用 ?10mm 鉆頭在?30.5mm 臺(tái)階面鉆 14 深的孔?10mm 鉆頭8 用絲錐在 ?10mm 的孔中攻絲?10mm 絲錐9 在 ?30.5mm 的臺(tái)階面倒外角 1×45° 倒角刀10 在 ?35.5mm 的臺(tái)階面倒外角 1.5×45°11 車(chē) ?28mm 長(zhǎng)為 1.3mm 的環(huán)槽，距軸端 2.7mm 切槽刀8 鉆孔 1 用虎鉗夾住 ?35.5mm 臺(tái)階面 鉆床 虎鉗2用 ?6mm 的鉆頭鉆17.5mm 深的孔，距軸頭端面為 118mm?6mm鉆頭9銑鍵槽1 用 V 形虎鉗裝夾 ?30.5mm臺(tái)階面 立式銑床 V 形虎鉗 銑刀2 銑鍵槽 10mm×90mm，鍵槽一端距軸頭 5mm8 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?45.5mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車(chē) ?112.5mm 至?112mmYT5 45°外圓車(chē)刀9 車(chē)削 1 三爪自定心卡盤(pán)夾持?112mm 一端2 用尾座頂尖頂住中心孔3 精車(chē) ?45.5mm 臺(tái)階面至?45mmYT5 45°外圓車(chē)刀4 精車(chē) ?35.5mm 臺(tái)階面至?35mm5 精車(chē) ?30.5mm 臺(tái)階面至?30mm10去毛刺11檢驗(yàn)入庫(kù)設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽 字日 期羅拉零件中的兩個(gè)軸頭已經(jīng)加工完成了，下面就是將軸頭、無(wú)縫鋼管和包覆鋼管三者通過(guò)紅套的方法結(jié)合到一起，所謂紅套，就是將套筒加熱，然后再將需要裝入的零件裝入套筒中，冷卻后套筒就會(huì)收縮與軸頭緊固。要將軸頭，無(wú)縫鋼管和包覆鋼管三者相結(jié)合，有兩種方案，方案一，就是先將軸頭與無(wú)縫鋼管通過(guò)紅套的方法相結(jié)合，然后再將這兩者的結(jié)合體通過(guò)紅套的方法與包覆鋼管再結(jié)合。而方法二就是先將無(wú)縫鋼管和包覆鋼管通過(guò)紅套的方法想結(jié)合，然后再將軸頭通過(guò)紅套的方法與他們相結(jié)合。方案二中的第二個(gè)過(guò)程比較困難，要加熱的零件比較厚，溫度要求也比較難以把握，相比之下，還是第一種方案比較合理，所以決定采用方案一。通過(guò)方案一在保證尺寸要求的情況下，再用焊接的方法將三者焊接到一起，這樣才可以保證整個(gè)零件的整體性。而這個(gè)零件也是羅拉齒形加工的毛坯零件。下一步還要對(duì)其進(jìn)行齒形加工。（二）下面是對(duì)羅拉齒形加工的工藝分析要加工羅拉的槽，可以有滾齒、插齒、磨齒、剃齒和刨齒多中加工方案。在眾多的加工方案中，分別對(duì)銑加工和刨加工進(jìn)行工藝試驗(yàn)。從理論上來(lái)說(shuō)，銑加工刀具剛性好，加工質(zhì)量比較穩(wěn)定，粗糙度低，不易形成毛刺，但加工效率低，刨加工加工效率高，刀具剛性差，進(jìn)刀量不穩(wěn)定容易扎刀、毛刺。但通過(guò)多次的工藝試驗(yàn)，比較兩種加工方法的加工參數(shù)及加工后的表面質(zhì)量，表明對(duì)此種零件，銑加工不但加工效率低，而且容易在齒頂形成積屑瘤。影響加工質(zhì)量。而刨加工加工質(zhì)量反而比銑加工的好，加工面幾乎沒(méi)有毛刺，加工效率也比銑槽高。通過(guò)以上的分析，羅拉的齒形加工就選用刨加工。選定了刨加工，接下來(lái)就要選擇加工的刀具?？紤]到羅拉齒形的分布較密，齒形槽較薄，齒形強(qiáng)度比較的差，而且還容易變形，我們可以使用組合刀具對(duì)其進(jìn)行刨槽加工，盡可能的減少工件發(fā)熱，提高加工效率。其組合刀具結(jié)構(gòu)如下圖所示：直槽刨刀結(jié)構(gòu)，它能有效的減小成形刨刀的加工量，最大限度的減小熱量的產(chǎn)生。下圖所示的就是直槽刨刀：成形刨刀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)前面刨直槽刀的加工，成形刨刀的加工余量已經(jīng)很小，它主要是切削斜面部分是槽成形，直接影響著槽的成形尺寸及表面質(zhì)量。下圖是成形刨刀的結(jié)構(gòu)： 刀具也定了下來(lái)，接下來(lái)就是在刨床上的夾具的設(shè)計(jì)了。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要的任務(wù)之一就是羅拉齒形加工的夾具的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)過(guò)程參考設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。