链轮设计与机械加工

    链轮是链传动中的重要零件，链轮齿形、节距等与链条相关尺寸加工是否正确，将直接关系到链条的使用寿命。因此，必须给于足够的重视。　　一、常见链轮的形状与结构　　通常，链轮是由齿圈、轮毅和轮幅三部分组成。常见链轮形状有: 　　1．单片式单双排链轮。2.单凸缘式单双排链轮。3。双凸缘式单双排链轮。　　链轮的结构大致有:1.整体结构。一般应用在标准链条P=38.1以下的单、双排，单、双凸缘链轮的加工。　　2.焊接结构。主要应用在中、大规格单、双凸缘链轮的加工。加工时，凸缘部分采用棒料车成凸形。齿圈部分可采用板材切割后加工外径与轴孔，孔一端车出焊接坡口套入凸缘部分进行焊接。焊接时要两端焊，采用低氢焊条如T506焊条等。　　3．铸造链轮。主要应用在大型链轮的加工，加工时只加工齿圈、凸缘两端面、外径和内径及键槽，然后再加工齿形。环链轮都是铸造的。铸造链轮的材料一般有两种，铸铁和铸钢如HTl5O、HT2O0和ZG310-570(ZG45)。　　4. 锻造链轮。主要应用在受力较大的中、大规格链轮的生产上。锻造时，不管是单凸缘式或双凸缘式，一般都锻成凸形，轴孔留出足够的加工余量，材料利用率较低，成本高。　　二、链轮材料的选择　　对于不需要热处理的片式链轮，可采用Q235、Q345(16Mn)、或10、20钢制造。一般硬度在HBl40以下，适于中速、中等功率、较大的链轮加工。要求热处理的链轮一般选用 45钢、45钢锻造、45铸钢或4OCr钢加工，适用于受力较大重要场合与高强度链条配套的主、从动链轮的加工。铸铁链轮主要应用在精度要求不高或外形复杂的链轮，如环链轮等。 　　三、链轮的基本参数　　l、Z-齿数，2、P-链条节距， 3、d-滚子直径， 4、d分一分度圆直径，5、d顶一顶圆直径， 6、d根一齿根圆直径， 7、一节距角 8、Q一压力角，R一齿沟圆弧半径。前三个参数为用户提供的重要数据，后序参数为链轮设计参数可参照有关标准计算。　　四、链轮齿形的几何形状与设计原则　　1. 链轮齿形的几何形状:常见链轮的几何形状有三圆弧一直线形、两圆弧一直线形、两圆弧凸齿形、一圆弧一直线形、齿槽中心有偏移的直线齿形和直线齿形。　　2.设计原则:链轮齿形设计主要应满足三方面要求：即啮合要求、使用要求、工艺性与精度要求。　　(1)保证链条能顺利的啮入与啮出，不会有干涉现象。　　(2)具有足够的容纳链条节距伸长的能力。　　(3)具有合理的作用角。　　(4)齿廓曲线与链传动工况相适应。　　(5)有利于啮入和防止因链条跳动而掉链。　　（6）加工工艺性好。　　目前我国所执行的链轮标准为GBl244-85齿形。　　五、链轮设计与加工　　1、链轮设计:对于节距12.7-38.1标准链条的链轮各厂家己采用　　标准滚刀在滚齿机上生产。加工时，用户只需提供链轮齿数、节距和滚子直径即可生产。链轮设计按GBl244-85设计。非标准链轮在用户提供必要数据的基础上，要做如下计算:分度圆直径:d分=P/sin180度/Z=P·K， P-节距，K-齿数系数可查表。　　齿沟圆弧半径:Rmin=O.505d， d=滚子直径。压力角 Qmin=l20度-90/2; Qmax=140度-90/2。一般选用Qmax。齿面圆弧半径Remin=O.008d；(Z·Z+180);Remax=O.12( Z·Z+2)。一般选用Remax。齿面圆弧半径的位置Do在 d分一0.2P圆周上。齿沟分离量 S：机加，Smin=0.08d；非加，Smin=O.04P。一般选用机加齿沟分离量。节距角a=360/Z。齿厚：单排为内节内宽的0.95，双排为内节内宽的0.93。　　齿顶圆可根据作图来决定，也可在分度圆的基础上加0.85一0.95倍的滚子直径。以上数据是链轮设计的重要参数。　　当然。特殊链条的链轮设计与此有区别，需按有关手册的链轮公式计算。　　2、链轮齿形加工链轮加工最主要的是齿形加工。前面己经讲过，标准链条的链轮大部分在滚齿机上用滚刀加工。而大规格与非标链轮的加工方法由于受设备和刀具、数量的限制各公司的加工方法有所不同。目前，应用最广泛的仍然是成形法铣切链轮与范成法滚切链轮两种。滚子链链轮铣刀的齿形是按链轮齿槽形状设计的。为了节省刀具，通常按链轮齿数分组设计刀具，每一组按计算齿数设计齿形，计算齿数可按下式计算: 　　Zc=2Zl·Z2/Zl+Z2式中:Zl一同组中最小齿数，Z2一同组中最大齿数。(1)成型刀加工齿形方法:用成型圆盘铣刀或用指状成型铣刀，在配有分度头的卧式或立式铣床上加工齿槽是目前常用的加工方法。适合于大节距链轮批量加工。(2)鞍形铣刀加工齿形方法:用鞍形铣刀在配有分度头的卧式铣床上同时在相邻两个齿槽上铣出对称的两个齿是目前齿形链轮常用的加工万法。适于中、小批量生产。(3)滚切加工齿形方法:在滚齿机上用滚刀加工出齿槽，适合于标准链轮节距P=38.1以下的链轮加工。生产效率高。精度好。(4)插齿加工齿形方法:在插齿机上用圆盘插齿刀或梳齿刀加工出链轮齿槽。适合于单件小批量生产。(5)较大型的链轮也可采取划线、钻孔在刨加工或插加工齿形又是一种加工方法，很显然，此种方法较为落后，但大型链轮受加工设备和数量限制也可采用这种方法。(6)最近，有的单位采用仿形机切割齿形的方法解决了大型链轮加工的难题，很有创意。　　仿形切割齿形加工工艺如下: 　　A.先将己机加的链轮放在分度盘上，链轮通过芯棒上的压板和镙栓固定。要求齿圈面一定要平。　　B.在己加工好的齿圈上任一位置按样板齿形切割深度小于设计齿形4-5mm的齿形，然后用角尺测量其尺面垂直度。　　C．测量己切割好的尺形深与己加工好的轴孔边缘的距离H。　　D.计算还需加工深度B。B=测量尺寸-轴孔边缘与分度圆直径边缘的距离。　　E.调整切割机连杆尺寸，即在原尺寸的基础上伸长一个加深量，调整后即可按样板切割。　　F.切割一齿后，用分度盘分度。切割三个齿后跨齿测量同侧同位距离。切第四齿后按同样方法移动一齿同侧同位测量，以此类推。　　G．如果通过测量尺寸相差较大或齿顶宽度出入较大，可将较宽的一面多于部分切割下来焊在另一齿面上进行修整。　　H.切割后的齿形表面用手砂轮磨光后进行表面淬火。　　L.进行其它加工。　　3.片式、凸缘式链轮机加方法　　(1)片式链轮加工:片式链轮一般采用钢板切割后再机加，可提高其材料利用率。小规格的链轮居多，标准链轮占多数，车削后在滚齿机上加工，一次可加工数片。　　(2)凸缘式链轮加工:凸缘式链轮加工有以下两种方法; 　　A．整体加工，即用棒料切削加工后再加工齿形。此种方法材料利用率低，成本高。　　B. 焊接加工，很显然此种方法材料利用率比整体加工高，成木低。具体加工方法是：齿圈部分可用钢板切割后粗加工外径和轴孔，轴孔一侧留焊接坡口。然后采用棒料车凸缘部分成凸形，齿圈部分和凸缘部分相拼后双面焊接再加工成品，焊口部分车圆弧。机加后再选定适当的方法加工齿形。　　焊接链轮的焊条最好采用低氢焊条，防止45钢由于焊接焊口开裂。对于大型重要链轮焊接前焊条最好预热，预热温度150-200，时间1-2小时。　　六、刀具设计　　链轮加工刀具主要有：1．标准滚刀应用在中小标准链轮的加工上。２.盘铣刀是按链轮齿形设计的一种多齿盘式刀具。一般在卧铣上加工链轮。3．成型刀是一种按链轮齿形设计的单齿刀具。加工时链轮靠分度头分度。成型刀装在立铣上单步加工。４．仿形切割加工，此种方法最简单，不需做任何刀具，只按链轮齿形做出切割样板在仿形切割机上切割即可，切割后齿面需修磨、打光。链轮齿面热处理一般为HRC40-45，可高频处理或表面火焰淬火。低碳钢可渗碳处理。