《齒輪加工工藝》講義

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1、齒輪零件的加工 一、 圓柱齒輪毛胚與熱處理 1. 齒輪毛坯 毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件、生產(chǎn)批 量等因素，常用的毛坯種類有： 1） 鑄鐵件：用于受力小、無沖擊、低速的齒輪； 2） 棒料：用于尺寸小、結構簡單、受力不大的齒輪； 3） 鍛坯：用于高速重載齒輪； 4） 鑄鋼坯：用于結構復雜、尺寸較大不宜鍛造的齒輪。 2. 齒輪熱處理在齒輪加工工藝過程中，熱處理工序的位置安排十分重要，它 直接影響齒輪的力學性能及切削加工的難易程度。一般在齒輪加工中有兩種熱處 理工序： 1） 毛坯的熱處理 為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應力、改善齒輪材料 內(nèi)部的金相組織和切削加工性

2、能，在齒輪毛坯加工前后通常安排正火或調(diào)質(zhì)等預 熱處理。 2） 齒面的熱處理為了提高齒面硬度、增加齒輪的承載能力和耐磨性而進 行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序。一般安排在滾齒、 插齒、剃齒之后，珩齒、磨齒之前。 二、 圓柱齒輪齒面（形）加工方法 1. 齒輪齒面加工方法的分類 按齒面形成的原理不同，齒面加工可以分為兩類方法： 齒面加工方案 齒輪精度等級 齒面粗糙度Raum 適用范圍 銑齒 9級以下 6.3~3.2 單件修配生產(chǎn)中，加工低精度的外圓柱齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪 4止 拉齒 7級 1.6~0.4 大批量生產(chǎn)7級內(nèi)齒輪，外齒輪拉刀制造復

3、雜，故少用 滾齒 8?7級 3.2~1.6 各種批量生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量外圓柱齒輪及蝸輪 插齒 1.6 各種批量生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的內(nèi)、外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪及小 型齒條 滾（或插）齒一淬火一壬行齒 0.8~0.4 用于齒面淬火的齒輪 滾齒剃齒 7?6級 0.8~0.4 主要用于大批量生產(chǎn) 滾齒剃齒淬火珩齒 0.4~0.2 滾（插）齒一淬火一磨齒 6?3級 0.4~0.2 用于高精度齒輪的齒面加工，生產(chǎn)率低，成本高 滾（插）齒一磨齒 6?3級 表1 齒面加工方案 三、圓柱齒輪零件加工工藝過程示例 1. 工藝過程示例 圓柱齒輪的加工工藝

4、過程一般應包括以下內(nèi)容：齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的精加工。 在編制齒輪加工工藝過程中，常因齒輪結構、精度等級、生產(chǎn)批量以及生產(chǎn)環(huán)境的不同，而采用各種不同的方案。 附圖為一斜齒圓柱齒輪的簡圖，表2列出了該齒輪機械加工工藝過程。從中可以看出，編制齒輪加工工藝過程大致可劃分如下幾 個階段： 1） 齒輪毛坯的形成：鍛件、棒料或鑄件； 2） 粗加工：切除較多的余量； 3） 半精加工：車，滾、插齒面； 4） 熱處理：調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻淬火等； 5） 精加工：精修基準、精加工齒面（磨、剃、珩、研齒和拋光等）。 表2 斜齒圓柱齒輪加工工藝過程 工序號 工序名稱 工

5、序內(nèi)容 加工設備 定位基準 1 鍛造 毛坯鍛造 2 熱處理 正火 3 車卡位 初車裝卡位置 CW6180車床 外圓和端面 4 粗車左端 車左端面，外圓及孔留加工量2-3 CW6180車床 外圓和端面 5 粗車右端 車右端面，外圓留加工量2-3 CW6180車床 外圓和端面 6 精車左端 ①車端面，車平即可；②車成外圓6 461.75 ，車成外圓6190；③車孔6135H7車至 -0.3 6133.8+0.1，2.5X45o車至3X45。；④車成端面槽6360X 6 190；⑤車成各倒角及圓角。 CW6180車床 外圓和

6、端面 7 精車右端 ①車端面，尺寸1 15 -0 087車至115.4+0.1；②車成外圓6461.75_03，接刀應光滑，車成外圓 6190,軸向尺寸10車至10+（0.2~0. 3）；③車成端面槽6 360X6190；④車成各倒角及圓角。 CW6180車床 外圓和端面 8 打印 打印產(chǎn)品標志 9 劃線 ①劃4- 6 30均布孔加工線；②劃2-36JS9雙鍵槽加工線 平臺 10 鉆孔 ①鉆成孔4- 6 30:②去毛刺 Z35搖臂鉆 端面 11 插鍵槽 ①粗插鍵槽；②插成鍵槽，保36JS9 （±0.031）及143.4+0.3:③去毛刺

7、 B5040插床 外圓和端面 12 磨前銑齒 ①粗銑齒（以基面定位，找正外圓及端面，跳動小于0.03）；②精銑齒，公法線銑至 161.60~161.65 YN31125滾齒機 外圓和端面 13 鉗工倒角 沿齒廓倒角2.5X450，去毛刺 14 熱處理 滲碳淬火，齒面：HRC52 外圓和端面 15 磨孔 ①找正外圓及端面，跳動小于0.1；②磨成孔6 135H7 并靠磨平端面 M250A內(nèi)圓磨床 內(nèi)孔和端面 16 磨平面 磨未靠磨平面，保全厚尺寸115 -0.087 M7475B 平面磨床 內(nèi)孔和端面 17 磨齒 （找正孔及端面，跳

8、動小于0.015）①粗磨齒，合理選擇磨前用量：②精磨齒，合理選 擇磨前用量；③無火花磨齒，保圖紙要求尺寸 H800西德磨齒機 內(nèi)孔和端面 18 裝配 2. 齒輪加工工藝過程分析 ⑴定位基準的選擇對于齒輪定位基準的選擇常因齒輪的結構形狀不同， 而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大時則采用錐堵。頂尖定位的精 度高，且能做到基準統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時常采用以下兩種定位、夾緊方 式： 1） 以內(nèi)孔和端面定位 即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位，確定齒輪中心和軸 向位置，并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準、設計基準、 裝配基準和測量基準重合，定位精度高，

9、適于批量生產(chǎn)。但對夾具的制造精度要 求較高。 2） 以外圓和端面定位 工件和夾具心軸的配合間隙較大，用千分表校正外 圓以決定中心的位置，并以端面定位；從另一端面施以夾緊。這種方式因每個工 件都要校正，故生產(chǎn)效率低；它對齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高，而對夾具精度 要求不高，故適于單件、小批量生產(chǎn)。 ⑵齒輪毛坯的加工齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個齒輪加工工藝過 程中占有很重要的地位，因為齒面加工和檢測所用的基準必須在此階段加工出 來；無論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加 工。 在齒輪的技術要求中，應注意齒頂圓的尺寸精度要求，因為齒厚的檢測是以 齒頂圓為測量基準的

10、，齒頂圓精度太低，必然使所測量出的齒厚值無法正確反映 齒側間隙的大小。所以，在這一加工過程中應注意下列三個問題： 1） 當以齒頂圓直徑作為測量基準時，應嚴格控制齒頂圓的尺寸精度； 2） 保證定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度； 3） 提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。 作業(yè)： 1、 簡述齒輪齒面加工方法的分類。 答：按齒面形成的原理不同，齒面加工可以分成兩大類： ⑴ 成形法(也叫仿形法)，即用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形 刀具切出齒面的方法，如銑齒、拉齒和成型磨齒等； ⑵ 展成法(也叫范成法)齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關系 作展成運動切出齒面的方法，工件的齒面由刀具的切削刃包絡而成， 如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。 2、 簡述齒輪的常見失效形式有哪些？ 答：齒輪失效的類型可劃分為四種： (1) 磨損失效，是指輪齒接觸表面的材料損耗； (2) 表面疲勞失效，是指接觸表面或表面下應力超過材料疲勞極 限所引起的材料失效。進一步又可分為初始點蝕、毀壞性點蝕和剝落。 (3) 塑性變形失效，是指在重載荷作用下表面金屬屈服所造成的 表面變形。它又可進一步分為壓塌和飛邊變形、波紋變形和溝條變形。 (4 )折斷失效，是指整個輪齒或輪齒相當大的一部分發(fā)生斷裂。 可以進一步分為疲勞折斷、磨損折斷、過載折斷、淬火或磨削裂紋引 起的折斷等。