《齒輪加工工藝》講義

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)復(fù)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(xué)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(yīng)力、改善齒輪材料 內(nèi)部的金相組織和切削加工性能，在齒輪毛坯加工前后通常安排正火或調(diào)質(zhì)等預(yù) 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(jìn) 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6.33.2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1.60.4大批量生產(chǎn)7級內(nèi)齒輪，外齒輪拉刀制造復(fù)雜，故少用滾齒87級3.21.6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0.80.4用于齒面淬火的齒輪滾齒剃齒76級0.80.4主要用于大批量生產(chǎn)滾齒剃齒淬火珩齒0.40.2滾（插）齒一淬火一磨齒63級0.40.2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63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過程一般應(yīng)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(jié)構(gòu)、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(jī)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(gè)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(zhǔn)、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序內(nèi)容加工設(shè)備定位基準(zhǔn)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2-3CW6180車床外圓和端面5粗車右端車右端面，外圓留加工量2-3CW6180車床外圓和端面6精車左端車端面，車平即可；車成外圓6 461.75 ，車成外圓6190；車孔6135H7車至-0.36133.8+0.1，2.5X45o車至3X45。；車成端面槽6360X 6 190；車成各倒角及圓角。CW6180車床外圓和端面7精車右端車端面，尺寸1 15 -0 087車至115.4+0.1；車成外圓6461.75_03，接刀應(yīng)光滑，車成外圓 6190,軸向尺寸10車至10+（0.20. 3）；車成端面槽6 360X6190；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(biāo)志9劃線劃4- 6 30均布孔加工線；劃2-36JS9雙鍵槽加工線平臺10鉆孔鉆成孔4- 6 30:去毛刺Z35搖臂鉆端面11插鍵槽粗插鍵槽；插成鍵槽，保36JS9 （±0.031）及143.4+0.3:去毛刺B5040插床外圓和端面12磨前銑齒粗銑齒（以基面定位，找正外圓及端面，跳動小于0.03）；精銑齒，公法線銑至 161.60161.65YN31125滾齒機(jī)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磨孔找正外圓及端面，跳動小于0.1；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115-0.087M7475B 平面磨床內(nèi)孔和端面17磨齒（找正孔及端面，跳動小于0.015）粗磨齒，合理選擇磨前用量：精磨齒，合理選 擇磨前用量；無火花磨齒，保圖紙要求尺寸H800西德磨齒機(jī)內(nèi)孔和端面18裝配2. 齒輪加工工藝過程分析定位基準(zhǔn)的選擇對于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)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(shí)則采用錐堵。頂尖定位的精 度高，且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時(shí)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(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、 裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合，定位精度高，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(gè)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)。齒輪毛坯的加工齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個(gè)齒輪加工工藝過 程中占有很重要的地位，因?yàn)辇X面加工和檢測所用的基準(zhǔn)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(shù)要求中，應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，因?yàn)辇X厚的檢測是以 齒頂圓為測量基準(zhǔn)的，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(cè)間隙的大小。所以，在這一加工過程中應(yīng)注意下列三個(gè)問題：1）當(dāng)以齒頂圓直徑作為測量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)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： 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； 展成法(也叫范成法)齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系 作展成運(yùn)動切出齒面的方法，工件的齒面由刀具的切削刃包絡(luò)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(yīng)力超過材料疲勞極 限所引起的材料失效。進(jìn)一步又可分為初始點(diǎn)蝕、毀壞性點(diǎn)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(jìn)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(gè)輪齒或輪齒相當(dāng)大的一部分發(fā)生斷裂?？梢赃M(jìn)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。