齒輪的加工工藝

1、畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）（說 明 書）題 目： 齒輪的加工工藝 姓 名： 編 號： 年 月 日摘要本論文系統(tǒng)的講述了齒輪加工工藝的的過程及圓柱齒輪的加工工藝。討論了幾種常見齒輪齒形加工的方法和根切現(xiàn)象并給出計算公式。并且講述了齒輪加工中常見的的加工誤差；以保證齒輪加工的準確性。本論文是關(guān)于齒輪的加工工藝，以介紹方法為宗旨，著重實力，力圖做到內(nèi)容完整、詳實。主要介紹機械制造工藝規(guī)程設(shè)計的基本要求、內(nèi)容、方法和步驟。 通過對齒輪的齒型加工分析及齒輪加工誤差的分析可以更準確的把握住齒輪的加工工藝過程；進而加工出精度更高的齒輪.關(guān)鍵詞：加工工藝 齒型的加工 加工誤差A(yù)bstractThis paper

2、describes the system processing of the process of gear and gear processing technology. Discussed several common processing methods and gear tooth root cutting in and give the formula. And describes the common gear machining processing error; to ensure the accuracy of gear. This paper is about the ge

3、ar processing technology, to introduce methods for the purpose, focus on strength, trying to make the content complete and informative.Machinery manufacturing process specification introduces the basic requirements for the design, content, methods and steps.Through analysis of gear-type processing a

4、nd manufacturing error of analysis can more accurately grasp the gear machining process; further be processed more precise gear.Key words: tooth processing processing processing errors目 錄摘要1第1章 前言1第2章 齒輪加工概述22.1圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點22.2圓柱齒輪的傳動精度要求22.3齒輪的材料、熱處理及毛坯32.4齒輪齒形加工方法及選擇6第3章 圓柱齒輪的加工工藝過程123.1工藝過程分析123.2齒端

5、加工153.3精基準修正16第4章 齒輪加工誤差工藝分析174.1影響傳動精度的加工誤差分析174.2影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分析214.3影響齒輪接觸精度的加工誤差分析22第5章 結(jié)論24參考文獻25致 謝26 第1章 前言齒輪是機器中廣泛采用的傳動零件之一。它可以傳遞動力，又可以改變轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)方向。齒輪傳動廣泛應(yīng)用于機床、汽車、飛機、船舶及精密儀器等行業(yè)中，因此，在機械制造中，齒輪生產(chǎn)占有極其重要的位置。其功用是按規(guī)定的速比傳遞運動和動力。齒輪傳動在我國的發(fā)展是從漸開線齒廓起步的。漸開線齒輪在技術(shù)上最成熟，應(yīng)用最具備條件，因而使用也最普遍，并在機械傳動設(shè)計中，占有主導(dǎo)地位。漸開線齒廓具

6、有最具備條件，因而使用也最普遍，并在機械傳動設(shè)計中，占有主導(dǎo)地位。 隨著國外機械產(chǎn)品的引進與齒輪制造水平的提高，齒面經(jīng)滲碳淬火、氮化、或感應(yīng)淬火處理的所謂硬齒面漸開線齒輪開始為人們所重視。這種齒輪由于齒面硬度高與輪齒精度好而大大提高承載能力和使用壽命，并因結(jié)構(gòu)尺寸小使齒輪裝置的成本大為降低。齒輪產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，除依賴于合理而先進的設(shè)計方法外，主要決定于齒輪制造水平的高低。近些年來，我國齒輪制造能力和水平已有長足的發(fā)展，齒輪精度等級普遍有所提高.對于不同類型的齒輪、齒廓形狀、齒面硬度、結(jié)構(gòu)形式、精度等級與生產(chǎn)條件，可選擇不同的工藝方案。一般來說，齒輪制造工藝過程包括材料制備、齒坯加工、切齒、齒

7、面熱處理和齒面精加工等五個階段。常用的輪齒加工方法有銑齒、滾齒、插齒、剃齒、珩齒與磨齒等，其相應(yīng)的齒輪加工機床與切齒工具一般均能立足于國內(nèi)。圓柱齒輪在機械產(chǎn)品中，應(yīng)用廣泛，規(guī)格品種繁多，長期來采用漸開線齒廓。多數(shù)選用中碳合金鋼與滲碳合金鋼兩種，少數(shù)采用氮化鋼。按其性能規(guī)定相應(yīng)的熱處理工藝，如調(diào)質(zhì)、感應(yīng)淬火、滲碳淬火與表面氮化等。在切齒工藝方面，對于汽車、拖拉機批量生產(chǎn)的中、小模數(shù)齒輪，通常采用滾（插）齒剃（擠）齒熱處理珩齒工藝；對于冶金、礦山、石化、起重運輸?shù)葯C械配套的大、中模數(shù)齒輪，大都采用調(diào)質(zhì)處理一滾（插）齒工藝；對于低速重載與高速齒輪，一般采用滾（插）齒滲碳淬火磨齒工藝。 第2章 齒輪加

8、工概述2.1圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)因使用要求不同而有所差異。從工藝角度出發(fā)可將其分成齒圈和輪體兩部分。按照齒圈上輪齒的分布形式，可以分為直齒、斜齒、人字齒等；按照輪體的結(jié)構(gòu)形式，齒輪可分為盤類齒輪、套類齒輪、軸類齒輪，齒條等。2.2圓柱齒輪的傳動精度要求齒輪制造精度的高低直接影響到機器的工作性能、承載能力、噪聲和使用壽命，因此根據(jù)齒輪的使用要求，對齒輪傳動提出四個方面的精度要求。 1.傳遞運動的準確性即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過一定范圍。使齒輪副傳動比變化小，以保證傳遞運動準確。 2.傳遞運動的平穩(wěn)性即要求齒輪在一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。使齒輪副的瞬時傳動比變化小，

9、以保證傳動的平穩(wěn)性，減少振動、沖擊和噪聲。 3.載荷分布的均勻性要求齒輪工作時齒面接觸良好，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置，以保證載荷分布均勻。不至于齒面應(yīng)力集中，引起齒面過早磨損，從而降低使用壽命。 4.傳動側(cè)隙的合理性要求嚙合輪齒的非工作齒面間留有一定的側(cè)隙，方便于存儲潤滑油，補償彈性變形和熱變形及齒輪的制造安裝誤差。 國家標準GB1009588漸開線圓柱齒輪精度對齒輪、齒輪副規(guī)定了12個精度等級，其中第一級最高，第12級最低，新標準根據(jù)齒輪的各項加工誤差對傳動性能的主要影響分成三個檢驗公差組，如表2-1所列。公差組公差與極限偏差項目誤差特性對傳動性能的主要影響F i 、 F

10、p、 F pk 、F i 、F i 、 F r、F w以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的誤差傳遞運動的準確性 f i 、f f ， f pt、 f pb 、 f i 、 f f在齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，多次周期重復(fù)出現(xiàn)的誤差傳遞運動的平穩(wěn)性、噪聲、振動 F 、F b 、F px 齒向、接觸線的誤差載荷分布的均勻性表2-1齒輪公差檢驗組2.3齒輪的材料、熱處理及毛坯1.齒輪的材料及熱處理方法的選擇齒輪應(yīng)按照使用時的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。 速度較高的齒輪傳動，齒面容易產(chǎn)生疲勞點蝕，應(yīng)選擇齒面硬度較高而硬層較厚的材料；有沖擊載荷的齒輪傳動，輪齒容易折斷，應(yīng)選擇韌性較好的

11、材料；低速重載的齒輪傳動，輪齒容易折斷，齒面易磨損，應(yīng)選擇機械強度大，齒面硬度高的材料。 制造齒輪的常用材料有鍛鋼、鑄鋼和鑄鐵。對各種齒輪材料應(yīng)進行適當?shù)臒崽幚?，以改善其機械性能。在一些輕工、家電產(chǎn)品中的齒輪，也有選用工程塑料等非金屬材料。(1).鍛鋼  鍛鋼是制造齒輪的主要材料，具有強度高、韌性好、便于制造等優(yōu)點。根據(jù)齒面硬度和制造工藝分為兩類。.齒面硬度HBS350的齒輪，稱為軟齒面齒輪。軟齒面齒輪一般是用中碳鋼或中碳合金鋼進行正火或調(diào)質(zhì)處理得到的。這類齒輪是熱處理后進行切齒，齒面精度一般為7級或8級。用于對強度和精度要求不高、速度較低、且對齒輪尺寸無嚴格限制的傳動場合，如一般用

12、途的減速器。齒面硬度HBS>350的齒輪，稱為硬齒面齒輪。硬齒面齒輪一般是用中碳鋼、中碳合金鋼進行表面淬火或用低碳類鋼、低碳合金鋼進行滲碳淬火處理得到的。這類齒輪是粗切齒后進行熱處理，然后再進行精加工，如磨齒、剃齒等，一般齒面精度可達5級或6級。主要用于承載能力較大、速度較高和精密的機械，如汽車和機床的傳動齒輪等。 (2).鑄鋼  常用于不宜鍛造的大直徑（大于400mm）齒輪，可用鑄造方法制成鑄鋼齒坯。由于鑄鋼晶粒較粗，鑄造后應(yīng)進行正火處理。(3).鑄鐵  普通灰鑄鐵的抗彎強度和抗沖擊性能較差，但鑄造容易，加工方便，成本低，一般僅應(yīng)用在一些低速、輕載和沖擊小的非重要齒

13、輪傳動中。由于鑄鐵性能較脆，為了避免載荷集中造成齒端局部裂斷，鑄鐵齒輪的齒面寬應(yīng)取得小些。高強度球墨鑄鐵的機械性能和抗沖擊能力比灰鑄鐵高，可以代替鑄鋼鑄造大尺寸的齒輪坯。大小齒輪都是軟齒面時，考慮到小齒輪齒根強度較弱，且受載次數(shù)較多，故在選擇材料和熱處理時，一般應(yīng)使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高HBS2050，以使大小齒輪的工作壽命相接近。大小齒輪都是硬齒面時，小齒輪的齒面硬度應(yīng)略高，也可和大齒輪相等。常用齒輪材料及力學(xué)性能見表2-2。材料牌號熱處理硬度強度極限b（MPa）屈服極限s（MPa）應(yīng)用范圍 優(yōu)質(zhì)碳素鋼45正火調(diào)質(zhì)表面淬火169217 HBS217255HBS4855HR

14、C580650750290360450低速輕載低速中載高速中載或沖擊很小50正火180220 HBS620320低速輕載  合金鋼40Cr調(diào)質(zhì)表面淬火240260HBS4855 HRC700900550650中速中載高速中載，無劇烈沖擊42SiMn調(diào)質(zhì)表面淬火217269 HBS4555HRC750470高速中載，無劇烈沖擊20Cr滲碳淬火5662 HRC650400高速中載，承受沖擊20CrMnTi滲碳淬火5662HRC1100850 鑄鋼ZG310570正火表面淬火160210HBS4050 HRC570320 中速、中載、大直徑 ZG34

15、0640正火調(diào)質(zhì)170230HBS240270 HBS650700350380球墨鑄鐵QT6002QT5005正火220280 HBS147241 HBS600500 低、中速輕載，小沖擊灰鑄鐵HT200HT300人工時效（低溫退火）170230HBS187235 HBS200300 低速輕載，沖擊很小表2-2  齒輪常用材料及其力學(xué)性能 輪齒常用的熱處理為高頻淬火、滲碳、氮化。 高頻淬火可以形成比普通淬火稍高硬度的表層，并保持了心部的強度與韌性。 滲碳可以使齒輪在淬火后表面具有高硬度且耐磨，心部依然保持一定的強度和較高的韌性。 氮化是將輪齒于氨氣中并加熱到520

16、-560度，使活性氮原子滲入輪齒表面層，形成硬度很高的氮化物薄層。 在齒輪生產(chǎn)中，熱處理質(zhì)量對齒輪加工精度和表面粗糙度影響很大。往往因熱處理質(zhì)量不穩(wěn)定，引起齒輪定位基面及齒面變形過大或表面粗糙度太大而大批報廢，成為齒輪生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。 2.齒輪毛坯的制造齒輪毛坯形式主要有棒料、鍛件、鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單而且對強度要求低的齒輪。鍛件多用于齒輪要求強度高、耐沖擊和耐磨。當齒輪直徑大于400-600毫米時，常用鑄造方法鑄造齒坯。為了減少機械加工量，對大尺寸、低精度齒輪，可以直接鑄出輪齒；壓力鑄造，精密鑄造、粉末冶金、熱扎和冷擠等新工藝，可制造出具有輪齒的齒坯等新工藝，可制造出具有輪齒的齒

17、坯，以提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料 齒坯加工，在齒輪的整個加工過程中占有重要的位置。齒輪的孔、端面或外圓常作為齒形加工的定位、測量和裝配的基準，其加工精度對整個齒輪的精度有著重要的影響。另外，齒坯加工在齒輪加工總工時中占有較大的比例，因此吃皮加工在整個齒輪加工中占有重要的地位。 (1).齒坯加工精度 齒輪在加工、檢驗和裝夾時的徑向基準面和軸向基準面應(yīng)盡量一致。一般情況下，常以齒輪孔、外圓和端面作為定位、測量或裝配的基準，在齒坯加工中必須規(guī)定一定的精度要求，根據(jù)標準對齒坯提出的公差要求具體見表2-3，齒坯基準面和端面跳動公差如表2-4；齒坯精度等級   1234567

18、89101112孔尺寸精度IT4 IT4 IT4 IT4 IT5IT6IT7IT8IT8幾何形狀精度IT1 IT2 IT3IT4 軸尺寸精度IT4IT4IT4IT4IT5IT6IT7IT8幾何形狀精度IT1IT2IT3IT4表2-3齒輪公差分度園直徑/mm 精度等級大于到1234567891011121252.871118281254003.691422364008005.01220325080016007.0182845711600250010.02540631002500400016.04063100160表2

19、-4齒坯基準面和端面跳動公差 (2).齒坯加工方案齒坯加工工藝方案主要取決于齒輪的輪體結(jié)構(gòu)，技術(shù)要求和生產(chǎn)類型。齒坯加工的主要內(nèi)容有：齒坯的孔、端面、頂尖孔（軸類齒輪）以及齒圈外圓和端面的加工。對于軸類齒輪和套筒齒輪的齒坯，其加工過程和一般軸、套類基本相同，以下主要討論盤類齒輪齒坯的加工工藝方案。單件小批生產(chǎn)的齒坯加工 一般齒坯的孔、端面及外圓的粗、精加工都在通用車床上經(jīng)兩次裝夾完成，但必須注意將孔和基準端面的精加工在一次裝夾內(nèi)完成，以保證位置精度。大批量生產(chǎn)的齒坯加工 大批量生產(chǎn)，應(yīng)采用高生產(chǎn)率的機床和高效專用夾具加工。在加工中等尺寸齒輪齒坯時，均多采用“鉆拉多刀車”的工藝方案。2.4齒輪齒

20、形加工方法及選擇1.齒形加工方法可分為非切削加工和切削加工兩類非切削加工主要有熱扎、冷扎、壓鑄、注塑、粉末冶金等，無屑加工生產(chǎn)率高，材料消耗小，成本低，但由于受到材料塑性和加工精度低的影響，目前尚未廣泛應(yīng)用。齒形切削加工，具有良好的加工精度，應(yīng)用廣，目前仍是齒形的主要加工方法。按其加工原理可分為成形法和展成法兩種。(1). 成形法加工所用刀具的外形與被加工齒輪的齒槽形狀完全相同。常用的成型銑刀有盤形銑刀和指狀銑刀兩種。一般情況，小模數(shù)齒輪（m<10mm）是用圓盤銑刀如圖2-5（a）在臥式銑床上加工；大模數(shù)齒輪（m>10mm）是用指狀銑刀如圖2-5（b）在立式銑床上加工。銑齒時，齒輪

21、坯在銑刀轉(zhuǎn)動的同時沿其軸線送進，銑出一個齒槽后，齒輪坯要退回到原位，將其分度（轉(zhuǎn)過2/z），再銑下一個齒槽，余此類推直至完成整個齒輪的加工。2-5成形法加工齒輪由于漸開線形狀與基圓半徑有關(guān)，而基圓半徑rb=rcos=mzcos/2，顯然，在模數(shù)、壓力角相同時，若齒數(shù)不同，基圓半徑就不同，漸開線的形狀也就不同。要想得到準確的齒形，每一種模數(shù)中不同的齒數(shù)就需要不同的刀，這在實際生產(chǎn)中是無法實現(xiàn)的。為了減少加工齒輪的銑刀數(shù)目，標準規(guī)定，對于同一模數(shù)和標準壓力角的銑刀，一般采用8把為一套，每把銑刀銑一定的齒數(shù)范圍，以適應(yīng)加工不同齒數(shù)的齒輪需要，見表2-6。刀號12345678加工齒數(shù)范圍1213141

22、6172021252634355455134135以上2-6盤形銑刀加工齒數(shù)的范圍(2).展成法是應(yīng)用齒輪嚙合的原理來進行加工的，用這種方法加工出來的齒形輪廓是刀具切削刃運動軌跡的包絡(luò)線。齒數(shù)不同的齒輪，只要模數(shù)和齒形角相同，都可以用同一把刀具來加工。用展成原理加工齒形的方法有：滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等方法。其中剃齒、珩齒和磨齒屬于齒形的精加工方法。展成法的加工精度和生產(chǎn)率都較高，刀具通用性好，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。插齒  如圖2-7（a）所示是齒輪插刀插齒時的立體圖。齒輪插刀端面為漸開線齒廓的刀刃，刀具齒頂比傳動齒輪的齒頂高出c*m，以便切制出齒輪的徑向頂隙。插齒時，插刀

23、沿輪坯軸線方向作往復(fù)運動，同時插刀與輪坯按定傳動比i=1/2=z2/z1作轉(zhuǎn)動，插刀刀刃各個位置的包絡(luò)線就形成了漸開線齒廓，如圖2-7（b）所示。齒輪插刀的齒廓是精確的漸開線，所以，插制的齒輪也是漸開線。根據(jù)正確嚙合條件，被切齒輪的模數(shù)和壓力角必定與刀具的模數(shù)和壓力角分別相等。故用同一把插刀切出不同齒數(shù)的齒輪都能正確嚙合。當齒輪插刀的齒數(shù)增加到無窮多時，其基圓半徑變?yōu)闊o窮大，插齒刀的齒廓變成了直線齒廓，齒輪插刀也就變成了齒條插刀如圖2-8（a）。圖2-8（b）所示為齒條插刀的刀刃形狀，其齒頂比傳動齒條的齒頂高出c*m，同樣是為了保證切制出齒輪的徑向頂隙。齒條插刀切制齒輪時，其范成運動相當于齒條

24、與齒輪的嚙合傳動，插刀的移動速度與輪坯分度圓上的圓周速度相等。2-7齒輪插刀加工齒輪       2-8   齒輪插刀加工齒輪 滾齒是利用滾刀在滾齒機上進行輪齒加工。圖2-9（a）齒輪插刀加工齒輪為一具有縱向斜槽的滾刀，其軸向剖面似齒條插刀，所以滾刀可以看成是由若干齒條插刀組成，切齒時，滾刀和輪坯各繞自身的軸線回轉(zhuǎn)，同時滾刀沿輪坯軸線方向作切削運動，以切出整個齒寬，如圖2-9（b）所示。由于齒輪滾刀切齒是連續(xù)轉(zhuǎn)動，克服了上述兩種刀具切削不連續(xù)的缺點，所以生產(chǎn)效率高。大批量生產(chǎn)時廣泛采用滾齒加工。 

25、;                                          2-9 滾刀加工輪齒剃齒加工是根據(jù)一對螺旋角不等的螺旋齒輪嚙合的原理，剃齒刀與被切齒輪的軸線空間交叉一個

26、角度，如圖2-10所示，剃齒刀為主動輪1，被切齒輪為從動輪2，它們的嚙合為無側(cè)隙雙面嚙合的自由展成運動。在嚙合傳動中，由于軸線交叉角“”的存在，齒面間沿齒向產(chǎn)生相對滑移，此滑移速度v切=(vt2-vt1)即為剃齒加工的切削速度。剃齒刀的齒面開槽而形成刀刃，通過滑移速度將齒輪齒面上的加工余量切除。由于是雙面嚙合，剃齒刀的兩側(cè)面都能進行切削加工，但由于兩側(cè)面的切削角度不同，一側(cè)為銳角，切削能力強；另一側(cè)為鈍角，切削能力弱，以擠壓擦光為主，故對剃齒質(zhì)量有較大影響。為使齒輪兩側(cè)獲得同樣的剃削條件，則在剃削過程中，剃齒刀做交替正反轉(zhuǎn)運動2-10剃齒原理2.輪齒的根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)當用范成法加工齒輪時，如

27、果刀具的齒頂線（不包括c*m部分）與嚙合線的交點B2超過嚙合極限點N1如圖2-11（a）所示，在切齒過程中就會出現(xiàn)刀具齒廓G2將輪坯齒根漸開線齒廓G1切去一部分（圖中陰影部分），這種現(xiàn)象稱為齒廓的根切。顯然輪齒發(fā)生根切，齒根強度就被削弱如圖2-10（b）所示，同時重合度降低，傳動的平穩(wěn)性變差。所以應(yīng)設(shè)法避免根切現(xiàn)象。2-11漸開線齒廓的切齒干涉和根切不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)確定由圖2-12知，產(chǎn)生根切的原因，是刀具的頂線與嚙合線的交點B2超過了嚙合極限點N1，所以要避免根切，就要保證CB2CN1。圖2-12所示為齒條刀具加工標準齒輪的情況，刀具的中線與齒輪毛坯的分度線相切。當?shù)毒吣?shù)一定時，刀具齒

28、頂線的位置即固定。N1點的位置由被切齒輪的基圓半徑?jīng)Q定。當模數(shù)和壓力角一定時，基圓半徑與齒輪齒數(shù)成正比，故齒數(shù)越少越容易發(fā)生根切。由圖2-9知                             2-12  齒數(shù)與根切關(guān)系根據(jù)不產(chǎn)生根切條件CB2CN1得    &#

29、160;                                    z      所以，加工標準齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)       &#

30、160;                 zmin=                           （17.6.1） 對于正常齒，=200，ha*=1，zmin=17；對于短

31、齒，=200，ha*=0.8，zmin=14。3.齒形加工方案的選擇 齒形加工方案的選擇，主要取決于齒輪的精度等級，結(jié)構(gòu)形狀、生產(chǎn)類型和齒輪的熱處理方法及生產(chǎn)工廠的現(xiàn)有條件，對于不同精度等級的齒輪，常用的齒形加工方案如下： (1).8級或8級精度以下的齒輪加工方案：對于不淬硬的齒輪用滾齒或插齒即可滿足加工要求；對于淬硬齒輪可采用滾（或插）齒端加工齒面熱處理修正內(nèi)孔的加工方案。熱處理前的齒形加工精度應(yīng)比圖樣要求提高一級。 (2).6-7級精度的齒輪。對于淬硬齒面的齒輪可以采用滾（插）齒齒端加工表面淬火校正基準磨齒，這種方案加工精度穩(wěn)定；也可以采用滾（插）剃齒或冷擠表面淬火校正基準-內(nèi)嚙合珩齒的加

32、工方案，此方案加工精度穩(wěn)定，生產(chǎn)率高。 (3).5級精度以上的齒輪。一般采用粗滾齒-精滾齒-表面淬火-校正基準粗磨齒-精磨齒的加工方案。大批量生產(chǎn)時也可采用粗磨齒-精磨齒-表面淬火-校正基準-磨削外珩自動線的加工方案。這種加工方案的齒輪精度可穩(wěn)定在5級以上，且齒面加工紋理十分錯綜復(fù)雜，噪聲極低，是品質(zhì)極高的齒輪。 第3章 圓柱齒輪的加工工藝過程3.1工藝過程分析通過上幾章的分析，擬定齒輪的加工工藝路線時，要根據(jù)齒輪的結(jié)構(gòu)形狀技術(shù)要求精度等級以及生產(chǎn)批量和各廠的具體條件制定切合實際的加工路線。就一般而言，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個階段：毛坯制造、毛坯熱處理、齒坯加工、檢驗、齒形加工、齒端

33、加工、齒面熱處理、精基準修正、齒形精加工及檢驗等。下面列出常用齒輪一雙聯(lián)齒輪圖3-1，材料為40Cr，精度為7-6-6級，其加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準修正及齒形精加工等，其加工工藝過程見表3-2。齒號 齒號 模數(shù) 2 2 基節(jié)偏差 ±0.016 ±0.016 齒數(shù) 28 42 齒形公差 0.017 0.018 精度等級 7GK 7JL 齒向公差 0.017 0.017 公法線長度變動量 0.039 0.024 公法線平均長度 21.36 00.05 27.6 00.05 齒圈徑向跳動 0.050 0.04

34、2 跨齒數(shù) 4 5 3-1雙聯(lián)齒輪零件圖123456789101112131415毛坯鍛造正火粗車外圓及端面，留余量1.52mm，鉆鏜花鍵底孔至尺寸30H12拉花鍵孔鉗工去毛刺上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求檢驗滾齒（z42），留剃余量0.070.10 mm插齒（z28），留剃余量0.0,40.06 mm倒角（、齒12°牙角）鉗工去毛刺剃齒（z42），公法線長度至尺寸上限剃齒（z28），采用螺旋角度為5°的剃齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限齒部高頻淬火：G52推孔珩齒總檢入庫外圓及端面30H12孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及B面花鍵孔及A面花鍵孔及端面花鍵孔及A面花鍵孔及A面

35、花鍵孔及A面花鍵孔及A面3-2加工工藝過程1.工藝過程分析加工的第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準(孔和端面)的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個階段就應(yīng)當加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后

36、精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段，應(yīng)予以特別注意。加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規(guī)定的硬度要求。 加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達到最終的精度要求。在這個階段中首先應(yīng)對定位基準面（孔和端面）進行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準面定位進行齒形精加工，可以使定位準確可靠，余量分布也比較均勻，以便達到精加工的目

37、的。 2.定位基準的確定定位基準的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準。(1).內(nèi)孔和端面定位選擇既是設(shè)計基準又是測量和裝配基準的內(nèi)孔作為定位基準，既符合“基準重合”原則，又能使齒形加工等工序基準統(tǒng)一，只要嚴格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。(2).外圓和端面定位齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向跳動要小。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。3.2齒端加工如圖3-2所示，齒輪的齒端加工有

38、倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動時容易進入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。3-2齒端加工形次用銑刀進行齒端倒圓，如圖3-3所示。齒端倒圓時，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時沿圓弧作往復(fù)擺動(每加工一齒往復(fù)擺動一次)。加工完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾(插)齒之后。3-3齒端倒圓3.3精基準修正齒輪淬火后基準孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對基準孔必須給予修正。對外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時要防止歪斜，有的工廠采用加長推刀前引導(dǎo)來防止歪斜，已取得較好效

39、果。對圓柱孔齒輪的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但生產(chǎn)率低，對于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。第4章 齒輪加工誤差工藝分析4.1 .影響傳動精度的加工誤差分析影響齒輪傳動精度的主要原因是在加工中滾刀和被切齒輪的相對位置和相對運動發(fā)生了變化。相對位置的變化(幾何偏心)產(chǎn)生齒輪的徑向誤差；相對運動的變化(運動偏心)產(chǎn)生齒輪的切向誤差。1.齒輪的徑向誤差是指滾齒時，由于齒坯的實際回轉(zhuǎn)中心與基準孔(軸)軸心不重合(出現(xiàn)幾何偏心)，使所切齒輪的輪齒發(fā)生徑向位移而引起的齒距累積誤差。由圖4-1可以看出：為切齒時的回轉(zhuǎn)中心,

40、為基準孔的幾何中心。當兩者不重合時，即使所切齒圈上的各齒沿圓周分布絕對均勻(如圖中實線圓上的p1=p2)，但它只是分布在以為中心的分度圓上，而在以為中心的分度圓上其分布就不再均勻了(如圖中虛線圓上的)。顯然，這種齒距的變化是由于幾何偏心使齒廓徑向位移引起的，故稱為齒輪的徑向誤差。齒輪的徑向誤差可通過齒圈徑向跳動和徑向綜合誤差反映出來。切齒時產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因，是工件安裝中出現(xiàn)幾何偏心。切齒時，工件有兩種安裝方式：內(nèi)孔定心端面支承；外圓定心端面支承。前一種方式工件安裝迅速方便，適用于成批以上生產(chǎn)；后一種方式安裝工件時，按外圓找正不需專用心軸，但要求齒坯外圓的徑向跳動要小，適用于單件小批生

41、產(chǎn)。圖4-1 幾何偏心引起的徑向誤差r-滾齒時的分度圓半徑r-以孔軸心o為旋轉(zhuǎn)中心時，齒圓的分度圓半徑圖4-2所示為一按內(nèi)孔定心的滾齒夾具。鑄鐵底座5上裝有鋼襯套4，心軸2可隨工件孔徑不同而進行更換。夾具使用前應(yīng)先調(diào)整，使其心軸軸線與機床工作臺回轉(zhuǎn)中心重合。這種夾具的加工精度和剛度均比較好，生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍。4-2圖 滾齒夾具1-壓蓋 2-心軸 3-墊圈 4-襯套 5-底座 使用上述夾具滾齒時，產(chǎn)生幾何偏心有以下幾種原因：(1).調(diào)整夾具時，心軸和機床工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合；(2).齒坯內(nèi)孔與心軸間存在間隙，安裝時偏向一邊；(3).基準端面定位不好，夾緊后內(nèi)孔相對工作臺回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏心，如圖4

42、-3。引起端面定位不好的具體原因有：齒坯的端面跳動，夾具定位端面跳動，墊圈兩端面的不平以及各接觸面間的擦拭不凈或因磕碰產(chǎn)生了毛刺等。針對上述各種原因，可采取下列措施來減少齒輪徑向誤差 ：(1).嚴格控制齒坯的加工質(zhì)量，特別要注意孔徑的尺寸精度和基準端面的端面跳動；(2).保證夾具的制造精度和安裝精度。夾具制造時，對于底座要注意頂面對底面的平行度和內(nèi)孔對底面的垂直度要求；對于心軸要注意定心軸頸的尺寸精度和各軸頸的同軸度要求。此外，還應(yīng)注意墊圈兩端面的平行度和夾緊螺母的端面跳動等項要求。夾具安裝后應(yīng)檢查圖4-4所示的A、B、C、D四處的跳動量，可根據(jù)夾具的安裝精度和齒輪精度等級參考選取。4-3圖端

43、面定位不好引起幾何偏心 4-4夾具安裝精度的檢查(3).改進夾具結(jié)構(gòu)為提高定心精度，滾齒夾具除了采用精密的可脹心軸外，還可以將夾具的定位與夾緊部分分開，圖4-5即為此種結(jié)構(gòu)的滾齒夾具。工件靠定位套定心。工件壓緊時，端面定位不良會引螺栓彎曲，由于定位與夾緊已經(jīng)分開，這種彎曲就不會影響齒坯的定心精度。4-5定位與夾緊分開的滾齒夾具2.齒輪切向誤差是指滾齒時，由于機床工作臺的不等速旋轉(zhuǎn)，使所切齒的輪齒沿切向發(fā)生位移所引起的齒距累積誤差。由滾齒加工原理可知，滾切齒輪時，刀具和齒坯間應(yīng)保持嚴格的運動聯(lián)系展成運動。由于機床分齒傳動鏈實際上存在著傳動誤差，刀具和齒坯間的相對運動即不協(xié)調(diào)，齒坯在一周的回轉(zhuǎn)中時

44、快時慢。這種快慢變化的轉(zhuǎn)角誤差，必然使?jié)L切出的實際齒廓相對理論位置沿圓周方向（即切向）發(fā)生位移，如圖(f)所示。為清晰起見，圖中只畫出8個輪齒。設(shè)滾切齒1時齒坯的轉(zhuǎn)角誤差為0度，當滾切2時，理論上齒坯應(yīng)轉(zhuǎn)過ABC角（即360/8），實際上由于存在轉(zhuǎn)角誤差，齒坯多轉(zhuǎn)一個角，轉(zhuǎn)到AOC角，即輪齒由虛線所示位置轉(zhuǎn)到實線所示的位置，結(jié)果輪齒沿切向發(fā)生了位移。同理，其它各齒也會發(fā)生類似的切向位移。由于機床工作臺的轉(zhuǎn)角誤差在一周內(nèi)是變化的，因而各輪齒的切向位移就不相等。顯然，各輪齒切向位移的不相等必然引起齒距累積誤差，進而影響齒輪傳遞運動的準確性。由圖4-6還可以看到出，當輪齒出現(xiàn)切向位移時，圖中每隔一齒

45、所測出公法線的長度是不相等的，例如齒2、8間的公法線長度即明顯的大于齒4、6間的公法線長度。據(jù)此由機床分齒運動不準確所引起的齒輪周節(jié)累積誤差（切向部分），可通過公法線變動反映出來，因此公法線長度變動也就可以作為評定齒輪傳遞運動準確性的一項指標。機床工作臺的回轉(zhuǎn)誤差，主要取決于分齒傳動鏈的傳動誤差。實踐和理論分析表明，在分齒傳動鏈的各傳動元件中，影響傳動誤差的最主要環(huán)節(jié)是工作臺下的分度蝸輪，分度蝸輪在制造和安裝中產(chǎn)生的周節(jié)累積誤差，使工作臺回轉(zhuǎn)中發(fā)生轉(zhuǎn)角誤差，并復(fù)映給齒坯使其又產(chǎn)生周節(jié)累積誤差。顯然在工作臺轉(zhuǎn)角誤差即定的情況下，齒坯直徑越大，則產(chǎn)生的周節(jié)累積識差就越大。影響傳動誤差的另一重要環(huán)節(jié)

46、是分齒掛輪，這些掛輪的制造和安裝誤差，也會以較大的比例傳遞到工作臺上。為了減少齒輪的切向誤差，主要應(yīng)提高機床分度蝸輪的制造和安裝精度。對高精度滾齒機還可通過校正裝置去補償蝸輪的分度誤差，使被加工齒輪獲得更高加工精度。4-6齒輪的切向誤4.2.影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分析 影響齒輪傳動工作平穩(wěn)性的主要因素是齒輪的齒形誤差ff和基節(jié)偏差fpb。齒形誤差會引起每對齒輪嚙合過程中傳動比的瞬時變化；基節(jié)偏差會引起一對齒過渡到另一對齒嚙合時傳動比的突變。齒輪傳動由于傳動比瞬時變化和突變而產(chǎn)生噪聲和振動，從而影響工作平穩(wěn)性精度。滾齒時，產(chǎn)生齒輪的基節(jié)偏差較小，而齒形誤差通常較大。下面分別進行討論。1.齒

47、形誤差齒形誤差主要是由于齒輪滾刀的制造刃磨誤差及滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此在滾刀的每一轉(zhuǎn)中都會反映到齒面上。常見的齒形誤差有如圖4-7所示的各種形式。(1).齒面出棱。一般可以直接看出齒面上有一條明顯的棱（一般出現(xiàn)在齒高的中部如圖a）.(2).齒形不對稱.一般是指齒歪現(xiàn)象，這種誤差一般可以直接看到（如圖b）(3).齒形角誤差。齒形角對標注齒形角的偏差（如圖c）。(4).周期性誤差。齒面相對于漸開線標準齒形凹凸不平，呈周期性變化（如圖d）。(5).根切。齒形根部漸開線被切去，有時可明顯看出（如圖e）。(6).齒根圓角誤差。齒根過度曲線部分圓角過大。由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開線，使齒輪傳

48、動中瞬時傳動比不穩(wěn)定，影響齒輪的工作平穩(wěn)性。4-7常見的齒輪誤差2.產(chǎn)生齒形誤差的原因(1).齒面出棱。滾刀刃麼后，刀齒等分性不好，即刀齒前刃面相對內(nèi)控中心分布不均勻時，由于滾刀是經(jīng)過鏟背的，會使?jié)L刀切削刃偏離其基本蝸桿的螺旋表面，并使到刀齒齒厚各不相同，滾齒時，就會產(chǎn)生過切和空切現(xiàn)象至使齒形表面出現(xiàn)刀齒的刀痕造成顯著的棱邊形。若滾刀安裝后有徑向跳動或軸向傳動，也會使?jié)L刀在一轉(zhuǎn)中產(chǎn)生周期性的過切和空切現(xiàn)象現(xiàn)象，也會造成齒面出棱。(2).齒面不對稱。滾刀刃麼后徑向性不好，即滾刀刀刃前腳不等于零度，產(chǎn)生前刃面分徑向性誤差，同樣會使?jié)L刀齒形偏離其理論位置，產(chǎn)生不對稱的齒形角誤差，古在滾齒時將產(chǎn)生齒面

49、不對稱現(xiàn)象。滾刀安裝時。要求滾刀中間的一個刀齒或刀艚的對稱線要通過齒陪的中心，即要求對中，尤其是加工齒數(shù)較少的齒輪時，不然，也會產(chǎn)生齒形的不對稱現(xiàn)象。(3).齒形角誤差。滾刀原始齒形角誤差直接產(chǎn)生被切齒輪的齒形角誤差。滾刀刃麼后徑向性不好，刀架搬動角度較大也會產(chǎn)生齒形角誤差。(4).周期誤差。機床工作臺回轉(zhuǎn)不均勻直接影響齒陪回轉(zhuǎn)不均勻，造成基圓半徑產(chǎn)生無差，其中頻率較高的部分主要是有分度蝸桿軸向傳動或安裝有偏心引起的。滾刀安裝后如有徑向跳動和軸向傳動以及分齒掛輪安裝偏心或齒面有碰撞等也會引起齒形的周期誤差。(5).齒根圓角誤差。滾刀刀刃麼頓后圓角過大，或兩側(cè)刀尖麼頓不均勻都會造成齒根部過度曲線

50、不對稱。(6).根切現(xiàn)象主要是在被加工齒輪齒數(shù)較少時才會出現(xiàn)。4.3. 影響齒輪接觸精度的加工誤差分析 齒輪齒面的接觸狀況直接影響齒輪傳動中載荷分布的均勻性。滾齒時，影響齒高方向的接觸精度的主要原因是齒形公差ff和基節(jié)極限偏差fpb。影響齒寬方向的接觸精度的主要原因是齒向公差F。產(chǎn)生齒向公差的主要原因：(1)滾齒機刀架導(dǎo)軌相對于工作臺回轉(zhuǎn)軸線存在平行度誤差，如圖4-8所示4-8刀架導(dǎo)軌誤差對齒形的分析1-刀架導(dǎo)軌 2-齒坯 3-夾具底座 4-機床工作臺（2）齒坯裝夾歪斜由于心軸、齒坯基準端面跳動及墊圈兩端面不平行等引起的齒坯安裝歪斜，會產(chǎn)生齒向誤差，如圖4-9所示。4-9齒坯安裝歪斜對齒向誤差的分析第5章 結(jié)論這篇畢業(yè)論文是我學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我對所學(xué)的各課課程的一次深入地綜合性復(fù)習(xí)； 也是一次將理論和實踐緊密聯(lián)系的綜合訓(xùn)練；更促使我對大學(xué)所學(xué)知識進行了系統(tǒng)的總結(jié)。所以，這篇畢業(yè)論文對我