齒輪類零件加工工藝

1、齒輪類零件的加工工藝1齒輪的功用、結(jié)構(gòu) 齒輪盡管由于它們在機器中的功用不同而設(shè)計成不同的形狀和尺寸，但總可劃分為齒圈和輪體兩個部分。常見的圓柱齒輪有以下幾類(下圖)：盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條。其中盤類齒輪應(yīng)用最廣。 一個圓柱齒輪可以有一個或多個齒圈。普通的單齒圈齒輪工藝性好；而雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪的小齒圈往往會受到臺肩的影響，限制了某些加工方法的使用，一般只能采用插齒。如果齒輪精度要求高，需要剃齒或磨齒時，通常將多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)。圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式2.圓柱齒輪的精度要求圓柱齒輪的精度要求 齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能

2、力及使用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的使用條件，對齒輪傳動提出以下幾方面的要求：運動精度-要求齒輪能準確地傳遞運動，傳動比恒定，即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)角誤差不超過一定范圍。工作平穩(wěn)性-要求齒輪傳遞運動平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉(zhuǎn)動時瞬時速比的變化要小，也就是要限制短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。接觸精度-齒輪在傳遞動力時，為了不致因載荷分布不均勻使接觸應(yīng)力過大，引起齒面過早磨損，這就要求齒輪工作時齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置。齒側(cè)間隙-要求齒輪傳動時，非工作齒面間留有一定間隙，以儲存潤滑油，補償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時的一些誤差。3. 齒

3、輪的材料齒輪應(yīng)按照使用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。 一般齒輪選用中碳鋼(如45鋼)和低、中碳合金鋼，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。 要求較高的重要齒輪可選用38CrMoAlA氮化鋼，非傳力齒輪也可以用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。4. 齒輪的熱處理 齒輪加工中根據(jù)不同的目的，安排兩種熱處理工序：1）毛坯熱處理：在齒坯加工前后安排預(yù)先熱處理正火或調(diào)質(zhì)，其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力、改善材料的可切削性和提高綜合力學(xué)性能。2）齒面熱處理：齒形加工后，為提高齒面的硬度和耐磨性，常進行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲和滲氮

4、等熱處理工序。5.齒輪毛坯 齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單且對強度要求低的齒輪。當齒輪要求強度高、耐磨和耐沖擊時，多用鍛件，直徑大于400600mm的齒輪，常用鑄造毛坯。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；對于小尺寸、形狀復(fù)雜的齒輪，可用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯，以提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約原材料。齒坯的機械加工方案的選擇對于軸齒輪和套筒齒輪的齒坯，其加工過程和一般軸、套基本相似，現(xiàn)主要討論盤類齒輪齒坯的加工過程。 齒坯的加工工藝方案主要取決于齒輪的輪體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)類型。大批大量生產(chǎn)的齒坯加工

5、大批大量加工中等尺寸齒坯時，多采用“鉆一拉一多刀車”的工藝方案：1）以毛坯外圓及端面定位進行鉆孔或擴孔；2）拉孔；3）以孔定位在多刀半自動車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。這種工藝方案由于采用高效機床可以組成流水線或自動線，所以生產(chǎn)效率高。成批生產(chǎn)的齒坯加工 成批生產(chǎn)齒坯時，常采用“車一拉一車”的工藝方案：1）以齒坯外圓或輪毅定位，精車外圓、端面和內(nèi)孔；2）以端面支承拉孔(或花鍵孔)；3）以孔定位精車外圓及端面等。這種方案可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實現(xiàn)。它的特點是加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。當齒坯孔有臺階或端面有槽時，可以充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來進行多工位加工，在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯

6、的加工。輪齒加工方法1）8級精度以下齒輪。調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。對于淬硬齒輪可采用：滾（插）齒齒端加工淬火校正孔的加工方案。但淬火前齒形加工精度應(yīng)提高一級。2）6-7級精度齒輪。對于淬硬齒輪可采用：粗滾齒精滾齒齒端加工精剃齒表面淬火校正基準珩齒。3）5級精度以上齒輪。一般采用：粗滾齒精滾齒齒端加工淬火校正基準粗磨齒精磨齒。磨齒是目前齒形加工中精度最高，表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可達3-4級。在選擇齒形加工方案時可下表。 齒輪齒圈的齒形加工是整個齒輪加工的核心。齒輪加工有許多工序，這些都是為齒形加工服務(wù)的，其目的在于最終獲得符合精度要求的齒輪。 按照加工原理，齒形可分為成形

7、法和展成法。成形法是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。展成法是齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運動切出齒面的方法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。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)類型及生產(chǎn)條件，對于不同的精度等級的齒輪，常用的齒形加工方案如下：輪齒 加 工 方 案齒輪精度等 級齒面粗糙度Ram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

8、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）齒淬火珩齒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）齒淬火磨齒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）齒磨齒63級輪齒加工方法 齒端的加工 齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式，下圖所示。倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時容易進人嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖邊和毛刺。齒端加工齒端加工a) 倒圓倒圓 b)倒尖倒尖 c)倒棱倒棱圖圖 齒端倒圓齒端倒圓圖是用指狀銑刀對齒端進行倒圓的加工示意圖

9、。倒圓時，銑刀高速旋轉(zhuǎn)，并沿圓弧作擺動，加工完一個齒后，工件退離銑刀，經(jīng)分度再快速向銑刀靠近加工下一個齒的齒端。 齒端加工必須在齒輪淬火之前進行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。 高精度齒輪工序號工序內(nèi)容定位基準1毛坯鍛造2正火熱處理3粗車外形、各處留加工余量2mm外圓和端面4精車各處，內(nèi)孔至84.8H7，總長留磨削余量0.2mm，其余至尺寸外圓和端面5檢驗6滾切齒面，留磨齒余量0.250.3mm內(nèi)孔和端面A7倒角內(nèi)孔和端面A8鉗工去毛刺9齒面高頻淬火HRC5210插鍵槽內(nèi)孔和端面A11靠磨大端面A內(nèi)孔12磨削B面至總長端面A13磨內(nèi)孔至85H5內(nèi)孔和端面A14齒面磨削內(nèi)孔和端面

10、A15檢驗 直齒圓柱齒輪加工工藝過程齒輪加工工藝過程分析 定位基準的選擇 對于齒輪定位基準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(shè)計基準、裝配基準和測量基準重合，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(shù)要求中，應(yīng)