典型零件的加工--齿轮2013.

1一、概述二、齿轮零件工艺过程分析三、齿轮加工工艺过程中的关键问题四、齿轮加工方法录像2齿轮传动应用广泛，在机械制造中，齿轮生产占有极重要地位。近年来，在提高齿轮生产率方面得到很大的发展，例如采用精密铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧及冷挤新工艺，减少切削量，节约材料，提高劳动生产率，降低生产成本。在制造精密齿轮方面也有突破，采用磨齿法可制造出4级或3级精度齿轮。34齿轮模数0.004～100毫米齿轮直径由1毫米～150米传递功率可达十万千瓦转速可达十万转/分最高的圆周速度达300米/秒5一、齿轮的技术要求二、齿轮的材料及毛坯制造三、齿轮的热处理及其对加工质量的影响四、齿轮的机械加工工艺过程二、齿轮零件工艺过程分析6一、齿轮的技术要求l、齿轮精度和侧隙精度：齿轮共分13个精度等级。（0～12级）国标中将齿轮各项公差分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个公差组。它们分别是评定运动精度、平稳性精度、接触精度的指标。允许各公差组选用不同的精度等级。7侧隙：是指齿轮副啮合轮齿非工作面间沿法线方向的空隙。为使齿轮副正常工作必须具有一定的侧隙。它是通过中心距变动和齿厚偏差来控制。在标准中规定有14种齿厚偏差。8齿轮在加工、检验和安装时基准应尽量一致，并且尽量和设计基准一致。2、齿坯基准表面的精度齿坯基准表面的尺寸误差和形位误差影响齿轮与齿轮副的精度。齿坯的基准表面切齿时的安装端面安装在传动轴上的孔或安装在支承中的基准轴9100.81.63.211l、材料的选择齿轮材料对齿轮的加工性能和寿命有直接的影响高速齿轮的齿面容易产生疲劳点蚀，应选用齿面硬度较高而硬层较厚的材料；有冲击载荷的齿轮传动，轮齿容易折断，应选用韧性较好的材料；低速重载的齿轮传动，轮齿易折断，齿面易磨损，应选用机械强度大，齿面硬度高的材料。齿轮的常有材料有：金属：45#（正火或调质）、40Cr（高频淬火）、18CrMnTi（渗碳）、38CrMoAlA（氮化）、铸铁二、齿轮的材料及毛坯制造12有色金属：黄铜HPb59-1、青铜QSnPl0-1、铝合金非金属：夹布胶木、尼龙、塑料。2、齿轮毛坯的制造齿轮毛坯的形式主要有：棒料、锻件、铸件。棒料：用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的齿轮。锻件：多用于齿轮要求强度高，还要耐磨、耐冲击的场合。锻造后要进行正火处理，消除锻造应力，改善晶粒组织和切削性能。铸件：多用于直径大于400～600mm的齿轮。13三、齿轮的热处理及其对加工质量的影响1、齿坯热处理钢料齿坯常用的热处理：正火或调质。锻件或铸件：采用正火或退火，安排在铸造或锻造之后，切削加工之前。这样可消除残留的铸造或锻造的应力，使组织重新结晶得到细化，从而改善了切削性能和表面粗糙度。棒料齿坯：采用正火或调质处理，一般安排在粗车之后，这样可以消除粗车形成的内应力。142、轮齿的热处理轮齿常用的热处理：高频淬火、渗碳、氮化。热处理的质量对齿轮加工精度和表面粗糙度影响很大。往往因为热处理质量不稳定，引起齿轮定位基面及齿面变形过大或表面粗糙度太大而报废。3、加工表面的粗糙度零件加工的表面粗糙度，是多种因素影响的结果。与热处理的冷却过程、机械加工方法有关。4、齿轮淬火变形及其改进措施预热保护法：即将齿轮工件先在回火炉中预热到260～320℃，保温1小时后立即取出进行高频淬火。15四、齿轮的机械加工工艺过程齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材质和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、精度要求、生产类型和车间现有的设备条件而定。一般可以归纳成如下的工艺路线：毛坯制造-齿坯热处理-齿坯加工-轮齿加工-轮齿热处理-齿轮主要表面精加工-轮齿的精整加工。下面给出三个常见的盘形、中小尺寸齿轮的例子，代表在三种不同生产类型下的加工工艺过程。1、大批大量生产齿轮的工艺过程图2-40所示为运输机齿轮零件图。表2-12为机械加工工艺过程，表中还列出了主要工序简图。16GB/T10095.1-200817181920212、成批生产齿轮的工艺过程图示为齿轮零件图。表2-13为机械加工工艺过程热处理：齿部G54。即齿部高频淬火HRC5422233、单件小批量生产齿轮的工艺过程图示为齿轮零件图。表2-14为机械加工工艺过程热处理：齿部G5224251、定位基面的选择与加工齿轮加工时的定位基准应尽可能符合基准重合原则。在齿轮加工的整个过程中也尽量选用统一基准。小直径轴齿轮：可采用两端中心孔作为定位基准大直径轴齿轮：通常用轴颈定位，并以一个较大的端面作为支承；带孔齿轮：则以孔定位和一个端面支承。为了加工出符台各项精度参数要求的齿轮，齿坯的基准面必须具有相应的精度和粗糙度。下面对带孔齿轮制造中定位基面的加工进行分析三、齿轮加工工艺过程中的关键问题261)淬火前齿坯基面的加工方案：大批大量生产：钻-拉-多刀车。成批生产：车-拉-车或车-车。单件小批生产：车-车。注意：A、对于带孔齿轮，如果齿坯技术条件中规定端面和齿顶圆对定位孔有一定的要求，在大批大量生产和成批生产中采用内孔定位精加工端面、齿顶圆，这样就能保证端面圆跳动和外圆径向圆跳动的要求。在小批生产和成批生产的转塔车床“车-车”方案中，则必须在一次装夹中精加工出内孔、端面和外圆，以保证它们之间的位置精度。(一刀活)27B、齿坯的大量生产有两个发展趋势：一是向切削加工自动线发展；另一个是向少无切削加工发展，即采用精锻和粉末冶金制造齿坯，只加工内孔后就可以进行轮齿加工。2)淬火后齿坯基面的加工淬火后的齿轮基准孔会有一定的变形，需要修正，一般采用磨孔工序。由于磨孔的生产率低，在淬火变形不大而齿轮精度要求不高(8级)的情况下，应尽量采用推孔工艺。282、轮齿的加工方案及分析主要取决于齿轮的精度、粗糙度、生产批量和生产厂的设备条件。根据最后获得轮齿精度和粗糙度的方法不同，可以归纳成以下几种加工方案：1)滚(插)齿方案：滚齿是最常用的切齿方法，它能加工直齿、斜齿和修正齿形的圆柱齿轮。滚齿精度一般可达7～8级，最高可达4～5级，齿面粗糙度Ra值可达1.6～0.2um，由于滚齿的整个切削过程是连续的，因此生产率较高。插齿精度一般可达7～8级，最高可达6级，齿面粗糙度Ra值可达l.6～0.2um。29用滚(插)齿作为轮齿最终加工的方案，多用于不需淬硬的齿轮。对于模数较小、齿圈较窄的小齿轮、扇形齿轮，插齿的生产率就比滚齿高；中等模数以上(大于2.5mm)的齿轮。滚齿的效率高同一把滚刀可以加工模数和压力角相同的直齿轮和任意螺旋角的斜齿轮。而插齿不能，因为插齿是平行轴啮合，滚齿是交叉轴螺旋齿轮啮合，所以滚齿的通用性比插齿好。但是在加工齿圈很近的多联齿轮、按展成法加工内齿轮、人字齿轮、齿条、带凸台齿轮及某些特殊齿轮等工件时只能用插齿。302)剃齿方案：剃齿加工的工艺路线为：滚(插)齿-剃齿。精度可达6～7级，齿面粗糙度Ra值可达0.8～O.2um。剃齿方案多用于不淬硬齿轮，生产率高。由于剃齿是自由啮合，对齿轮的运动精度提高很小，因此齿轮的运动精度就必须由剃前的滚齿或插齿保证。由于滚齿的运动精度比插齿高．所以剃前加工一般都用滚齿。3)珩齿方案：珩齿加工的工艺路线为：滚(插)齿-剃齿-淬火-珩齿。珩齿可以降低齿面粗糙度，修正淬火变形，降低噪声，作为齿面淬硬后的光整加工。加工精度可达6～7级，齿面粗糙度Ra值可达0.8～0.2um。生产率高314)磨齿方案:磨齿加工的主要工艺路线为：滚(插)齿一淬火一磨齿。磨齿是目前轮齿加工中精度最高的加工方法。一般精度可达5～6级，最高可选3～4级。齿面粗糙度Ra值可选0.8～0.1um。由于在一般齿轮磨床的传动中，不像其它展成法那样连续分度而是单齿分度，带来了回程和分度时的时间损失，所以生产效率很低，成本很高，但用蜗杆砂轮磨齿，可以提高生产率。325)硬滚(刮)齿方案：对于中硬齿面(HB350左右)及硬齿面(HRc50以上)，日本发明的用大负前角(一300)的硬质合金滚刀硬滚(刮)的方法，已在国内外受到普遍的重视。这种全新的工艺可以代替粗磨齿，以节省昂贵的磨齿设备，与磨齿相比，具有投资小、效率高的优点。由于硬滚齿的工艺及设备简单，可扩大硬齿面的使用范围，若将软齿面改为硬齿面，齿轮的工作寿命可提高3～4倍，对于硬齿面的加工正逐步成为磨削与硬滚(刮)共存的局面336)研(滚光)齿方案：研齿加工的主要工艺路线：滚(插)齿-剃齿-淬火-研(滚光)齿。淬火后轮齿的精整加工除珩齿和磨齿外，还可用研齿或滚光齿方案。但滚光只能清除轮齿表面氧化皮和毛刺，不能提高齿轮精度。研齿对提高轮齿的接触精度和降低粗糙度有一定的作用，但效率低。研(滚光)齿可达7—8级精度，齿面粗糙度Ra值可达0.8～O.2um。适用于小批生产或无法进行珩齿或磨齿的多联齿轮。从上述三个典型齿轮的工艺过程可以知到；最常用的轮齿加工路线为：滚-剃-珩和滚-磨两种。