圆柱齿轮

1第五节圆柱齿轮加工一、概述功用：传递动力或运动。（一）结构特点：圆柱齿轮的结构形式齿圈：直齿，斜齿，人字齿，单齿圈（工艺性好），多齿圈。轮体：（变化大）盘类、套类、轴类、扇形齿轮、内齿轮，齿条。2常见齿轮的结构形式3（二）精度要求：运动精度：分度传动，运动精度。工作平稳性：高速动力传动，工作平稳。接触精度：重载低速，接触斑点齿侧间隙：换向传动，读数机构，齿侧间隙4(三）齿轮材料与热处理1、材料：按使用时的工作条件选择（用）材料：低速重载，要求：机械强度、硬度18CrMnTi；高速重载，要求：齿面硬度、防疲劳点蚀38CrMoAlA氮化钢；冲击载荷，要求：韧性18CrMnTi；非传力齿轮：不淬火钢，铸铁，夹布塑料，尼龙。一般齿轮用材料：中碳钢（45），低中碳合金钢（20Cr,40Cr,20CrMnTi）2、齿轮热处理（1）毛坯热处理：正火、调质，（粗加工前（铸、锻件）后（棒料））（2）齿面热处理：渗碳淬火，高频淬火，碳氮共渗，渗氮。（变形大的终加工前，变形小的终加工后）5（四）齿轮毛坯棒料；小尺寸，结构简单，强度低的齿轮锻件：强度高，耐磨，耐冲击齿轮铸件：大尺寸，低精度齿轮；小尺寸，形状复杂齿轮（精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金，热轧、冷挤等）（五）定位基准选择基准重合，基准统一原则：轴齿轮：大直径：轴颈加大端面；小直径：二端中心孔孔齿轮：小批：外圆，大端面----不用心轴，生产率低；大批:内孔，大端面----专用心轴，生产率高6（六）齿轮加工工艺过程毛坯制造-→齿坯热处理-→齿坯加工-→齿形加工（包括齿端加工）-→齿圈热处理-→精基准修整-→齿形精整加工。7二、齿坯的加工方法1.齿坯精度加工内容：齿圈外圆，端面，孔（轴）。齿坯精度；与齿轮精度等级有关。2.加工方案齿坯的加工方案取决于轮体结构的生产类型，以盘类齿轮为例。(1)大批大量生产钻（钻、扩孔，外圆、端面定位）、拉（拉孔）、多刀车（外圆，端面，切槽，倒角；孔定位）。(2)成批生产车（外圆、端面、内孔，外圆或轮毂定位）、拉（拉孔，端面定位）、车（外圆，端面，孔定位）8(3)单件小批生产车（端面、内孔，外圆定位）（端面、内孔、外圆，轮毂定位）、车（端面2（外圆），内孔定位）。3、淬火后齿坯基面的加工孔、端面齿圈淬火：车（孔，端面）、推孔（花键孔）；或磨（磨孔、端面）；整体淬火：全磨三、齿形加工方法常见的齿形加工方法（见下表）9加工刀具机床精度生产率适用范围成形模数铣刀铣床IT9以下低铣齿拉齿齿轮拉刀拉床IT7～9高大量生产，内齿轮滚齿齿轮滚刀滚齿机IT7～10高通用性大，外啮合圆柱齿轮，蜗轮插齿插齿刀插齿机IT7～9高内外齿轮，多联，扇形齿轮，齿条剃齿剃齿刀剃齿机IT6～7高滚（插）后，淬火前精加工冷挤齿挤轮挤齿机IT7～8高淬硬前精加工代替剃齿珩齿珩磨轮珩齿机IT7中剃齿和高频淬火后精加工磨齿砂轮磨齿机IT3～7低淬硬后精密加工10方案精度粗糙度过程路线滚（插）齿8级以下Ra1.6－0.2调质齿轮：滚（插）齿；淬硬齿轮：滚（插）齿→齿端加工→淬火→校正孔剃齿6～7级Ra0.8－0.2不淬硬齿：滚（插）→剃珩齿6～7级Ra0.8－0.2滚（插）→齿端→剃→淬→校正基孔→珩齿磨齿5级以上Ra0.8－0.1滚（粗、精）→齿端→淬→校正→粗磨齿→精磨齿研（滚光）齿小批或无法进行珩磨的多联齿轮滚（插）→剃→淬火→研（滚光）滚光：去氧化皮、毛刺、不能提高齿形精度，研：提高齿形精度，降低粗糙度。11四、圆柱齿轮的加工工艺过程图5-15为一直齿圆柱齿轮的简图，编制齿轮加工工艺过程大致可以划分如下几个阶段：1)齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件；2)粗加工：切除较多的余量；3)半精加工：车、滚、插齿；4)热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等；5)精加工：精修基准、精加工齿形。12图5-15齿轮简图13序号工序内容及要求定位基准１锻造２正火３粗车各部，均放余量1.5㎜外圆、端面转塔车床４精车各部，内部至锥孔塞规线外露6～8㎜，其余达图样要求外圆、内孔、端面Ｃ616５滚齿：内孔、端面ＢＹ38６倒角内孔、端面Ｂ倒角机７插键槽达图样要求外圆、端面Ｂ插床８去毛剌９剃齿内孔、端面ＢY5714１０热处理：齿部C54１１磨内锥孔，磨至塞规小端平外圆、端面ＢM220１２珩齿达图样要求内孔、端面ＢY5714１３终结检验14五、圆柱齿轮的加工工艺过程分析1、基准的选择带轴齿轮主要采用顶尖孔定位：顶尖定位的精度高，且能作到基准重合和统一。带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式：（1）以内孔和端面定位：定位精度高，适合于批量生产。但对于夹具的制造精度要求较高。15（2）以外圆和端面定位：生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。为减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求：1)应选择基准重合、统一的定位方式；2)内孔定位时，配合间隙应近可能减少；3)定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。162、齿轮毛坯的加工齿坯加工，占有很重要的地位。为齿面加工和检测提供基准，同时所占工时比例较大，为提高生产率和保证加工质量，必须重视轮坯的加工。齿轮图样中，如果规定以分度圆弦齿厚的减薄量来测定侧隙，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚检测以齿顶圆为测量基准。齿顶圆精度太低，使测量出的齿厚无法正确反映出侧隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意以下三个问题：171)当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度；2)保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度；3)提高齿轮内孔的制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙；3、齿形及齿端加工齿形加工是齿轮加工的关键，其方案的选择取决于多方面的因素，如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。常用的齿形加工方案在上节已有讲解，在此不再叙述。18图5-16齿端加工形式19图5-17齿端倒圆加工示意图齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如图5-17所示。经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖角和毛刺。20习题1、试述齿轮的功用、结构特点和分类。2、齿轮传动的基本要求有哪几个方面？3、试述齿轮材料的种类、热处理方法和使用范围。4、加工模数Z=3的直齿圆柱齿轮，齿数Z1=26，Z2=34，试选择盘形齿轮铣刀的刀号。在相同的条件下，哪个齿轮的加工精度高？为什么？5、滚齿时，若齿坯、夹具、工作台分度蜗轮有制造误差和安装误差，试比较三者所造成的齿轮加工误差有何异同点？6、为何剃齿的加工精度高于滚齿和插齿？217、在不同生产类型条件下，齿坯加工是怎样进行的的？如何保证齿坯内外圆同轴度及定位用的端面与内孔的垂直度？齿坯精度对齿轮加工精度有什么影响？8、选择齿形加工的方案的依据是什么？请分析单件小批生产类型常选用磨齿方案的理由？9、请编制图5-18所示的双联齿轮的加工工艺过程。单件小批生产，材料45，齿部高频淬火48HRC。22图5-18双联齿轮