第二节圆柱齿轮的加工工艺

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1、项目六项目六圆柱齿轮加工工艺圆柱齿轮加工工艺机电工程系 安翠国1学习要点:1、会分析齿轮零件；2、会确定圆柱齿轮的加工工艺；3、会选择圆柱齿轮加工的刀具、机床；4、会编制箱体类零件加工的工艺文件；5、了解箱体类零件检验方法与检具。项目六 圆柱齿轮加工工艺2项目六 圆柱齿轮加工工艺 第三节 典型齿轮加工工艺分析 第二节 圆柱齿轮的加工工艺第一节 概述 第四节 齿轮刀具简介 实践 3轮系传动第一节 概述4第一节 概述5一、齿轮的功用和结构特点1，齿轮的功用齿轮在机器和仪器中应用极为广泛，其功用是按一定的传动比传递运动和动力。2，齿轮的结构特点齿轮因其在机器中的功用不同而结构各异，但总是由齿圈和轮体

2、组成。在齿圈上均布着直齿、斜齿等轮齿，而在轮体上有轮辐、轮毂、孔、键槽等。按齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿轮、斜齿轮和人字齿轮等；按轮体的结构形式，齿轮可分为盘类、齿轮轴和齿条等（见图）。第一节 概述6第一节 概述7第一节 概述89 齿轮的结构形式直接影响齿轮的加工工艺过程。 单齿圈盘类齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加 工方法加工轮齿； 双联或三联等多齿圈齿轮的小齿圈的加工受齿圈间轴向距离 的限制，其齿形加工方法的选择就受到限制，加工工艺性差。第一节 概述103、齿轮机构传动的特点缺点： 制造和安装精度要求较高；不适宜用于两轴间距离较大的传动。优点：传动比稳定；传动效率高； 工

3、作可靠性高； 结构紧凑； 使用寿命长。第一节 概述11二、齿轮传动的精度要求齿轮的制造精度对机器的工作性能、承载能力。噪声及使 用寿命影响很大，因此，齿轮制造必须满足齿轮传动的使用 要求。(1)传动的准确性：即主动轮转过一个角度时，从动轮应按 给定的传动比转过相应的角度。要求齿轮在一转中，转角误 差的最大值不能超过一定的限度，即为一转角精度。(2)工作平稳性：要求齿轮传动乎稳，无冲击；振动和噪声 小，这就需要限制齿轮传动时，瞬时传动比的变化，即一齿 转角精度。(3)载荷均匀性：齿轮载荷由齿面承受，两齿轮啮合时，接 触面积的大小对齿轮的使用寿命影响很大。所以齿轮载荷的 均匀性，由接触精度来衡量。

4、第一节 概述12(4)齿侧间隙：一对相互啮合的齿轮，其非工作面必须留 有一定的间隙，即为齿侧间隙，其作用是储存润滑油，使工 作齿面形成油膜，减少磨损；同时可以补偿热变形、弹性变 形、加工误差和安装误差等因素引起的侧隙减小，防止卡死。 应当根据齿轮副的工作条件，来确定合理的侧隙。以上四项要求，根据齿轮传动装置的用途和工作条件而 有所不同。例如，滚齿机分度蜗杆副，读数仪表所用的齿轮 副，对传动准确性要求高，工作平稳性也有一定要求，而对 载荷的均匀性要求一般不严格。第一节 概述13精度标注示例：887FL齿厚下偏差代号齿厚上偏差代号若3项精度相同，则记为： 8FL按表查取精度等级GB10095-88

5、将齿轮精度分为三个公差组：第公差组 反映运动精度，即运动的准确性；第公差组 反映工作平稳性精度；第公差组 反映接触精度，影响载荷分布的均匀性。每个公差组有12个精度等级，1级最高，12级最低。常用69级。且三个公差组可取不同等级。第一节 概述14三、齿轮的材料、热处理与毛坯1齿轮的材料及热处理齿轮的材料及热处理对齿轮的使用性能和寿命有很 大的影响，选择时主要考虑齿轮的工作条件、结构尺寸、 失效形式(如折断、磨损或点蚀等)，使其具有良好的力 学性能。常用的齿轮材料及其热处理方法有：第一节 概述15第一节 概述齿轮加工中根据不同的目的，安排两类热处理工序。(1)毛坯热处理 在齿坯加工前后安排预备热

6、处理 正火或调质。其主要目的是 消除锻造及粗加工所引起的残余应力，改善材料的切削性能和 提高综合力学性能。(2)齿面热处理 齿形加工完毕后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬 火，高频淬火，碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。 16 中碳钢(如45钢) 进行调质或表面淬火，综合力学性能较 好，用于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮。 合金调质钢(如40Cr) 进行调质或表面淬火，综合力学性能 更好，且热处理变形小，适用于中速、中载及精度要求较 高的齿轮。 合金渗碳钢(如20Cr，20CrMnTi) 进行渗碳淬火或液体碳氮 共渗，齿面硬度可达58HRC，且心部有较高韧性，适用于 高速、中载和或有

7、冲击载荷的齿轮。 铸铁及其他非金属材料(如尼龙、夹布胶木等)。这些材料 强度低、易加工，适用于一些轻载的齿轮。第一节 概述172齿轮毛坯齿轮毛坯的选择取决于齿轮的材料、结构形式与尺寸、使用条件及生产批量等因素。常用的齿轮毛坯有：(1) 下料件 用于一些不重要，受力不大且尺寸较小，结构简单的齿轮。(2) 锻件 用于重要而受力较大的齿轮。(3) 铸钢件 用于直径大或结构形状复杂，不宜锻造的齿轮。(4) 铸铁件 用于受力小，无冲击的开式传动的齿轮。第一节 概述18一、齿坯加工齿坯的外圈、端面及孔常作为齿形加工、测量和 装配的基准。齿坯加工在整个齿轮加工中占有重 要的地位。1、齿坯加工精度对齿轮孔的尺

8、寸精度和形状精度；孔和端面的位置精度；齿坯外圆精度；第二节 圆柱齿轮的加工工艺齿形加工之前的齿轮加工称为齿坯加工。见P258 表7-2、表7-3、表7-4192、齿坯加工方案齿坯加工方案的选择主要与齿轮的轮体结构、技 术要求和生产批量等因素有关。1）中小批生产中的齿坯加工对于圆柱孔齿坯，可采用粗车各部分精加工内孔精车各 部分的路线： （1）在卧式车床上粗车齿轮各部分； （2）在一次安装中精车内孔和基准端面，以保证基准端面对 内孔的跳动要求； （3）以内孔在心轴上定位，精车外圆、端面及其它部分。 对于花键孔齿坯，采用粗车拉精车的加工方案。第二节 圆柱齿轮的加工工艺202）大批量生产中的齿坯加工无

9、论花键孔或圆柱孔，均采用高生产率的机床（如拉 床、多轴自动或多刀半自动车床等），其加工方案如下：（1）以外圆定位加工端面和孔（留拉削余量）； （2）以端面支承拉孔； （3）以孔在芯轴上定位，在多刀半自动车床上粗车外 圆、端面和切槽； （4）不卸下芯轴，在另一台车床上续精车外圆、端面、 切槽和倒角。第二节 圆柱齿轮的加工工艺21二、齿形 加工方法无切屑加工：热轧、冷轧等有切屑加工成形法展成法第二节 圆柱齿轮的加工工艺22第二节 圆柱齿轮的加工工艺1、齿形加工原理（1）成形法（2）展成法（范成法） 用与被切齿轮的齿槽形状相同或非常近似的刀具 切出齿形的方法。如铣齿、成形法磨齿等。利用齿轮的啮合原理

10、加工齿轮。常用的展成法齿 轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等231成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具，在 齿坯上加工出齿面的方法。成形铣削一般在普通铣床上进 行，如图所示。第二节 圆柱齿轮的加工工艺24用成形法加工齿轮时采用的刀具是盘状模数铣刀和指状模 数铣刀。第二节 圆柱齿轮的加工工艺25铣削时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切 削加工，工作台作直线进给运动，加工完一个齿槽，分度 头将工件转过一定角度，再加工另一个齿槽，依次加工出 所有齿槽。当加工模数大于8mm的齿轮时，采用指状铣 刀进行加工。铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床上进行。铣削时工 作台偏转一个角度，使其等于

11、齿轮的螺旋角工件在随工 作台进给的同时，由分度头带动作附加旋转运动而形成螺 旋齿槽。成形法铣齿一般用于单件小批生产和机修工作中， 加工精度为9-12级，齿面粗糙度数值为Ra6.3-3.2m的直 齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮。第二节 圆柱齿轮的加工工艺26第二节 圆柱齿轮的加工工艺272展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮副(齿条一齿轮或齿轮一齿轮)中的一个制作为刀具，另一个则为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。第二节 圆柱齿轮的加工工艺28在滚齿机上滚齿加工的过程，相当于一对交错轴斜齿轮 互相啮合运动的过程，如图a所示，只是其中一个斜齿轮的 齿数极少，且分度

12、圆上的螺旋升角也很小，所以它便成为 如图b中所示的蜗杆。再将蜗杆开槽并铲背、淬火、刃磨， 便成为如图c中的齿轮滚刀。第二节 圆柱齿轮的加工工艺29第二节 圆柱齿轮的加工工艺齿形加工常 用加工方法（1）铣齿 （2）插齿（3）滚齿（4）剃齿 （5）珩齿（6）磨齿成形法磨齿原理展成法磨齿原理2 2、齿形常用加工方法、齿形常用加工方法30滚齿1、滚齿工艺特点滚齿加工的通用性较好：可加工圆柱、蜗轮、渐开线 齿形、圆弧或摆线齿形、大小模数、大小直径齿轮滚齿可直接加工8-9级精度齿轮，也可用作7级精度以上 齿轮的粗加工和半精加工，Ra3.2-1.6滚齿可获得较高的运动精度.滚齿应用范围较广，可加工直齿、斜齿

13、圆柱齿轮和蜗轮等，但不能 加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。第二节 圆柱齿轮的加工工艺312、滚齿原理及所需运动用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮啮合滚 动的过程。 1.主运动 滚刀的旋转运动。 2.分齿运动 滚刀与齿坯之间 强制保持一对螺旋齿轮啮合 运动关系的运动。 3.垂直进给运动 为切出整个 齿宽，滚刀需要沿工件的轴 向作进给移动，即为垂直进 给运动。第二节 圆柱齿轮的加工工艺32插齿 1、插齿原理加工原理：按展成法原理加工齿轮 的，插齿刀实质上就是一个磨有前 后角并具有切削刃的齿轮。应用：插齿多用于加 工滚齿难以加工的内 齿轮、多联齿轮、带 台阶齿轮、扇形齿轮 、齿条及人字齿轮

14、、 端面齿盘等，但不能 加工蜗轮。第二节 圆柱齿轮的加工工艺332，插齿主要运动2）分齿展成运动插齿刀与工件间应保证正确的啮合关系。 插齿刀每往复一次，工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加 工时的圆周进给运动。 3）径向进给运动插齿时，为逐步切至全齿深，插齿刀应该 有径向进给运动。 4）让刀运动插齿刀做上下往复运动时，向下是工作行程。 为了避免刀具檫伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损，在插齿刀 向上运动时，工作台带动工件退出切削区异端距离，插齿刀工 作行程时，工件恢复原位。1）切削运动即插齿刀的上下往复直 线运动。向下为切削行程，向上的返 回行程是空行程。（主运动）第二节 圆柱齿轮的加工工艺34滚

15、齿插齿齿形精度齿面Ra运动精度高小差低大好3，插齿与滚齿工艺特点比较第二节 圆柱齿轮的加工工艺35滚齿插齿加工模数大 齿轮生产率加工模数小 齿轮生产率应用范围低高双联或多联齿轮 人字齿 内齿轮 斜齿高低单联齿轮 斜齿 蜗轮第二节 圆柱齿轮的加工工艺36条件剃齿刀与工件轴线间必须构成轴交角加工原理：根据一对螺旋角 不等的螺旋齿轮啮合的原 理，剃齿刀与被切齿轮的轴 线空间交叉一个角度，如图 9-7a所示，剃齿刀为主动轮 1，被切齿轮为从动轮2，它 们的啮合为无侧隙双面啮合 的自由展成运动。剃齿1、剃齿原理与方法剃齿原理第二节 圆柱齿轮的加工工艺37特点：1）剃齿加工精度一般为67级，表面粗糙度Ra

16、为0.8 0.4m，用于未淬火齿轮的精加工。 2）剃齿加工的生产率高，加工一个中等尺寸的齿轮一般只 需24 min，与磨齿相比较，可提高生产率10倍以上。 3）由于剃齿加工是自由啮合，机床无展成运动传动链，故 机床结构简单，机床调整容易。第二节 圆柱齿轮的加工工艺38剃齿后：工作平稳精度接触精度Ra明显较大改善2、剃齿的应用剃齿是非淬火齿轮精加工方法，或淬硬齿轮的半精加工方法。运动精度无明显提高第二节 圆柱齿轮的加工工艺391、珩齿原理与特点原理运动刀具与剃齿相似与剃齿相同与剃齿不同特点A、齿面质量好B、修正误差能力低C、主要用于减小 Ra，去除热处理后 齿面上的氧化皮及毛 刺。珩齿第二节 圆柱齿轮的加工工艺40原理特点1）精加工淬硬精密（5级以上）齿轮； 2）采用强制性的传动链 3）加工精度高，可达6-3