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1、第三章 齿轮加工方法及工艺过程第三章 齿轮加工方法及工艺过程第一节齿轮加工方法一、齿轮常用材料及其力学性能齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷。通过一段时间的使 用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧 失，产生振动和噪声等故障。齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。选取齿轮 材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料 货源等因素。一般应满足下列儿个基本要求：1 .轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。2 .对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮,基体要有足够的抗弯强度与韧性。3 .要有良好的工艺性，即要易于切
2、削加工和热处理性能好。齿轮的常用材料及其力学性能见表1-3。二、常用齿形加工方法齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。无切屑加T方法有:热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等c切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围见表1 -4。表1-3常用的齿轮材料及其力学性能材 料牌 号热处理力 学 性 能硬度强度极限(7|)( MPa)屈服极限 as( M Pa)疲劳极限(7-1( MPa)极限循环次数优质做素钢35IE火调质150- 180HB190- 230HB50065032035024027010451E火调质17O-2OOHB220- 250 HB610-7007
3、50 900360450260 300320 360整体淬火40-45HRC1000750430 450(34)x 107表而淬火45-50HRC750450320 360(68)x 107合金钢35SiMn调 质200 260 HB75050()38()I0740Cr42SiMn40MnB调 质250 280 HB900 1000800450 500整体淬火4550HFtC1400- 16001000- 1100550 650(4-6)x 107表而淬火50-55HRC1000850500(68)x 10720Cr20SiMn20MnB渗碳淬火56-62HRCX00650420(9 15)x
4、 10718CrMnTi20MnVB渗碳淬火56-62HRC1150950550(9 15)x 10712NiCr渗碳淬火56 - 62HRC950500 - 550钢ZG35ZG45ZG55正 火140- 176HB160-210IIB180-2101 IB500550600300320350230240260107铸铁HT200HT300170-230HB190 250HB200300100- 120130 150QT400QT6001I-：火156 200HB200-270HB400600300420200 220240 260型 料Me尼龙20HB9060夹布胶木30-40HRC85-
5、 100表1-4齿轮齿形的常用切削方法加工方法刀具机床加工精度及适应范用盘形铳刀铳床加工精度和生产率都较低仿成形铳指形铳刀滚齿机或铳床同上，是大型无槽人字齿轮的上要加工方法形法拉齿齿轮拉刀拉床加工精度和生产率较高，拉刀G用，适用于大批生产，尤其是内齿轮加工更 是适宜滚齿齿轮滚刀滚齿机加工精度610级，&6.3此3.2常用于加工直齿轮、斜齿轮及蜗轮展插齿和插齿刀插齿机加工精度79级，用.3Rj3.2适用于加工内外啮合的圆柱齿轮，双联刨齿刨齿刀刨齿机齿轮、三联齿轮，齿条和锥齿轮等剃齿剃齿刀剃齿机加工精度67级。常用于滚齿、插齿后，淬Z火前的精加工法而齿玷磨轮昭齿机加工精度67级。常用于剃齿后或高频
6、淬后的齿形精加工剃齿机磨齿砂 轮磨齿机加工精度36级，Rai .6/?a0.8常用于齿轮淬火后的精加工三、齿轮常用热处理（表1-5）表1 - 5齿轮的常用热处理及化学热处理名 称标注举例处理概况使用目的退火Th将钢加热到临界温度 以上，保温一定时间，然 后缓慢冷却（1）消除前道工序所产生的内应力；（2）提高塑性和韧性；（3）细化晶粒，均匀组织，提高钢材的力学性能：（4）为以后热处理作准备淬火C62（淬火后，回火至60-65HRC丫35（油冷淬火后回火 至 30-40HRC将钢加热到临界温度 以上，保温一定时间，在 冷却剂（水、油或盐水） 中急速冷却（1）提高硬度和强度；（2）提高耐磨性表面淬火
7、H54（火焰淬火后，回火至 52 58HRCG52（高频淬火后，回火 至 50 55HRC用火焰或高频电流将 钢件表面迅速加热到临 界温度以上，急速冷却零件表而具有高的硬度，而体心部分具TT 一定的韧 性。使轮齿表面既耐磨又能承受冲击载荷渗碳淬火S0.5 C59（渗碳层深 度0.5mm,淬火至56 62HRC在渗碳剂中加热至 900950七，停留一定 时间，然后淬火及回火（1）提高零件表面的硬度和耐磨性；（2）提高材料的疲劳极限强度：（3）轮齿体心具有一定韧性调质T235 （硬度220256IIB淬火后，在450650七作高温回火可以完全消除内应力，并获得较高的综合机械性能正火7.将钢加热到临
8、界温度 以上,保温一定时间，从 炉中取出，在空气中冷 却（1）细化晶粒，提高强度和韧性：（2）对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终处理；（3）能够改善低硬钢的切削性能；（4）含碳钢小于0.5%的钢件，常用正火代退火名 称标注举例处理概况使用目的化DO.3 9(X)(氮化深度 0.3mm,硬度大于35()HV氮化是向钢件表面渗 入氮原子的过程提高轮齿表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性氧化Q59（鼠化淬火后，回火 至 5662HRC鼠化是向钢件表面同 时渗入碳和缎原广的过 程提高轮齿表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性四、齿轮齿形的机械加工余量在实际生产中，表1-6所列出的加工余量应考虑工
9、件的结构形状、生产数量、车间 设备条件及工人技术等级等各项因素，酌情修正后选取。表1 -6齿轮齿形的机械加工余量（mm）齿轮模数加23456789101112精滚、精插余量0.60.750.91.051.21.351.51.71.92.12.2剃齿余量a齿轮1,1径W500.080.090.10.110.1250- 1000.090.10.110.120.14100-2000.120.130.140.150.16磨齿余量0.150.20.230.260.290.32().35().380.40.450.5渗碳 齿轮 余量a齿轮，rl径240500.450.50.650-750.450.50.5
10、50.60.650.775- 1000.450.50.550.60.650.70.750.8 100 1500.450.50.550.60.65().70.750.8 150-2000.5().550.60.650.7().752000.60.650.70.75锥齿轮精加工余量0.40.50.570.650.720.80.870.931.01.071.5蜗轮精加工余量a0.81.01.21.41.61.82.02.22.42.63.0蜗杆精加工 余最a粗铳后精车0.81.01.21.31 .41.51.61.71.81 .92.0淬火后精磨0.2().250.30.350.40.450.5()
11、.550.60.70.X第二节齿轮加工工艺过程一、齿轮制造现状机械传动具有恒功率输出、承载能力大、规率高、寿命长、可靠性高、结构紧凑等优 点，广泛用于各种机械设备和仪器仪表中。齿轮传动是机械传动的主要形式。齿轮是机 器的基础件,其质量、性能、寿命直接影响整机的技术经济指标，齿轮因其形状复杂、技术 问题多，制造难度较大，所以齿轮制造水平在较大程度上反映一个国家机械工业的水平。我国在发展齿轮生产方面，到70年代末，已基本形成齿轮制造工业的完整体系。齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、秸度等 级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精
12、 加工四个阶段。齿坯加工必须保证加工基准面精度。热处理直接决定轮齿的内在质量, 齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。也反映了齿轮制造的水平。在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面齿轮(300400HBS),一般工艺方法为调 质后滚齿或插齿。对大模数齿轮则采用粗滚齿一调质一精滚齿。对汽车、拖拉机、机床 等齿轮，批量大，要求精度高，采用滚齿或插齿后，再进行剃齿或用齿。齿面感应淬火的 齿轮(4252HRC)，其工艺为滚齿或插齿、剃齿、感应淬火，再剃齿或布齿。对于硬齿面 齿轮，一般先滚齿或插齿，有时还剃齿，热处理后精整基准面，轮齿变形大时，进行磨齿。 轮齿变形较小，且精度要求在7级和7级以下的齿轮，热处理后可采用布齿或研齿。要 求精度高且载荷不太大,且要求硬齿面的齿轮，可采用精滚齿后离子渗氮工艺。设计合理的齿轮的性能，除材料因素外，主要取决于齿轮制造水平。目前齿轮已达 到的参数和性能指标见表1-7。表1-7齿轮的参数和性能指标齿轮直径(mm)1 .5 152500齿轮模数(mm)0.04 100传递最大功率(kW)9200最高节圆线速度(m/C工业应用：20() 250试验：300最高转速(r/inin )100000齿轮直径（mm）1.5 152500最大输出转矩（kNm）135485承载能力（负荷系数K） （MPa）而速齿轮：5.
