圆柱齿轮的加工工艺样本

圆柱齿轮加工工艺

一、齿轮技术规定

圆柱齿轮是机械传动中应用极为广泛零件之一，其功用是按规定速比传递运动

和动力。

1圆柱齿轮构造特点

齿轮尽管由于它们在机器中功用不同而设计成不同形状和尺寸，但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个某些。常用圆柱齿轮有如下几类(图6-15)：盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大圆拄齿轮)。其中盘类齿轮应用最广。

一种圆柱齿轮可以有一种或各种齿圈。普通单齿圈齿轮工艺性好；而双联或三联齿轮 小齿圈往往会受到台肩影响，限制了某些加工办法使用，普通只能采用插齿。如果图

5－24 圆柱齿轮构造形式

齿

轮精度规定高，需要剃齿或磨齿时，普通将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮组合构造。

2圆柱齿轮精度规定

齿轮自身制造精度，对整个机器工作性能、承载能力及使用寿命均有很大影响。依照齿轮使用条件，对齿轮传动提出如下几方面规定：

⑴运动精度

规定齿轮能精确地传递运动，传动比恒定，即规定齿轮在一转中，转角误差不超过一定范畴。

⑵工作平稳性

规定齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声要小。这就规定限制齿轮转动时瞬时速比

变化要小，也就是要限制短周期内转角误差。

⑶接触精度

齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大，引起齿面过早磨损，这就规定齿轮工作时齿面接触要均匀，并保证有一定接触面积和符合规定接触位置。

⑷齿侧间隙

规定齿轮传动时，非工作齿面间留有一定间隙，以储存润滑油，补偿因温度、弹性变形

所引起尺寸变化和加工、装配时某些误差。

二、齿轮材料、热解决和毛坯

⑴材料选取

齿轮应按照使用工作条件选用适当材料。齿轮材料选取对齿轮加工性能和使用寿命均有直接影响。

普通齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi 等。

规定较高重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢，非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。

⑵齿轮热解决

齿轮加工中依照不同目，安排两种热解决工序：

1）毛坯热解决：在齿坯加工先后安排预先热解决正火或调质，其重要目是消除锻造及粗加工引起残存应力、改进材料可切削性和提高综合力学性能。

2）齿面热解决：齿形加工后，为提高齿面硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热解决工序。

(3)齿轮毛坯

齿轮毛坯形式重要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、构造简朴且对强度规定低

齿轮。当齿轮规定强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件，直径不不大于400～600mm 齿轮，惯用锻造毛坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿；对于小尺寸、形状复杂齿轮，可用精密锻造、压力锻造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具备轮齿齿坯，以提高劳动生产率、节约原材料。

三、齿坯机械加工

1齿坯加工方案选取

对于轴齿轮和套筒齿轮齿坯，其加工过程和普通轴、套基本相似，现重要讨论盘类齿轮齿坯加工过程。

齿坯加工工艺方案重要取决于齿轮轮体构造和生产类型。

⑴大批大量生产齿坯加工

大批大量加工中档尺寸齿坯时，青年工人多采用“钻一拉一多刀车”工艺方案：1）以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔；

2）拉孔；

3）以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。

这种工艺方案由于采用高效机床可以构成流水线或自动线，因此生产效率高。

⑵成批生产齿坯加工成批生产齿坯时，常采用“车一拉一车”工艺方案：

1）以齿坯外圆或轮毅定位，精车外圆、端面和内孔；

2）以端面支承拉孔(或花键孔)；

3）以孔定位精车外圆及端面等。

这种方案可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。它特点是加工质量稳定，生产效率较高。当齿坯孔有台阶或端面有槽时，可以充分运用转塔车床上多刀来进行多工位加工，在转塔车床上一次完毕齿坯加工。

四、齿形加工办法

齿形加工是整个齿轮加工核心。按照加工原理，齿形加工可分为成形法和展成法两种。

指状铣刀铣齿、盘形铣刀铣齿、齿轮拉刀拉内齿轮等是成形法加工齿形例子，而滚齿、剃

齿、插齿等是展成法加工齿形例子。现简介几种用展成法加工齿形加工办法。

1滚齿

⑴滚齿特点

滚齿是齿形加工中生产率较高，应用最广一种加工办法。并且滚齿加工通用性好，可

加工圆柱齿轮、蜗轮等，亦可加工渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形等。滚齿既可加工小模

数、小直径齿轮，又可加工大模数、大直径齿轮，加工斜齿也很以便。

滚齿可直接加工9～8级精度齿轮，也可作为7级精度以上齿轮粗加工和半精加工。滚齿可以获得较高运动精度。因滚齿时齿面是由滚刀刀齿包络而成，参加切削刀齿数有限，故齿面表面粗糙度值较大。为提高加工精度和齿面质量，宜将粗、精滚齿分开。

⑵滚齿加工质量分析

1）影响传动精确性加工误差分析

影响传动精确性重要因素是，在加工中滚刀和被加工齿轮相对位置和相对运动发生

了变化。相对位置变化(几何偏心)产生齿轮径向误差，它以齿圈径向跳动ΔF r来评估；相对运动变化(运动偏心)产生齿轮切向误差，它以公法线长度变动ΔF w来评估。现分别加以讨论：

①齿轮径向误差。齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯回转轴线与齿轮工作时

回转轴线不重叠(浮现几何偏心)，使所切齿轮轮齿发生径向位移而引起齿距累积误差(图6-16)。从图6-32可以看出，O 为切齿时齿坯回转中心，O ′为齿坯基准孔几何中心(即齿轮工作时回转中心)。滚齿时，齿轮基圆中心与工作台回转中心重叠于O ，这样切出各齿形相对基圆中心O 分布是均匀（如图中实线圆上P 1＝P 2），但齿轮工作时是

绕基准孔中心O ′转动(假定安装时无偏心)，这时各齿形相对分度圆心O ′分布不均匀了(如图中双点划线圆上P 1′≠P 2′)。显然这种齿距变化是由于几何偏心使齿廓

径向位移引起，故又称为齿轮径向误差。

②齿轮切向误差：齿轮切向误差是指：滚齿时因滚齿机分齿传动链误差，引起瞬时传动比产生不稳定，使机床工作台不等速旋转，工件回转时快时慢，所切齿轮轮齿沿切向发生位移所引起齿距累积误差。如图6-17所示。

由图6-17可以看出，当轮齿浮现切向位移时，图中每隔一齿所测公法线长度是不等。如2、8齿间公法线长度明显不不大于4、6齿间公法线长度。据此可以看出，通过公法线长度变动ΔF w 可以反映出齿轮齿距累积误差(切向某些)，因而在生产中

公法线长度变动可以作为评估齿轮传递运动精确性指标之一。

机床工作台回转误差，重要取决于分齿传动链传动误差。在分齿传动链各传动图5－25 几何偏心引起径向误差

r 一滚齿时分度圆半径 r 一以孔轴心O ′

为旋转中心时，齿圈分度圆半径