齿轮加工方式复习过程

第一章齿轮的种类及应用范围

第一节齿轮种类

齿轮传动是目前机械传动中应用最广泛、最常见的一种传动形式。齿轮用它的轮齿来传递力矩和运动、变换运动的方向、指示读数及变换机构的位置等。

齿轮按轮齿齿廓曲线，可分为渐开线、摆线、圆弧线、双圆弧线齿轮等。按其外形，可分成圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮、鼓形齿轮、非圆齿轮等。按其传动形式，又可分为平行轴传动、相交轴传动及交错轴传动。

第二节齿轮的应用范围及特点

第二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。一般应满足下列几个基本要求：

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。

无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。

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。

三、齿轮常用热处理（表1-5）

第二节齿轮加工工艺过程

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、精度等级、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（300~400HBS），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—调质—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，再进行剃齿或珩齿。齿面感应淬火的齿轮

（42~52HRC），其工艺为滚齿或插齿、剃齿、感应淬火，再剃齿或珩齿。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，热处理后可采用珩齿或研齿。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。

为了齿轮在工作状态下正常啮合，对于圆周速度超过100m/s 的高速齿轮，由于运转中的热效应，应对齿面热变形进行修形。对于低速重载齿轮，采用硬齿面齿轮由于跑合性能不好，齿面负荷系数增加，导致整个齿轮装置系统产生一定的弹性变形，会产生沿齿向载荷分布不均，因此，必须齿向修形。总之，国内外对齿面修形技术已作为齿轮制造中的一项重要工作内容，尤其是在减小体积，提高承载能力方面更是如此。

一、齿轮加工方法

齿轮的加工方法很多，但主要方法有滚齿、插齿、剃齿和磨齿。其他尚有铣齿、刨齿、梳齿、挤齿、珩齿和研齿等。近年来，在加工技术，如硬齿面技术、计算机数控技术等方面的发展，已使各种加工方法出现了崭新面貌。

（一）滚齿

滚齿于1897年即被应用，是目前应用最广的切齿方法，可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮和包络蜗杆。滚齿精度一般可达4~7 级。表面粗糙度Ra3.2~1.6um。国产滚齿机（Y31800A）加工最大直径达8m，最大模数达40mm。目前高速钢滚刀的切削速

度可达100~200 m/min，加工齿面硬度最高达300~400HB。硬质合金滚刀切削速度可达

300m/min，滚切齿面硬度最高达HRC62。滚齿是一种高效切齿方法。

目前滚齿的先进技术有：

1.多头滚刀滚齿

一般双头滚刀可提高效率约40%。但滚刀各头之间的偏差影响齿轮的齿向精度。

2.滚齿机数控化或普通滚齿机安装数显装置

80年代国外已制造了全数控（CNC）机床，即用计算机数控，用电子系统协调机床各种运动，可减少调整时间和提高加工精度。

3.硬齿面滚齿技术

硬齿面滚齿扩展了滚齿领域。该方法也称刮削齿加工。刮削可作为大型齿轮磨前予加工工序，去掉淬火变形量，直到留有合理的磨削余量，以减少磨齿时间，降低成本。刮削作为精加工工序，可达到6级精度，如果与蜗杆珩齿相结合，可获得良好的齿面质量，避免磨削烧伤和裂纹。可比单纯磨齿提高效率1~5倍，费用降低一半以上。

硬齿面滚齿的滚刀刀齿采用硬质合金或金属陶瓷材料，表层涂氮化钛，这些新材料已经能够控制刀具的崩刃。同时也提供了干式（不用切削油）切削的可能性,干式切削优点是不需准备和处理冷却液，不要求油雾处理（由空气排放）的工作，干切屑无污染，零件也没有清理的要求。如果切削时使用切削油，则可提高刀寿命。

4.大型齿轮滚齿

大型齿轮滚齿，由于工件体积大，重量重，装卡不便。所以大型齿

轮滚齿设备的发展趋势是综合性加工。

（二）插齿和梳齿

插齿是一种广为采用的切齿方法，特别适合于加工内齿轮和多联齿轮。采用特殊刀具和附件后，还可加工无声链轮、棘轮、内外花键、齿形皮带轮、扇形齿轮、非完整齿齿轮、特殊齿形结合子、齿条、端面齿轮和锥度齿轮等。数控插齿机能加工椭圆齿轮、非圆齿轮和特殊形状的齿轮。

梳齿是用齿条刀插削圆柱齿轮。特点是加工精度高，可达DIN5级。由于刀具结构简单、制造刃磨方便，精度高、刃磨次数多，便于采用硬质合金刀片和立方氮化硼（CBN）刀片加工淬硬齿轮。

（三）剃齿

剃齿是一种高效齿轮精加工方法，最早于1926年在美国应用。和磨齿相比，剃齿具有效