圆柱齿轮齿面加工
直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺设计
题目：直齿圆柱齿轮的设计和加工工艺设计学院冀中职业学院学生姓名李朋辉学号2009040217专业机电一体化技术届别2009指导教师姜小丽职称二011年月诚信承诺本人慎重承诺和声明：我承诺在毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人毕业论文中为剽窃他人的学术观点、思想和成果，为篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校处理。
学生（签名）：李朋辉2011年月日摘要现在齿轮传动是机械传动最常用的形式之一，它在机械、电子、纺织、冶金、采矿、汽车、航天等设备中得到广泛应用。
其中直齿圆柱齿轮是汽车及机械行业中重要的传动零件，其形状复杂，材质尺寸精度表面质量及综合机械性能很高。
本文主要介绍直齿圆柱齿轮的结构及设计和加工工艺。
目录概述…………………………………………………..第一章直齿圆柱齿轮的设计1.1齿轮基础知识……………………………………1.2直齿圆柱齿轮结构及零件图……………………1.3直齿圆柱齿轮材料及其参数合理选取…………第二章直齿圆柱齿轮的加工工艺2.1夹具及毛坯的选取………………………………2.2齿轮加工方法……………………………………2.3齿轮加工方案选择及使用要求…………………2.4直齿圆柱齿轮加工工艺过程……………………结束语………………………………………………..参考文献……………………………………………..概述齿轮是机械行业量大面广的基础零件，广泛应用于机床，汽车，摩托车，农机，建筑机械，航空，工程机械等领域，而对加工精度，效率和柔性提出越来越高的要求。
齿轮加工技术从公元前400—200年的手工业制作阶段开始经历了机械仿形阶段、机械返程加工阶段以及20世纪80年代至今的数控技术加工阶段。
第一章直齿圆柱齿轮的设计1.1齿轮的基础知识1.1.1齿轮机构的特点如下：（1）齿轮机构的优点有：1）齿轮机构传动比恒定，寿命长，工作可靠性高。
2)齿轮机构传递的功率和圆周速度分别可达100000k w、300m∕s。
毕业设计(论文)--直齿圆柱齿轮的加工工艺规程
直齿圆柱齿轮的加工工艺规程摘要人们的生产和生活广泛使用各种机器。
随着近代科学技术的发展，人类运用各方面的知识和技术，不断创新出各种新型的机器，因此“机器”也有了新含义。
本设计研究的对象是为机械中常见的齿轮传动、齿轮的校核和基本设计理论、计算方法以及一些零件的选择和维护。
各部分内容都是按照工作原理、结构、强度计算、使用维护的顺序介绍的。
随着科学技术的发展，对设计的理解在不断的深化，设计方法也在不断的发展，然而常规的设计方法是工程技术人员进行机械设计的重要基础。
设计的传动方案满足其工作要求，具有结构紧凑、便于加工、使用维护方便等特点。
【关键词】：齿轮传动设计理论计算过程齿轮校核。
目录一摘要 (1)前言 (3)二齿轮加工工艺 (4)第一章齿轮转动基础知识 (4)第二章齿轮的发展历史及我国齿轮发展现状 (6)第三章齿轮的种类及应用范围 (9)第四章齿轮加工方法及工艺过程 (14)三结束语 (18)四参考文献 (19)五结束语 (20)前言齿轮是工业生产中的重要基础零件，其加工质量和加工能力反映一个国家的工业水平。
实现齿轮加工的数控化和自动化，加工和检测的一体化是目前齿轮加工的发展趋势。
齿轮加工机床系指用齿轮切削工具加工齿轮齿面或齿条齿面的机床及其配套辅机。
齿轮机床按加工原理分为两类，仿形法和范成法(或称展成法)。
仿形法是用刀具的刀刃形状来保证齿轮齿形的准确性，用单分齿来保证分齿的均匀。
范成法是按照齿轮啮合原理进行加工，假想刀具为齿轮的牙形，它在切削被加工齿轮时好似一对齿轮啮合传动，被加工齿轮就是在类似啮合传动的过程中被范成成形的，范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生产率高等特点，因而得到广泛应用，范成法按其加工方法和加工对象分为：(1)插齿机：多用于粗、精加工内外啮合的直齿圆柱齿轮，特别适用于双联、多联齿轮，当机床上装有专用装置后，可以加工斜齿圆柱齿轮及齿条。
(2)滚齿机：可进行滚铣圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮及花键轴等加工。
第8章 齿轮加工技术
8.1 8.2 8.3 8.4
齿轮加工原理 齿轮加工工艺及方法 齿轮的测量 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工 艺分析
结束
8.1 齿轮加工原理
8.1.1 常见齿轮的种类
齿轮在切削加工时，工件和刀具按一定规律运动，利用
刀具切削刃对工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余的金属， 而得到所要求的表面形状。常用的齿轮有圆柱齿轮，圆锥齿 轮及蜗杆蜗轮等，而以圆柱齿轮应用最广。齿轮齿面的表面 形状有渐开线表面，摆线表面，圆弧表面等，渐开线表面齿 轮是最常用的齿轮，它能方便地在机床上加工出来，图8-1为 常见齿轮种类。
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补充：热轧
热轧就是在高于合金再结晶温度的温度中使其软 化后用压轮把材料压成薄片或钢坯的横截面，使 材料形变，但材料物理性质并无变化。
补充：冷轧
冷轧是对已经过热轧、除麻点除氧化工序的材料在 低于合金再结晶温度的温度中用压轮进一步碾压材 料以让材料有再结晶的过程。经过反覆的冷压－－ 再结晶－－退火－－冷压（反覆2～3次）过程， 材料里的金属发生分子级别的改变（再结晶），形 成的合金物理性质发生改变。
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图8-8 直齿圆柱齿轮的铣削
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8.2 齿轮加工工艺及方法
3)铣刀的选择。根据齿轮模数、压力角、齿轮齿数选择正确 铣刀。 4)分度计算与调整。据齿轮齿数选择合适的分度方法，计算 后进行有关调整。 5)确定合理铣削用量及切削液。按照切削用量选择原则，考 虑齿轮铣刀是铲齿成型铣刀，所选铣削速度应比普通铣刀略 低。为了保证齿轮加工质量和铣刀耐用度，可采用乳化液、 轻柴油等切削液。 6)对中心 对刀是使铣刀廓形的对称平面通过齿坯轴线。如偏 离标准中心，铣出的齿形将向一边倾斜，严重影响齿轮质量， 常用的方法有试切法，划线法。 7)铣削。
圆柱齿轮加工工艺设计
圆柱齿轮加工工艺设计摘要本文对传动齿轮的加工工艺路线进行了设计。
其中包括了工艺分析，工艺要求，确定毛坯的制造形式，确定定位基准，粗基准的选择，精基准选择的原则，确定各表面加工方案，零件表面的加工方法的选择，提高齿轮的加工精度，工艺路线的拟定，工序的合理组合，加工阶段的划分，工艺路线，确定齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，毛双联坯形状、尺寸确定的要求，确定机械加工余量，确定毛坯尺寸，设计毛坯图，工序设计，选择加工设备，确定工序尺寸。
机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择。
先锻件成型后进行表面热处理(正火、淬火、回火等)此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度。
关键词：工艺路线工序定位基准加工余量目录1 零件特点及其工艺性分析 (3)1.1圆柱齿轮的特点 (3)1.2圆柱齿轮的技术要求 (4)1.3审查圆柱齿轮的工艺性 (4)1.4确定圆柱齿轮的生产类型 (4)2机械加工工艺规程设计 (5)2.1选择毛坯 (4)2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (5)2.3绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图 (5)3数控加工工艺设计 (6)3.1 数控加工工艺设计主要内容 (6)3.2数控加工工艺的特点 (6)3.3 数控加工工艺分析的主要内容 (6)4拟定圆柱齿轮工艺路线 (8)4.1定位基准的选择 (8)4.2表面加工方法的确定 (8)4.3加工阶段的划分 (9)4.4工序的集中与分散 (9)4.5工序顺序的安排 (9)4.6确定工艺路线 (10)4.7齿轮加工工步 (14)4.8 机床设备及工艺装备的选用 (15)5齿轮程序的编制 (16)6切削用量、时间定额的计算 (18)6.1切削用量的计算 (18)6.2时间定额的计算 (19)7设计体会 (20)参考文献 (21)求的精度等级相差不是很大，采用半精加工即可以保证各加工表面技术要求。
圆柱齿轮制造基本工艺过程
滚切直、斜齿轮交换齿轮的调整公式见下表：
交换齿轮 速度交换齿轮 分度交换齿
名称
轮
公式 表公式中：
i An 0
n0
1000v da0
滚齿机是加工圆柱齿轮、蜗轮等零件的主要工艺装备。滚齿机按布局形式 和结构特点，可分为立式和卧式滚齿机，常用的是立式滚齿机。按JB/T6344.1— 1999的规定，滚齿机的型式有工作台移动式和立柱移动式两种，滚齿机的系列 由万能滚齿机、高效滚齿机和数控滚齿机构成。
滚齿是目前世界上在齿轮加工中应用最广的切齿方法，目前国际上精滚齿 的加工精度（主要指周节偏差）可以达到5~7级（GB/T10095），国内的滚齿机 （数控）精滚齿的加工精度也可以达到6~8级（GB/T10095）。CNC滚齿机是目 前国际上已广泛采用的设备，国内齿轮生产厂家的使用也越来越多。为了达到 最大可能的静刚度和动刚度，滚齿机部件都尽可能以封闭箱形的铸造结构制造， 采用减震性能良好的铸铁，有经过验证的热补偿系统。
滚齿原理图
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二、齿轮的加工方法
1，滚齿 1),滚齿原理
根据滚齿加工原理，滚切齿轮时滚齿机必须 具有以下几种运动： （1）切削运动 即滚刀轴1的转速，借助于切削 速度交换齿轮或变速箱2，滚刀的转速为：
n0
1000v
da0
式中：—切削速度 （m/min）
—滚刀齿顶圆直径（mm）
2）分度运动 随着滚刀的转动，齿坯也要相应n地w
13
二、齿轮的加工方法
1，滚齿 常见的机械式传动链滚齿机很多，技术性能不尽相同，但均具备切削运动、
齿轮加工方法
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进行。
铣削时工作台偏转一个角度，使其等于齿轮的螺旋角β，工件在随工作台进给的同时，由分度头带动作附加旋转一形成螺旋齿槽。
齿轮加工的关键是齿面加工。
目前，齿面加工的主要方法是刀具切削加工和齿轮磨削加工。
前者由于加工效率高，加工精度较高，因而是目前广泛采用的齿面加工方法。
后者主要用于齿面的精加工，效率一般比较低。
按照加工原理，齿面加工可以分为成形法和展成法两大类。
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。
点击动画能帮助你进一步理解。
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，工作台直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一个齿，再加工另一个齿槽，依次加工出所有齿槽。
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-齿轮或齿轮-齿轮）中的一个制作为刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。
下面以滚齿加工为例加以进一步说明。
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，如图所示，只是其中一个斜齿轮的齿数极少，且分度圆上的螺旋升角也很小，所以它便成为如图所示的蜗杆。
再将蜗杆开槽并铲背、淬火、刃磨，便成为齿轮滚刀如图中的齿轮滚刀。
一般齿轮滚刀的法向截形状近似齿条形状，如图所示，因此，当齿轮滚刀按给定的切削速度转动时，它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条，当这个假想齿条与被切齿轮按一定传动比作啮合运动时，便在轮坯上逐渐切出渐开线的齿形。
齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成。
用展成法加工齿轮，可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，且加工精度和生产率也较高，因此各种齿轮加工机床广泛应用这种加工方法，如滚齿机、插齿机、剃齿机等。
此外，多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理进行加工的。
齿轮加工方式
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。
齿轮的加工方法、失效形式
措施：
提高齿面硬度； 采用粘度大的润滑油
五、轮齿折断
轮齿折断是开式传动和硬齿面闭式传动的主要失效形式之一。
措施：
增大齿根圆角半径，消除加工刀痕降低应力集中； 增大轴及支撑物的刚度以减轻局部过载的程度； 对齿面进行表面处理以提高齿面硬度；
齿轮失效形式的综合分析
开式齿轮
闭式齿轮（硬度较低时 HBS<350）
闭式齿轮（硬度较高时 HBS>350） 高速重载
齿面磨损和轮齿折断 齿面疲劳点蚀
齿轮弯曲折断，也可能 发生齿面疲劳 可能胶合失效
齿轮的润滑方式
当V<12m/s，多采用油池润滑。浸入深度为1-2个齿高，但不小于 10mm；
当V较小时（0.5-0.8m/s），多级齿轮传动，可以采用惰轮 传动；
当V>12m/s 时，采用强制喷油润滑。
二、齿面磨损 齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。
三、齿面胶合
高速和低速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合。
措施：
提高齿面硬度，降低齿面粗糙度； 采用黏度大的润滑油； 改善冷却方式，限制油温。
四、塑性变形
当齿轮的齿面较软，在重载情况下，可能使表层金属沿着相 对滑动方向发生局部的塑性流动，出现塑性变形。
圆柱齿轮的加工方法
活动三 渐开线齿轮失效形式
失效——齿轮传动过程中，若轮齿发生折断、 齿面损坏等现象，齿轮失去了正常的工作能力。
一、齿面点蚀 二、齿面磨损 三、齿面胶合 四、齿面塑变 五、轮齿折断
一、齿
提高齿面硬度，降低齿面粗糙度； 采用黏度较大的润滑油；
齿轮传动的润滑遵循以下原则：
按照机器的规定的牌号、规定的油量，定期加油； 不得使用混杂不洁的油，油箱内的脏油要定期更换； 要经常检查润滑系统，注意观察齿轮传动的工作状 况，如果出现不正常的噪音和冲击、箱体过热，要 及时加以排除。
齿轮加工工艺过程和分析
齿轮的生产过程一．齿轮的主要加工面1.齿轮的主要加工表面有齿面和齿轮基准表面，后者包括带孔齿轮的基准孔、切齿加工时的安装端面，以及用以找正齿坯位置或测量齿厚时用作测量基准的齿顶圆柱面。
2．齿轮的材料和毛坯常用的齿轮材料有15 钢、 45 钢等碳素结构钢；速度高、受力大、精度高的齿轮常用合金结构钢，如20Cr， 40Cr， 38CrMoAl，20CrMnTiA等。
齿轮的毛坯决定于齿轮的材料、结构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量等因素，常用的有棒料、锻造毛坯、铸钢或铸铁毛坯等。
二、直齿圆柱齿轮的主要技术要求，1．齿轮精度和齿侧间隙GBl0095 《渐开线圆柱齿轮精度》对齿轮及齿轮副规定了12 个精度等级。
其中， 1～2 级为超精密等级； 3— 5 级为高精度等级； 6～8 级为中等精度等级； 9～12 级为低精度等级。
用切齿工艺方法加工、机械中普遍应用的等级为7 级。
按照齿轮各项误差的特性及它们对传动性能的主要影响，齿轮的各项公差和极限偏差分为三个公差组 ( 表 13—4) 。
根据齿轮使用要求不同，各公差组可以选用不同的精度等级。
齿轮副的侧隙是指齿轮副啮合时，两非工作齿面沿法线方向的距离 ( 即法向侧隙 ) ，侧隙用以保证齿轮副的正常工作。
加工齿轮时，用齿厚的极限偏差来控制和保证齿轮副侧隙的大小。
2．齿轮基准表面的精度齿轮基准表面的尺寸误差和形状位置误差直接影响齿轮与齿轮副的精度。
因此GBl0095 附录中对齿坯公差作了相应规定。
对于精度等级为 6～8 级的齿轮，带孔齿轮基准孔的尺寸公差和形状公差为IT6-IT7 ，用作测量基准的齿顶圆直径公差为IT8 ；基准面的径向和端面圆跳动公差，在 11-22 μm之间 ( 分度圆直径不大于 400mm的中小齿轮 ) 。
3．表面粗糙度齿轮齿面及齿坯基准面的表面粗糙度，对齿轮的寿命、传动中的噪声有一定的影响。
6～8 级精度的齿轮，齿面表面粗糙度 Ra 值一般为 0．8—3．2μ m，基准孔为 0．8—1．6 μm，基准轴颈为 0．4—1．6μm，基准端面为 1．6～ 3． 2μ m，齿顶圆柱面为 3．2μm。
齿轮加工
齿轮加工简史圆柱齿轮的切削加工成形法切齿铣齿拉齿磨齿展成法切齿插齿滚齿剃齿珩齿磨齿锥齿轮的切削加工直齿锥齿轮的切齿铣齿刨齿双刀盘铣齿拉铣齿曲线齿锥齿轮的切齿弧齿锥齿轮的铣齿延长外摆线齿锥齿轮的铣齿锥齿轮的研齿和磨齿研齿磨齿齿轮的无屑加工冷轧齿轮冷锻齿轮冲裁齿轮热轧齿轮精密模锻齿轮粉末冶金齿轮━━━━各种圆柱齿轮和锥齿轮的齿形部分可用切削加工或精密铸造、精密锻造、挤压、粉末冶金等无切屑加工方法制造。
齿轮的切削加工按齿形部分的成形方式，有成形法、仿形法和展成法等。
简史古代的齿轮（见中国古代齿轮）是用木材刻制或用金属铸造的。
在中国山西省永济县薛家崖出土的文物中已有青铜棘齿轮，据考证是秦、汉之间(公元前200年前后)的产品。
魏明帝青龙三年（公元235年）马钧发明的指南车中也采用了齿轮传动。
16世纪中叶以后的200多年中，齿轮主要用于时钟传动，制造方法大多是在装有旋转的锉刀或铣刀的切齿装置上粗切齿部，再用手工修整齿形。
18世纪后期，传递动力所需的较大尺寸和较高精度的齿轮，一般都采用铸造齿轮。
19世纪20～30年代，英国的J.福克斯和J.G.博德默尔等相继研究了用多齿的成形铣刀铣削铸铁齿轮的方法。
1835年，英国的J.B.惠特沃思创造了用滚刀按展成法原理加工渐开线齿形的方法，但当时要制造用机械切制铸铁齿轮所用刀具极为困难。
直到1854年美国的J.R.布朗发明了铲背的齿轮盘铣刀，于是在万能铣床上用铣刀铣削齿轮的工艺才广为流行。
19世纪后期，由于汽轮机、内燃机和其他高速重载机械要求齿轮加工的精度和生产率更高，人们重视并发展用展成法加工齿轮,滚齿法不断完善。
1897年,美国的E.R.费洛斯发明了用盘形插齿刀按展成法加工齿轮，同时创造了用大平面砂轮展成磨削插齿刀的方法。
20世纪初，英国的T.汉佩奇研究了蜗杆砂轮磨齿法。
20年代出现剃齿法。
50年代末珩齿工艺开始应用。
1824年，英国的J.怀特开始利用指形铣刀加工时钟用的锥齿轮。
毕业设计_圆柱齿轮加工与工艺 精品
圆柱齿轮加工与工艺目录第一节概述 (2)第二节圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案 (6)第三节典型齿轮零件加工工艺分析 (18)第四节齿轮刀具简介 (23)第一节概述一、齿轮的功用与结构特点齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。
齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。
按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图9－1所示。
在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。
盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。
其轮缘具有一个或几个齿圈。
单齿圈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(图9－1b、c)。
当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。
如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。
二、齿轮的技术要求齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。
根据其使用条件，齿轮传动应满足以下几个方面的要求。
（一）传递运动准确性要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。
即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
（二）传递运动平稳性要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。
即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
（三）载荷分布均匀性要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。
接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。
（四）传动侧隙的合理性要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。
圆柱齿轮齿形加工方法的选用
生产率
设备
应用范围
较插齿、滚齿低
高
一般较滚齿低
较高 高
很高 成形法 高于展成法
普通铣床
拉床
插齿机 滚齿机 剃齿机 珩齿机
单件修配生产中，加工低精 度外圆柱齿轮、锥齿轮、蜗 轮
大批量生产7级精度的内齿轮， 因外齿轮拉刀制造甚为复杂， 故少用
单件成批生产中，加工中等 质量的内外圆柱齿轮、多联 齿轮
加工精度可达到6～7级，可使表面粗糙度Ra值从 1.25 ～ 2.5 减小到0.16 ～ 1.25 。
生产率高、设备简单、成本低，在成批和大批生产中 广泛采用。
圆柱齿轮齿形加工方法的选用
（1）珩齿加工原理
珩齿加工原理与剃齿相似，所不同的是开车后一次 径向进给到预定位置，故开始时齿面压力较大，随后逐 渐减小，直到压力消失时珩齿便结束。
按磨齿的原理可分为成形法与展成法两类，生产 中多用展成法磨齿。
磨齿原理
圆柱齿轮齿形加工方法的选用
（2）磨齿特点
1） 加工精度高，一般条件下磨齿精度为4～6级，表面 粗糙度Ra值为0.4～0.8 。 2）可以加工表面硬度很高的齿轮。 3）磨齿加工效率低，机床复杂、加工成本较高.
主要应用于齿轮精度要求很高的单件小批生产场合。
圆柱齿轮齿形加工方法的选用
插齿与滚齿应用区别
➢ 插齿的齿向误差比滚齿大，运动精度比滚齿差。 ➢ 对运动精度要求较高的齿轮，则用滚齿较为有利。 ➢插齿加工方法主要适用于加工中小模数的直齿轮、 也能加工斜齿轮及人字齿轮，特别适合加工内齿轮及 齿圈间距很小的双联或三联齿轮。
圆柱齿轮齿形加工方法的选用
3、剃齿
珩齿过程具有磨、剃、抛光等几种精加工的综合性 质。珩磨轮做成齿轮式来直接加工直齿和斜齿圆柱齿轮。
齿轮加工
图4-67成形法磨齿
展成法磨齿
• 将砂轮的磨削部分修整成锥面（见图4-68b）,以 构成假想齿条的齿面。磨削时，砂轮作高速旋转 运动（主运动），同时沿工件轴向作往复直线运 动，以磨出全齿宽。工件则严格按照一齿轮沿固 定齿条作纯滚动的方式，边转动、边移动，从齿 根向齿顶方向先后磨出一个齿槽两侧面。之后砂 轮退离工件，机床分度机构进行分度，使工件转 过一个齿，磨削下一个齿槽的齿面，如此重复上 述循环，直至磨完全部齿槽齿面。
a）盘形齿轮铣刀铣削 b）指状齿轮铣刀铣削 图4-62直齿圆柱齿轮的成
模数铣刀刀号及其加工齿数范围
刀号 1 2 3 4 5 6 7 8
加工 12~ 14~ 17~ 21~ 26~ 35~ 55~ 135 齿数 13 16 20 25 34 54 134 以上 范围
• 当加工精度要求不高的斜齿圆柱齿轮时，可以借 用加工直齿圆柱齿轮的铣刀。但此时铣刀的刀号 应按照斜齿轮法向截面内的当量齿数Zd来选择。
齿轮加工 齿轮传动的传动效率高、传动比准确，在高 速重载条件下工作，齿轮传动体积小，所以 齿轮在各种机械、仪器、仪表中应用广泛。 常用的齿轮副有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆 蜗轮等，见下图。其中，外啮合直齿圆柱齿 轮是最基本的，也是应用最多的。齿轮的齿 形曲线有渐开线、摆线、圆弧等，其中最常 用的是渐开线。下面介绍渐开线齿轮齿形的 加工方法。
图4-66剃齿刀和剃齿原理
• 剃齿加工时工件与刀具的运动形式见图4-66b。工件安装 在心轴上，由剃齿刀带动旋转，由于剃齿刀刀齿是倾斜的 （螺旋角为β），为使它能与工件正确啮合，必须使其轴 线相对于工件轴线倾斜一个β角。剃齿时，剃齿刀在啮合 点A的圆周速度υA可以分解为沿工件切向速度υAn和沿工 件轴向速度υAt，υAn使工件旋转，υAt为齿面相对滑动速 度，即剃齿速度。为了剃削工件的整个齿宽，工件应由工 作台带动作往复直线运动。工作台每次往复行程终了时， 剃齿刀沿工件径向作进给运动，使工件齿面每次被剃去一 层约为0.007~0.03mm的金属。在剃削过程中，剃齿刀时 而正转，剃削轮齿的一个侧面；时而反转，剃削轮齿的另 一个侧面。 • 剃齿加工主要用于提高齿形精度和齿向精度，降低齿面粗 糙度值。剃齿不能修正分齿误差。剃后齿轮精度可达7~6 级，表面粗糙度Ra值为0.8~0.2µm. 剃齿主要用于成批和 大量生产中精加工齿面未淬硬的直齿和斜齿圆柱齿轮。
齿面与齿轮加工
一、引入1、简述M1432A型万能外圆磨床的传动系统。
2、M1432A型万能外圆磨床的主要部件有何结构特点？二、讲授新课第八章齿面与齿轮加工齿轮是机械传动中的重要零件，应用广泛，齿轮加工在机械制造业中占有重要的地位。
第一节概述齿轮加工的主要方法有无屑加工和切削加工两大类。
1、无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金等。
具有生产率高，材料消耗小，成本低，但加工精度不高。
2、切削加工：成形法（仿形法）、展成法（又称范成法）。
通过切削和磨削加工而成，具有加工精度高，但生产周期长、成本高，高精度齿轮还需专用齿轮加工机床。
⑴成形法：利用与被加工齿轮齿槽法面截形相一致的刀具齿形，在齿坯上加工出齿面。
一般用普通铣床加工，工件安装在分度头上，斜齿圆柱齿轮用万能铣床加工。
齿轮加工刀具有盘形齿轮铣刀（一般齿轮加工）和指形齿轮铣刀（大规模齿轮，特别是人字齿轮加工）。
实际生产中将同一模数的齿轮铣刀按其所加工的齿数通常分为8组（精确的是15组）（表8-1）每一刀号的铣刀刀齿开头按加工齿数范围中最小齿数设计，因此，在加工范围内其它齿数齿轮时，会有齿形误差产生，是近似加工法。
成形法铣齿一般用于单件小批量生产，加工精度为9～12级，表面粗糙度值为Ra6.3～3.2μm的直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮。
⑵展成法：刀具与工件（齿坯）模拟一对齿轮作啮合运动来完成切削加工。
刀具制作精确，一把刀具能加工同一模数的齿数产同的齿轮。
加工时能连续分度，生产率较高，但需在专用的齿轮加工机床上做，机床调整、刀具的制造和刀磨都比较复杂，一般用于成批和大量生产。
加工精度为6级，表面粗糙度值勤为Ra3.2～1.6μm。
第二节滚齿一、滚齿原理刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动。
齿轮滚刀本质上是一个圆柱斜齿轮，其螺旋角很大（近似于90°）齿数很少（一个或几个），可视为一蜗杆（滚刀的基本蜗杆）。
用刀具材料来制造这蜗杆，并使它形成必要的几何角度和切削刃，就构成一把齿轮滚刀。
圆柱齿轮加工工艺过程
圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。
下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。
一、普通精度齿轮加工工艺分析（一）工艺过程分析图示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表1。
从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
双联齿轮加工工艺过程加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。
由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。
在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
第二阶段是齿形的加工。
对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。
对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。
应予以特别注意。
加工的第三阶段是热处理阶段。
在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。
加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。
这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。
在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。
以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。
（二）定位基准的确定定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。
渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法
图10-7 用盘状铣刀加工齿轮 图10-8 用指状铣刀加工齿轮 返回
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渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法
1.2 展成法
展成法是利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的 原理加工齿轮的。加工时刀具与齿坯的运动就像一对互相啮合的齿 轮，最后刀具将齿坯切出渐开线齿廓。展成法主要采用齿轮形刀具 （齿轮插刀）和齿条形刀具（齿条插刀和齿轮滚刀等）。
齿轮插刀的外形象具有刀刃的外齿轮，图10-9为用齿轮插刀加 工外齿轮的情形。插齿时，齿轮插刀沿轮坯轴线作往复的切削运动， 同时还与轮坯以恒定的传动比作旋转运动，传动比为
i 刀 z z刀
直至切出全部齿槽。这种方法除用于加工外齿轮之外，还适用于加 工内齿轮及双联齿轮等。
刀具采用齿条的称齿条插刀。齿条插刀不能切制内齿轮，图 10-10为用齿条插刀加工外齿轮的情形。
z
2ha* sin2
图10-13 不产生切齿干涉的的条件
即
zm in
2ha* sin2
由上式可得，用齿条形刀具切制渐开线标准直齿轮时，不产生
切齿干涉的条件是最少齿数zmin=17。
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渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法
1.1 仿形法
仿形法加工是刀具在通过其轴线的平面内，刀刃的形状和被切 齿轮齿槽形状相同，在铣床上利用刀具直接切削出轮齿齿形的一种 加工方法。常用的仿形刀具有如图 10-7所示的盘状铣刀和如图10-8 所示的指状铣刀两种。
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2）滚刀直径和螺旋升角
滚刀直径↑→螺旋升角λ0↓→造形误差↓；圆周齿数↑ 但滚刀直径过大，相同速度下转速降低，生产率降低，刀 坯锻造难度增大，成本增加。精加工滚刀适当增大直径。
3）齿轮滚刀的头数
滚刀头数主要影响生产率和齿形精度。 单头滚刀， λ0小，造形误差小，包络刃数多，齿面光洁； 多头滚刀， λ0大，造形误差大，但生产率高。 精加工齿轮滚刀都用单头的，粗加工和半精加工可用多头的
在制造大模数齿轮，尤其是无空刀槽的人字齿轮时，则比较 广泛地应用指形模数铣刀。对于多于两列齿的人字齿轮，则 只能用指形齿轮铣刀加工。
有时也将两个或3 个铣刀组成一组，装在一起同时进行齿 轮加工。齿槽被3个铣刀包络切出，这种方法生产率较高。
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第三节 齿轮滚刀
11.3.1 齿轮滚刀 11.3.1 .1 滚齿的应用范围和滚
3）滚刀的刃磨和检验 ①刃磨后必须保证前角不变；②检验前刀面与滚刀轴线的平 行度（直槽）或前刀面导程误差（螺旋槽）；③容屑槽的圆 周齿距误差；④前刀面径向性误差。
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滚齿加工的特点 • （1）适应性好。 • （2）生产效率高。 • （3）齿轮齿距误差小。 • （4）齿轮齿廓表面粗糙度较差。 • （5）滚齿加工主要用于直齿圆柱齿轮、
第六节 圆柱齿轮齿面 加工
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.1.2 按加工原理分
11.1.2.1 成形齿轮刀具
这类刀具的切削 刃廓形与被加工的直 齿齿轮端剖面内的槽 形相同。这类刀具中 有盘形齿轮铣刀、指 形齿轮铣刀、齿轮拉 刀、插齿刀盘等。
①盘形齿轮铣刀 ②指形齿轮铣刀
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11.1.2.2 展成齿轮刀具
这类刀具切削刃的廓形不同于被切齿轮任何剖 面的槽形。切齿时除主运动外，还需有刀具与齿坯的 相对啮合运动，称展成运动。工件齿形是由刀具齿形 在展成运动中的若干位包络切削形成的。用这类刀具 加工齿轮时，刀具本身好像也是一个齿轮，它和被加 工的齿轮各自按啮合关系要求的速比转动，而由刀具 齿形包络出齿轮的齿形。这类刀具中有齿轮滚刀、插 齿刀、梳齿刀、剃齿刀、加工非渐开线齿形的各种滚 刀、蜗轮刀具和锥齿轮刀具等。
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11.1.2.3 齿轮刀具的选用
根据不同的生产要求和条件，选用合适的齿轮刀具是 很重要的。在以上所说的各类齿轮刀具中，要数加工 渐开线圆柱齿轮的刀具应用最广泛；而在这类刀具中， 又以齿轮滚刀最为常用。 插齿刀的优越性主要在于既可加工外啮合齿轮，也能 加工内啮合齿轮，还能加工有台阶的齿轮如双联齿轮、 三联齿轮和人字齿轮等。经过滚齿和插齿的齿轮，如 果需要进一步提高加工精度和降低表面粗糙度，可用 剃齿刀来进行精加工。 孔径小的内齿轮或渐开线花键孔，用拉刀来拉削是唯 一的方法。
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（2）滚刀的合理使用
1）齿轮滚刀的磨损和窜刀 各刀齿磨损不均，齿轮中线处刀齿磨损较严重。确定滚刀长 度时应考虑轴向窜刀长度，标准滚刀长度为导程的4～5倍。 2）齿轮滚刀螺旋方向的选择
齿轮滚刀旋向根据被切齿轮旋向而定。被切齿轮螺旋角 β≤10°时，滚刀做成右旋； β＞10°时，滚刀螺旋方向应 与被切齿轮旋向相同，以减小滚刀的安装角减小切入端负荷
斜齿圆柱齿轮和蜗轮。
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插齿刀
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11.5.1 插齿刀的工作原理、类型和应用 11.5.1.1 插齿刀的工作原理
插齿刀形状如齿轮，有 前角和后角以形成切削刃， 用展成原理来插制齿轮。插 齿时插齿刀本身有往复的切 削运动。
成形齿轮刀具常用 的有下列几种：
盘形齿轮铣刀； 指形齿轮铣刀； 齿轮拉刀。
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盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀可用于加工直齿或斜齿的圆柱 齿轮、齿条以及人字齿轮。齿轮模数较小时(m＜10)采用盘 形铣刀，模数大时(一般m＞10) 采用指形铣刀。
盘形齿轮铣刀结构简单，制造容易，成本低。其缺点是加 工精度和生产率都比较低，且刀具不能通用。
齿运动
齿轮滚刀是按展成法加工齿 轮的刀具。在齿轮制造中应用广 泛，可用来加工外啮合的直齿轮、 斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。 加工齿轮的范围很大，从模数大 于0.1mm到小于40mm的齿轮， 均可用滚刀加工。 加工齿轮的精 度一般达7～9级，在使用超高精 度滚刀和严格的工艺条件下也可 以加工5～6级精度的齿轮。用一 把滚刀可以加工模数相同的任意 齿数的齿轮。
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对于精度要求不高的单件或小批量齿轮，采用盘形齿 轮铣刀加工是比较方便和经济合算的。
在锥齿轮刀具中，成对刨刀是多年来加工直齿锥齿轮 的基本刀具，由于其加工效率和精度不高，现已逐渐 被成对盘铣刀所代替。在生产批量较大的情况下，还 可采用效率更高的拉铣刀盘来加工。
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第二节 成形齿轮刀具
11.2.1 成形齿轮刀具的种类和应用范围
制造比较容易。 轴向截形应与渐开线蜗杆 齿形在分度圆处相切，即齿 形角应是渐开线蜗杆分度圆 处的齿形角。
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2. 齿轮滚刀的结构和类型
（1）整体齿轮滚刀
高速钢材料 套装式结构 轴肩与内孔同心 装刀检测径跳 多为零前角 顶刃后角10～12° 侧刃后角大约3° 齿轮滚刀大多为单头，螺旋升角较小，加工精度较高； 粗加工用滚刀有时做成双头，以提高生产率。
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滚刀 1.滚刀基本蜗杆
根据滚切原理知，滚刀基 本蜗杆的端面齿形应是渐开 线，法向模数和压力角应分 别等于被切齿轮的模数和压 力角。
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（1）渐开线基本蜗杆
齿面是渐开螺旋面， 造形误差为零； 端面齿形：渐开线 轴向齿形：曲线 制造较为困难。
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（2）阿基米德基本蜗杆
齿面是阿基米德螺旋面， 会产生一定的造形误差， 端面齿形：阿基米德螺线 轴向齿形：直线
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（2）镶齿齿轮滚刀
齿轮模数较大时，做成 镶齿结构，既节约高速钢， 又使刀片易锻造，提高性能 和使用寿命。
（3）硬质合金滚刀
用于小模数齿轮或精加工 硬齿面齿轮，代替磨齿。
常采用大的负前角，可达 －30°～－45°
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3. 齿轮滚刀的合理使用 （1）齿轮滚刀结构参数分析
1）容屑槽形式 直槽 制造方便，但 左右侧刃前角不等， 零度前角直槽滚刀 左侧刃前角小于零， λ0≤4°时采用。 螺旋槽 λ0＞4°时采用 为使左右侧刃前角相等， 让螺旋槽垂直于滚刀螺 纹，即βk =－ λ0