齿轮加工工艺

齿轮加工工艺
齿轮加工工艺
1.锻造制坯
热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。

近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。

这项技术非凡适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，而且生产效率高。

2.正火
这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织预备，以有效减少热处理变形。

所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响金属切削加工和最终热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。

为此，采用等温正火工艺。

实践证实，采用等温正火有效改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。

3.车削加工
为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹紧不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。

从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。

另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量，经济性好。

4.滚、插齿
加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便，但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。

随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提高使用寿命，一般能提高90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。

5.剃齿
径向剃齿技术以其效率高，设计齿形、齿向的修形要求易于实现等优势被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中。

公司自1995年技术改造购进意大利公司专用径向剃齿机以来，在这项技术上已经应用成熟，加工质量稳定可靠。

6.热处理
汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其良好的力学性能。

对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可少的。

公司引进的是德国劳易公司的连续渗碳淬火生产线，获得了满足的热处理效果。

7.磨削加工
主要是对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。

齿轮加工采用节圆夹具定位夹紧，能有效保证齿部与安装基准的加工精度，获得满足的产品质量。

8.修整
这是变速器、驱动桥齿轮装配前对齿部进行磕碰毛刺的检查清理，以消除它们在装配后引起噪声异响。

通过单对啮合听声音或在综合检查仪上观察啮合偏差来完成。

制造公司生产的变速器中壳体零件有离合器壳、变速器壳和差速器壳。

离合器壳、变速器壳是承重零件，一般采用压铸铝合金经专用模具压铸而成，外形不规则、较复杂，一般工艺流程是铣结合面→加工工艺孔和连接孔→粗镗轴承孔→精镗轴承孔和定位销孔→清洗→泄漏试验检测。

齿轮零件加工工艺分析
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。

轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。

盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。

1）内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。

故生产率高，广泛用于成批生产中。

2）外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。

因找正效率低，一般用于单件小批生产。

（三）齿端加工
如图所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。

倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。

倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。

用铣刀进行齿端倒圆，如图9－19所示。

倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。

加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。

齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。

（四）精基准修正
齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。

对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。

推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。

对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。

磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图9－20所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。

为提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。

二、高精度齿轮加工工艺特点
（一）高精度齿轮加工工艺路线
图9－21所示为一高精度齿轮，材料为40Cr，精度为6－5－5级，其工艺路线见表9－7。

（1）定位基准的精度要求较高由图9－21可见，
作为定位基准的内孔其尺寸精度标注为φ85H
5，基准端面的粗糙度较细，为Ra1.6μm，它对基准孔的跳动为0.014mm，这几项均比一般精度的齿轮要求为高，因此，在齿坯加工中，除了要注意控制端面与内孔的垂直度外，尚需留一定的余量进行精加工。

精加工孔和端面采用磨削，先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔为定位基准磨端面，控制端面跳动要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。

高精度齿轮加工工艺过程
（2）齿形精度要求高图上标注6－5－5级。

为满足齿形精度要求，其加工方案应选择磨齿方案，即滚（插）齿－齿端加工－高频淬火－修正基准－磨齿。

磨齿精度可达4级，但生产率低。

本例齿面热处理采用高频淬火，变形较小，故留磨余量可缩小到0.1 mm左右，以提高磨齿效率。