齿轮加工工艺方法讲课教案

－渗氮 渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进
行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。由于渗 氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故 适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铅、钼、 铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等。
－调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、
40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一般为 220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处 理后进行。
刀号 1 2 3 4 5 6 7
8
加工齿 12- 14- 17- 21- 26- 35- 55- 135以上 数范围 13 16 20 25 34 54 134 及齿条
1.2铣削方法 在卧式铣床上，将齿坯套在心轴上安装于分度头和
尾架顶尖中，对刀并调好铣削深度后开始铣第一个槽， 铣完一齿退出进行分度，依次逐个完成齿数的铣削。
－表面淬火
表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、 40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为40～ 55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨 性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮仍有足够的韧性， 能承受不大的冲击载荷。
－渗碳淬火 渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、
20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC， 而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和 齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷 的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较 大，应进行磨削加工。
４、齿轮的材料及热处理
对齿轮材料的基本要求：
－齿面要硬,齿芯要韧 －易于加工及热处理
－软齿面齿轮齿面配对硬度差为30-50HBS 常用的齿轮材料及其热处理方法有：
(1)中碳钢(如45钢)进行调质或表面淬火，综 合力学性能较好，用于低速、轻载或中载的一些 不重要的齿轮。
(2)合金调质钢(如40Cr)进行调质或表面淬火， 综合力学性能更好，且热处理变形小，适用于中速、 中载及精度要求较高的齿轮。
1. 成形法（又叫仿形法）
成形法是采用与被切齿轮齿槽相符的成形刀具加 工齿形的方法。用齿轮铣刀在普通铣床上加工齿轮是常 用的成形法加工。铣完一个齿槽后，分度头将齿坯转过 360°/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。
如图示
1.1齿轮铣刀的选择 应选择与被加工齿轮模数、压力角相等的铣刀。
同时按齿轮齿数根据下表选择合适号数的铣刀。
－正火 正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能
和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢 正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。
6、齿轮毛坯
齿轮毛坯的选择取决于齿轮的材料、结构形式与 尺寸、使用条件及生产批量等因素。常用的齿轮毛坯 有：
(1)下料件用于一些不重要，受力不大且尺寸较 小，结构简单的齿轮。
齿轮加工工艺
齿轮加工的基本知识（部分）
齿轮加工的基本知识（部分）
【教学目的和要求】掌握齿轮材料及其合理的选择， 齿轮加工的特点及要求，了解齿轮加工的基本原理， 了解齿轮加工机床的主要组成部件及功用。具备按照 齿轮技术要求，合理选用齿轮加工机床和工艺的初步 能力。
【教学内容摘要】 齿轮材料及其合理的选择 齿轮加工的特点及应用 成形法和展成法原理（滚齿原理） 滚齿加工、齿轮滚刀 插齿、磨齿、剃齿、珩齿加工
(2)锻件用于重要而受力较大的齿轮。
(3)铸钢件用于直径大或结构形状复杂，不宜锻 造的齿轮。
(4)铸铁件用于受力小，无冲击的开式传动的齿轮。
二、齿轮加工原理
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砂轮磨削加工。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，可分为成形法和 展成法两大类。
【教学重点、难点】 齿轮加工的特点及应用、展成法基本原理、滚
齿的应用
2、满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种
加工工艺要求的能力。 齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理
等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以 注意。
一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性
能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求， 但强度不高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强 度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过 改变工艺规程、热处理方法等途径来改善材料的工 艺性能。
(3)合金渗碳钢(如20Cr，20CrMnTi)进行渗碳 淬火或液体碳氮共渗，齿面硬度可达58HRC，且 心部有较高韧性，适用于高速、中载和或有冲击载 荷的齿轮
(4)铸铁及其他非金属材料(如尼龙、夹布胶木 等)。这些材料强度低、易加工，适用于一些轻载 的齿轮。
5、钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
（1）齿轮插刀 是一个齿廓为刀刃的外齿轮；
（2）齿条插刀 是一个齿廓为刀刃的齿条；
（3）齿轮滚刀 像梯形螺纹的螺杆，轴向剖面齿廓为 精确的直线齿廓，滚刀转动时相当于齿条在移动。可 以实现连续加工，生产率高。
特点：
用展成法加工齿轮时，只要刀具与被切 齿轮的模数和压力角相同，不论被加工齿轮 的齿数是多少，都可以用同一把刀具来加工， 这给生产带来了很大的方便，因此范成法得 到了广泛的应用。
1.3 铣齿加工特点
（1）用普通的铣床设备，且刀具成本低。 （2）生产效率低。每切完一齿要进行分度，占用较多的辅助时间。 （3）齿轮精度低。齿形精度只达11-9级。
主要原因是每号铣刀的刀齿轮廓只与该范围最少齿槽相吻合，而此号齿轮铣刀 加工同组的其它齿数的齿轮齿形都有一定的误差。
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。展成法切制齿轮常用的刀具有三种：
3、材料的经济性要求
在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还 应该注意尽量降低零件的总成本。
从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格 比较低廉，因此在满足零件机械性能的前提下选 用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能， 而且可以降低成本。
从齿轮生产过程的耗费来考虑。首先，采用 不同的热处理方法相对加工费用也不一样。其次， 通过改进热处理工艺也可以降低成本 。