齿轮加工工艺培训课件

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
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 。
(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：
【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
一 齿轮材料的合理选择
1、满足材料的机械性能 齿根部受到大弯曲应力，可能产生齿面或齿
体强度失效。 齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。 齿轮主要的失效形式有齿面电蚀、齿面胶合、
齿面塑性变形和轮齿折断等。 因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接
触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯 部要有一定的强度和韧性。
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。
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。
如图所示
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。
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。
1.3 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：
－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。
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。
－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。
－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。