齿轮工艺.doc

机床传动机构齿轮工艺分析一、工艺的定义 工艺是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。制定工艺的原则是：技术上的先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人熟练程度等因素都大不相同，所以对于同一种产品而言，不同的工厂制定的工艺可能是不同的；甚至同一个工厂在不同的时期做的工艺也可能不同。 机械加工工艺,是指利用传统机械加工的方法，按照图纸的图样和尺寸，使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工前所需要做的工作，避免在加工过程中发生加工失误，造成经济损失。 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或者半成品的过程称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程，机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和，其他过程则称为辅助过程，例如运输、保管、动力供应、设备维修等。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，一个工序由有若干个工步组成。二、变速齿轮加工工艺2.1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。2.2、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齿轮的加工工艺流程:粗车，精车，插齿，滚齿，倒棱（磨棱）（倒角），清洗，渗碳淬火，磨内孔端面（磨内孔），（磨另一端面），磨齿，清洗，强化喷丸，清洗，成品检查直齿（包括斜齿 锥齿轮加工方法（1）刨齿直齿锥齿轮刨齿有展成法和仿形法两种。展成法刨直齿锥齿轮，用上下两个刨刀。刨刀有两个运动：一是刨刀的直线切削往复运动；二是刨刀随摇台的平面回转运动，刀具与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面齿轮的齿与被加工锥齿轮的啮合。刀具展成切齿循环一次，加工出一个齿，被加工锥齿轮分度后，加工第二个齿。斜齿锥齿轮刨齿，与上述直齿锥齿轮展成法刨齿相似。不同之处是：刨刀的切削运动往复直线不和摇台回转轴线相交， 而是和斜齿锥齿轮的工艺圆相切。仿形法刨齿， 用上下两个刨刀， 刨刀有三个运动， 一是切削往复直线运动，二是切削进给运动，三是随进给运动而产生上下刨刀夹角变化的圆平面回转运动。被加工齿轮则固定不动。切削进给运动把刨刀的溜板与仿形模板相联，使仿形曲线与进给回转圆心构成一个直线族齿曲面，刨刀尖在直线族齿曲面上往复切削，刨出齿面。一次仿形循环，刨出一个齿，被加工锥齿轮分度，再刨另一个齿。（2）圆拉刀铣齿 属成形法，适用于较小模数锥齿轮的大批量生产。一种齿轮需要一种专用圆拉刀，圆拉刀连续转动，同时沿齿槽方向移动，一个刀齿铣出一个齿槽截面齿形。圆拉刀转动到缺口处， 被加工锥齿轮分度， 同时圆拉刀退刀， 进行下一个齿槽加工。（3） 双刀盘铣齿用铣刀刃旋转切削，代替刨刀往复切削。生产效率高，适用于中小模数锥齿轮加工， 加工原理与展成法刨齿基本相同， 并且类似于大平面砂轮磨齿， 加工齿面宽度与刀盘直径有关。双刀盘有两种结构形式 第一种刀盘结构形式类似片（盘状）铣刀，第二种刀盘结构类似端铣刀，第一种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的齿面相切， 第二种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的成形齿面只有一点相切，齿向是鼓形齿。（4）成形刀具铣齿 铣刀有片（盘状）铣刀和指形铣刀两类，前者适用于中小模数的锥齿轮加工， 后者适用于大中模数的锥齿轮加工。铣齿方法有单面法和双面法两种，前者一个齿槽的左右两侧齿面要分别两次铣成，后者一个齿槽的左右两侧齿面可一次铣成，铣齿时，铣刀切削沿齿槽方向进给，一个齿槽铣完后，被加工锥齿轮分度， 再铣另一个齿槽。锥齿轮的齿槽形状沿其齿宽按比例变化，成形法铣齿无法做到这一点，只能加工出近似齿形。（5）磨齿 与双刀盘铣齿中第二种刀盘铣齿方法相同，是用砂轮代替刀盘精加工齿面的一种方法，加工齿向是鼓形齿。2.3齿轮加工工艺过程分析 2.3.1基准的选择 对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。带轴齿轮主要采用顶点孔定位；对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。 （1）以内孔和端面定位 这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为 轴向定位基准，并对着端面夹紧。这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产。但对于夹具的制造精度要求较高。 （2）以外圆和端面定位 当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分表校正外圆以确定中心的位置，并以端面进行轴向定位，从另一端面夹紧。这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。 综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求： 1)应选择基准重合、统一的定位方式； 2)内孔定位时，配合间隙应近可能减少； 3)定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。2.3.2齿轮毛坯的加工 齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。 在齿轮图样的技术要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。齿顶圆精度太低，必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意以下三个问题： 1)当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度； 2)保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度； 3)提高齿轮内孔的制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙； 2.3.3齿形及齿端加工 齿形加工是齿轮加工的关键，其方案的选择取决于多方面的因素，如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。常用的齿形加工方案在上节已有讲解，在此不再叙述。 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如图 9-13所示。经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖角和毛刺。图9-14是用指状铣刀对齿端进行倒圆的加工示意图。倒圆时，铣刀告诉旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。 齿端加工必须在淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。 2.3.4齿轮加工过程中的热处理要求 在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工性。一般在齿轮加工中进行两种热处理工序，即毛坯热处理和齿形热处理 三、齿轮材料与工艺的选择这次我们选