齿轮-发展综述

精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 1 齿轮技术的研究现状及发展趋势 大连理工大学 机械工程学院 辽宁 大连 116024 摘要 齿轮是现代机械传动中的重要组成部分 大至宇宙飞船 小至手表 精密仪器 从国防机械到民用 机械 从重工业机械到轻工业 农业机械 无不广泛地采用齿轮传动 本文根据当前国内外齿轮技术的 发展状况 主要对齿轮的加工技术进行综述 并简单地对齿轮的发展趋势进行预测 关键词 齿轮 精密仪器 传动 加工技术 The Research Situation and Development Trend of Gear Technology WANG Wei School of Mechanical Engineering Dalian University of Technology Dalian 116024 Abstract Abstract Both the spacecraft watch or precision instrument gear is the important part of modern mechanical drives Gear drive is widely adopted from defense machinery to civil machinery and from industrial machinery to light industrial and agricultural machinery In this paper according to the current domestic and international gear technology development the gear processing technology was mainly reviewed and the gear trend was forecasted simply Key Words Gear Precision Instrument Gear drive processing technology 0 前言 齿轮传动是机械传动中的主要形式之一 由于它具有速比范围大 功率范围广 结构紧 凑可靠等优点 已广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中 成为现有机械产品中所占比重最 大的一种传动 齿轮从发明到现在经历了无数次更新换代 主要向高速 重载 平稳性 体 积小 低噪等方向发展 本文将主要介绍齿轮的发展历程 对齿轮的加工技术进行全面综 述 并简单预测齿轮的发展趋势 1 齿轮的发展历程 齿轮的发展要追溯到公元前 迄今已有 3000 年的历史 远古时代人们为了传递动力 发 明了齿轮 这一发明实现了转动的传递 在我国汉代发明的指南车上就有齿轮的传动装置 当时的齿轮是用木料制造或用金属铸成的 只能传递轴间的回转运动 不能保证传动平衡性 同时齿轮的承载能力也很小 在国外 机械传动的记载始于古罗马时代 人们在水力碾磨中 也用到了木制齿轮传动 但齿轮的齿形是直线形 同样不能保证运动的平稳性 并且木制齿 轮的承载能力也受到限制 在瑞典 人们在谷物碾磨中使用石头做成斜齿轮传递动力 虽然 比木制齿轮承载能力高 但加工困难 到了 14 世纪 钟的发明使人们开始研究金属齿轮传 动以减小尺寸 以便在钟中得到应用 18 世纪初 蒸汽机问世 并被很快运用 这进一步促 进了齿轮传动的发展 此外 这一时期水力纺织机械 冶金机械的发明与运用 又促使大功 率 高质量的木制 金属的齿轮传动问世 在齿轮材料没有改进的情况下 19 世纪末期 人 们开始研究齿轮的齿形 并向小型化 长寿命 更可靠的齿轮传动装置发展 促进了对齿轮 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 2 传动的研究 20 世纪初摆线齿轮和渐开线齿轮相继出现 但由于摆线齿轮制造和安装较困 难 限制了发展 目前只在钟表领域应用 渐开线齿轮传动的类型有直齿轮 斜齿轮 锥齿 轮和蜗杆传动 20 世纪 60 70 年代我国渐开线齿轮主要采用滚齿加工工艺 用这种方法生产 的齿轮硬度不高 接触强度低 寿命短 而用在船舶 电厂涡轮机的大型高速齿轮传动由于 其节线速度高 要求这些齿轮有高精度 于是加速了磨齿加工工艺的发展 斜齿轮是在直齿 轮的基础上发展起来的 由于直齿轮寿命短 承载能力有限等缺点 从而在后来的机械传动 装置中 人们开始尝试在同样厚度的齿轮上 增加接触线长度的斜齿 即斜齿轮 它无论在 性能上还是加工上 都较直齿轮复杂 但在斜齿轮的传动过程中 存在着对传动系统不利的 啮合力的轴向分力 为此又发明了人字齿轮 但人字齿轮的加工更复杂 21 世纪随着材料科 学的发展 齿轮由金属材料逐渐向高分子材料转变 如塑料齿轮已被广泛应用 以减轻齿轮 的重量 随着生活质量的提高 对使用工具也越来越追求完善 为了实现传动性能的优化 人们 对齿轮的认识逐渐深入 20 世纪 40 年代 渐开线理论开始出现 到 50 年代为了提高承载能 力 提出了齿轮齿廓和齿向修形的设计方法 60 年代 人们开始研究直齿 斜齿和锥齿轮 等的表面疲劳强度和可靠性 研究表明渐开线齿轮传动在啮合点是纯滚动 因此其传动平稳 性 效率 使用寿命受到限制 在国际齿轮会议上 Essen 提出圆弧齿轮具有润滑性能好的 特点 啮合摩檫损失减小 提高了齿轮的寿命 70 年代 出现了曲线锥齿轮 环面蜗杆 点 接触蜗杆以及圆弧齿轮等新型传动装置 80 年代 齿轮传动系统中又增加了少齿差行星传 动 新型伺服传动 新型蜗杆传动等新类型 这时的设计理论有弹性变形 热变形 制造 误差的啮合理论 局部共轭 失配啮合理论等 90 年代国外的产品在技术上普遍经历了一 次新的更新换代 使承载能力大幅提高 模块化设计程度更高 更容易实现零件的批量化生 产 此外进一步采取降噪措施 改进了密封和外观 2 齿轮常用材料及其选择 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件 合理地选择和使用金属材料尤为 重要 大致上讲 应主要满足齿轮材料所需的机械性能 工艺性能和经济性要求三个方面 1 满足齿轮材料的机械性能 材料的机械性能包括强度 硬度 塑性及韧性等 反映材料在使用过程中所表现出来 的特性 齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力 齿根部有最大弯曲应力 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点蚀 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 满足齿轮材料的工艺性能 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 但强度不够高 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 热处理方法等途经来改善材料的工艺性能 3 满足齿轮材料的经济性要求 所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益 在满足使用性能的前提下 选用齿 轮材料还应注意尽量降低零件的总成本 我们可以从以下几方面考虑 从材料本身价格来 考虑 碳钢和铸铁的价格是比较低廉的 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 而且可降低成本 从金属资源和供应情况来看 应尽 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 3 可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量 从齿轮生产过程的耗费来考虑 采用不 同的热处理方法相对加工费用也不一样 通过改进热处理工艺也可以降低成本 所选钢种 应尽量少而集中 以便采购和管理 我们还可以通过改进工艺来提高经济效益 3 齿轮的加工技术 3 1 齿轮制造现状 随着汽车制造业的发展 齿轮行业通过大量引进高端设备使加工能力有了长足的进步 与国际先进水平已相当接近 国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列已开发出技术 含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床 但齿轮机床总体制造水平在精度 寿命 稳定性 数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距目前国内齿轮加工行业的精加工特 别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主 如德国普发特公司 瑞士莱斯豪尔公司的圆柱齿 轮滚齿 磨齿机等 美国格里森公司 德国克林贝格公司 含原瑞士奥利康 的螺旋锥齿 轮铣齿 磨齿 研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显著的优势地位 机械传动具有恒功率输出 承载能力大 规率高 寿命长 可靠性高 结构紧凑等优 点 广泛用于各种机械设备和仪器仪表中 齿轮传动是机械传动的主要形式 齿轮是机器 的基础件 其质量 性能 寿命直接影响整机的技术经济指标 齿轮因其形状复杂 技术 问题多 制造难度较大 所以齿轮制造水平在较大程度上反映一个国家机械工业的水平 我国在发展齿轮生产方面 到70年代末 已基本形成齿轮制造工业的完整体系 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 对大模数齿轮则采用粗滚齿 调质 精滚齿 对汽车 拖拉机 机床等齿 轮 批量大 要求精度高 采用滚齿或插齿后 再进行剃齿或珩齿 齿面感应淬火的齿轮 42 52HRC 其工艺为滚齿或插齿 剃齿 感应淬火 再剃齿或珩齿 对于硬齿面齿轮 一般先滚齿或插齿 有时还剃齿 热处理后精整基准面 轮齿变形大时 进行磨齿 轮齿 变形较小 且精度要求在7 级和7级以下的齿轮 热处理后可采用珩齿或研齿 要求精度高 且载荷不太大 且要求硬齿面的齿轮 可采用精滚齿后离子渗氮工艺 齿轮制造工艺的发展 很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高两方面 近年来 随着齿轮装置向小型化 高速化 低噪声 高可靠性发展 硬齿面齿轮制造技术日益显示 其重要性 高生产率的超硬刮削技术 高效和高精度的立方氮化硼 CBN 砂轮磨齿等一系 列新技术得到应用与推广 与硬齿面加工技术相适应 齿轮的热处理工艺越来越显得重要 例如齿轮渗碳采用气体渗碳法 尤其是采用离子真空渗碳法 对齿轮进行深层渗碳并能减 少变形 缩短渗碳时间 电子计算机的应用 促进了齿轮制造技术的发展 应用计算机编制工艺过程进行质量 控制 使制造质量稳定可靠 用数控微机系统改造切齿机床 使机床实现所需的切齿运动 提高机床的运动精度 以及实现轮齿的修形 为了齿轮在工作状态下正常啮合 对于圆周 速度超过100m s的高速齿轮 由于运转中的热效应 应对齿面热变形进行修形 对于低速 重载齿轮 采用硬齿面齿轮由于跑合性能不好 齿面负荷系数增加 导致整个齿轮装置系 统产生一定的弹性变形 会产生沿齿向载荷分布不均 因此 必须齿向修形 总之 国内 外对齿面修形技术已作为齿轮制造中的一项重要工作内容 尤其是在减小体积 提高承载 能力方面更是如此 3 2 常用齿形加工方法 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 4 齿轮齿形的加工方法包括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 表1 齿轮齿形的常用切削方法 加工方法刀具机床加工精度及适应范围 盘形铣刀铣床加工精度和生产率都较低 成形铣指形铣刀滚齿机或 铣床 同上 是大型无槽人字齿轮的主要加工方法 仿 形 法 拉齿齿轮拉刀拉床加工精度和生产率较高 拉刀专用 适用于大 批生产 尤其是内齿轮加工更是适宜 滚齿齿轮滚刀滚齿机加工精度6 10 级 Ra6 3 Ra3 2常用于加工直 齿轮 斜齿轮及蜗轮 插齿和 刨齿 插齿刀 刨齿刀 插齿机 刨齿机 加工精度7 9级 Ra6 3 Ra3 2适用于加工内外 啮合的圆柱齿轮 双联齿轮 三联齿轮 齿条 和锥齿轮等 剃齿剃齿刀剃齿机加工精度6 7级 常用于滚齿 插齿后 淬Z火 前的精加工 珩齿机珩齿珩磨轮 剃齿机 加工精度6 7级 常用于剃齿后或高频淬后的齿 形精加工 展 成 法 磨齿砂轮磨齿机加工精度3 6级 Ra 1 6 Ra0 8常用于齿轮淬火 后的精加工 3 3 齿轮加工方法 齿轮的加工方法很多 但主要方法有滚齿 插齿 剃齿和磨齿 其他尚有铣齿 刨齿 梳齿 挤齿 珩齿和研齿等 近年来 在加工技术 如硬齿面技术 计算机数控技术等方 面的发展 已使各种加工方法出现了崭新面貌 一 滚齿 滚齿于1897年即被应用 是目前应用最广的切齿方法 可加工渐开线齿轮 圆弧齿轮 摆线齿轮 链轮 棘轮 蜗轮和包络蜗杆 滚齿精度一般可达DIN4 7级 表面粗糙度 Ra3 2 1 6 m 国产滚齿机 Y31800A 加工最大直径达8m 最大模数达40mm 目前高速 钢滚刀的切削速度可达100 200m min 加工齿面硬度最高达300 400HB 硬质合金滚刀切 削速度可达300m min滚切齿面硬度最高达HRC62 滚齿是一种高效切齿方法 如德国普发 特公司p251滚齿机加工 m 3 75mm z 29的齿轮 每小时达60件 目前滚齿的先进技术有 1 多头滚刀滚齿一般双头滚刀可提高效率约40 三头滚刀可提高效率约50 德国 利勃海尔齿轮加工设备有限公司建议滚刀头数可根据模数确定 如m 2 5mm时 滚刀头数 最多可达7头 但滚刀各头之间的偏差影响齿轮的齿向精度 2 滚齿机数控化或普通滚齿机安装数显装置80年代国外已制造了全数控 CNC 机 床 即用计算机数控 用电子系统协调机床各种运动 可减少调整时间和提高加工精度 如日本东芝公司研制的HSC系列数控滚齿机 最大加工齿轮直径为3m 模数为40mm 上 下 前 后各轴位置精度为1 m 脉冲 工作台分度精度为0 9s 脉冲 装有精度为1 m的计 数装置 吃刀深度和工作台的位置等可根据控制台的显示数字进行控制 分度和工作循环 均由纸带编程控制 可进行斜齿 鼓形齿 锥齿等切削加工 3 硬齿面滚齿技术 硬齿面滚齿扩展了滚齿领域 该方法也称刮削齿加工 刮削可作 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 5 为大型齿轮磨前予加工工序 去掉淬火变形量 直到留有合理的磨削余量 以减少磨齿时 间 降低成本 刮削作为精加工工序 可达到DIN3962的6级精度 如果与蜗杆珩齿相结合 可获得良好的齿面质量 避免磨削烧伤和裂纹 可比单纯磨齿提高效率1 5倍 费用降低一 半以上 硬齿面滚齿的滚刀刀齿采用硬质合金或金属陶瓷材料 表层涂氮化钛 这些新材料已 经能够控制刀具的崩刃 同时也提供了干式 不用切削油 切削的可能性干式切削优点是 不需准备和处理冷却液 不要求油雾处理 由空气排放 的工作 干切屑无污染 零件也 没有清理的要求 如果切削时使用切削油 则可提高刀寿命 4 大型齿轮滚齿 大型齿轮滚齿 由于工件体积大 重量重 装卡不便 所以大型齿 轮滚齿设备的发展趋势是综合性加工 如德国HURTH公司的WF3500滚齿机 将滚齿 插 齿 磨齿和齿轮检测集于一体 避免多次装卸 此外用工件交换工作台在机床外预装待加 工齿轮 然后用上料装置送到机床上加工 以减少装机时间 对于滚齿刀 插齿刀 砂轮 头和测量头的更换用快速刀具交换装置 为提高生产率 还应用可转位硬质合金镶片滚刀切削速度比高速钢滚刀高5 8倍 不需 重磨 可在机床上更换镶片 目前大型滚齿机已能加工10m以上的齿轮 如日本加工了直径11 14m的天文望远镜转 台精密齿轮 前苏联的5B348型滚齿机可加工直径12 5m的齿轮 二 插齿和梳齿 插齿是一种广为采用的切齿方法 特别适合于加工内齿轮和多联齿轮 采用特殊刀具 和附件后 还可加工无声链轮 棘轮 内外花键 齿形皮带轮 扇形齿轮 非完整齿齿轮 特殊齿形结合子 齿条 端面齿轮和锥度齿轮等 数控插齿机能加工椭圆齿轮 非圆齿轮 和特殊形状的齿轮 插削速度最高可达1000 2500次 min冲程数 加工精度达5 6级 Maag 公司的SH 1200型插齿机可加工直径为12m 模数为40mm的齿轮 国产Y51200插齿机能加 工直径为2mm 模数20mm的齿轮 插齿效率受插齿机刀具往复运动机构的限制 最近采用刀具卸载使用静压轴承 增加 刀架和立柱刚性等措施 新型插齿机冲程数明显提高 因而提高了插齿效率 在刀具方面 美国密芝根工具公司的多刀头插齿 效率比普通插齿提高5 10倍 近年来 美国费洛公司 日本三菱公司和英国赛克斯公司均已制出微机数控插齿机 我国天津第一机床厂也研制了YD5132型插齿机 主传动用直流电机 工作台回转 刀具回 转和工作台移动由数控系统单独控制 硬齿面齿轮插削工艺 亦在试验 如成都工具研究所用AA级硬质合金插齿刀 加工 45 62HRC 的硬齿面齿轮 加工精度达6 7级 JBI79 83 粗糙度达Ra0 4 0 8 m 一定程度上 可代替滚齿 梳齿是用齿条刀插削圆柱齿轮 特点是加工精度高 可达DIN5级 由于刀具结构简单 制造刃磨方便 精度高 刃磨次数多 便于采用硬质合金刀片和立方氮化硼 CBC 刀片 加工淬硬齿轮 Maag公司采用CBN刀片加工淬硬齿轮 精度达到DIN5级 国外实践证明 当齿轮模数大于10 12mm时 梳齿生产率比滚齿和插齿高 梳齿机有两种形式 Magg梳齿机加工时齿条刀仅作切削运动 由工件边转动 边沿齿 条节线移动来形成展成运动 加工范围大 如SH 75K型梳齿机可加工 m 1 10mm 直径 小于750mm的齿轮 SH 1200型梳齿机可加工m 2 70mm 直径2700 14000mm的齿轮 另一 种森德兰式梳齿机 加工时由齿条刀的移动和工件相应的转动形成展成运动 是大型卧式 梳齿机床 三 剃齿 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 6 剃齿是一种高效齿轮精加工方法 最早于1926年在美国应用 和磨齿相比 剃齿具有 效率高 成本低 齿面无烧伤和裂纹等优点 所以在成批生产的汽车 拖拉机和机床等齿 轮加工中 得到广泛应用 对角剃齿法和径向剃齿法还可用于带台肩齿轮的精加工 国外 剃齿机最大加工直径已超过6m 剃齿精度已达DIN5级 国产Y41125A剃齿机可加工直径为 1250mm 模数为12mm的齿轮 为了扩展剃齿范围 日本用超硬高速钢剃齿刀加工硬度为450 475HBW的中硬齿面齿 轮 并开发了一种直线自动控制剃齿系统 正研究新型蜗杆式剃齿刀 用于剃削350HBS的 大模数 m 30mm 齿轮 在硬齿面剃齿方面 国外采用单刃型硬质合金剃齿刀 减轻剃 削时的接触压力 使剃削成为可能 日本已用单刃硬质合金剃齿刀加工52 60HRC的硬齿面 齿轮 精度达6 7级以上 表面粗糙度值Ra6 3 1 25 m 前苏联研制的装配式硬质合金剃齿 刀 可加工齿面硬度为45 48HRC的齿轮 为提高剃齿精度 前苏联研究了将刀具和工件之间的自由传动改为强制联系 设计同 步传动装置 用齿条刀强制剃齿等 国内上海第二工业大学等单位 研究剃齿后齿形中凹 现象及其消除办法 以降低啮合噪声 大连理工大学等单位采用间齿剃齿和负变位剃齿刀 消除齿面中凹 取得了一定效果 在剃齿机方面 德国HURTH公司设计了半自动刀具和夹具交换系统 可通过按钮进行 刀具或夹具的对中和夹紧 剃齿刀的磨削是非常复杂且费时的工作 国外 如德国HURTH公司 研制了电子滚切 弧形传动鼓 使剃刀磨床实现内装式PC机进行机床调整计算和坐标调整自动化 国内重庆 大学研制的剃刀磨削数控砂轮修正器 已用于生产 四 磨齿 磨齿是获得高精度齿轮最有效和可靠的方法 发达国家都用硬齿面齿轮 磨齿成为高 精度齿轮的主要加工方法 目前碟形砂轮和大平面砂轮磨齿精度可达DIN2级 但效率很低 蜗杆砂轮磨齿精度达DIN3 4级 效率高 适用于中 小模数齿轮磨齿 但砂轮修正较为复杂 锥形砂轮磨齿精度达DIN4 5级 可磨削大齿轮 如德国Hofler公司磨齿机可磨直径为 3 5m 模数为32mm的齿轮 效率较高 成形磨齿精度达DIN5级 机床简单 生产效率高 最大磨齿直径为4m 模数为25mm 适用于少齿数 大模数修形齿 5 6级精度齿轮的批量 生产 但成形磨齿的砂轮修整较复杂 为此国内外已研制了数控修整装置 磨齿的主要问题是效率低 成本高 尤其是大尺寸齿轮 所以提高磨齿效率 降低费 用成为当前主要研究方向 在这方面 近年来出现的新技术有 1 改进磨削方法 如减少磨削次数 压缩展成长度 缩短磨削冲程 为此Magg公司提 出了 k 一磨削法和Niles公司提出了 双面磨削法 Niles和Hofle公司生产了刚性好 精度 可靠的单砂轮磨齿机 实现大进给量磨削 都提高了磨齿效率 2 应用立方氮化硼 CBN 砂轮高效磨齿CBN砂轮具有硬度高 耐磨性好 寿命长 精度保持性好 切削性能好 热扩散系数大等优点 因此 用CBN砂轮磨齿轮比用单晶钢 玉砂轮磨削效率提高到5 10倍 被磨削表面不易发生烧伤和裂纹 表面呈压应力状态 疲 劳强度高 在国外用CBN砂轮可获得高精度 高质量齿轮 如Magg公司的轧机齿轮轴立式磨齿机 使用CBN砂轮 变干磨为高生产 高精度的湿磨 格里生公司用CBN碗形砂轮磨出相当于 JISO级精度轿车用锥齿轮 日本佐贺大学用CBN碟形双砂轮0 磨削 实现了超精密镜面齿 轮磨削 精度达ISOI级 日本小松制作所开发的CBN内齿轮成形磨齿机加工的齿面粗糙度 可达Ra 4 6 m 3 磨齿机采用数控 CNC 技术 数控技术使磨齿机操作简便 减少了调整和停机间 提高了效率和自动化程度 获得了稳定和可靠的精度 使齿轮磨齿工艺发生了深刻变革 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 7 例如德国Niles公司和Holler公司的CNC锥形砂轮磨齿机 胡尔特 HURTH 公司的数控大 平面砂轮磨齿机 德国 美国的数控成形砂轮磨齿机 瑞士 日本的数控蜗磨齿机 意大 利SAMPUTENSILI公司的数控成形磨齿机等 磨削过程由数控控制 4 开拓新的磨削原理和磨齿工艺 瑞士赖斯豪尔公司新开发的RZP200型磨齿机采用了环面蜗杆砂轮磨削的连续成形磨齿 工艺 其效率是普通磨齿法的5倍 赖斯豪尔公司在RZ30IS数控蜗杆砂轮磨齿机上采用深切缓进磨齿工艺使机床的磨齿效 率提高5倍左右 并按需要可磨削各种修形齿轮 此外 还有连续修正缓进给强力磨 金刚 石滚轮在磨削时始终与砂轮接触 对砂轮进行整形和修锐 超高速磨削的发展 可进一步提高磨削效率 德国KAPP公司研制的磨床 砂轮转速 达60000r min 线速度达250m s 德国阿亨工业大学正在研究砂轮线速度为500m s的超高 速磨削技术 3 4 齿轮工艺分类 齿轮工艺在本节中是指齿轮齿形的加工方法 齿形加工方法很多 根据齿形成形方法 分 有成形法 展成法和仿形法 齿轮按其结构形状分 有圆柱齿轮 蜗轮蜗杆 圆锥齿 轮和特种齿轮等 它们的加工方法主要有滚齿 铣齿 插齿 梳齿 刨齿 剃齿 珩齿 磨齿和挤齿等 一 圆柱齿轮加工方法 1 滚齿 在滚齿机上用滚刀滚齿 滚刀和被加工齿轮按一定的速比转动 在齿轮的端 截面上连续加工出整圈的齿 滚刀沿着齿轮的轴心线方向进给 加工出全齿轮宽度的齿 滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间啮合 滚刀头数z1相当于斜齿轮齿 数 滚齿的啮合关系 也可比作蜗杆副的啮合 滚刀刃位于蜗杆的螺纹表面上 滚刀转一 圈 被加工齿轮转z1 z 圈 滚齿机滚齿的滚刀主切削运动 齿形展成 分度 进给及差动等 是连续并同时进行 的 加工斜齿轮 滚刀的进给与螺旋导程相关 运动关系是 进给距离等于齿轮的螺旋导 程时 差动使齿轮转一圈 一种滚刀可以加工模数相同 齿数 螺旋角和变位量不同的多 种齿轮 极小的仪表齿轮和很大的重型矿山齿轮都可以滚齿 生产效率较高 加工齿节距 误差较小 质量比较稳定 2 插齿 在插齿机上用插齿刀插齿 插齿刀和被加工齿轮按一定的速比转动 切出整 圈齿轮的齿形 插齿刀的切削往复运动 切出全齿轮宽度的齿 在插齿机上插齿 插齿刀与被加工齿轮的转动关系 犹如两个齿轮做无间隙的啮合 插齿分度和齿形展成加工是连续进行的 若插齿刀齿数是z1 插齿刀转一转 被加工齿轮 转z1 z转 加工斜齿轮 插齿螺旋运动由螺旋套控制 被加工齿轮的螺旋角 由螺旋套导 程长度L与插齿刀分圆直径d1决定tan d1 L 即被加工齿轮螺旋角等于插齿刀的螺旋角 用插齿刀插齿 插齿啮合线长度与加工件齿数和插齿刀齿数z1有关 一把插齿刀不能 满足加工模数相同 齿数和修正系数不同的各种齿轮需要 插齿刀只能在一定的加工齿数 范围内通用 插齿是内齿轮 多联齿轮的有效加工方法 广泛用于加工直齿轮 也可加工 斜齿轮及人字齿轮 采取措施还可以加工齿条 3 铣齿 铣齿属成形法加工齿轮 刀具的截形与被加工齿轮的齿槽形状相同 刀具沿 齿轮的齿槽方向进给 一个齿槽铣完 被加工齿轮分度后 再铣第二个齿槽 齿轮的齿节 距由分度控制 铣斜齿轮 铣刀的进给运动配合被加工齿轮转动 运动关系是 进给距离 等于被加工齿轮的导程时 被加工齿轮转一转 由于齿轮的齿槽形状与齿轮的齿数 修正 量 甚至齿厚公差有关 成形法铣齿难于实现刀具齿形与被加工齿轮齿槽都相同 实际上 铣齿大都是近似齿形 大模数的齿轮 铣齿生产效率较高 铣齿广泛用于粗切齿 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 8 1 片 盘状 铣刀铣齿片铣刀铣齿 齿轮的模数大小不受限制 用于大模数 大螺旋角 多齿数的齿轮粗铣齿 比普通滚刀粗切齿 生产效率可显著提高 2 指形刀铣齿指形刀铣齿 刀具制造比较简便 适用于较大模数的齿轮粗精铣齿 可加 工齿面中间 无退刀槽的人字齿轮 4 梳齿 在梳齿机上用梳齿刀梳齿 被加工齿轮相对梳齿刀按一定的速比转动和移动 切出齿轮的齿形 梳齿刀的切削往复运动加工出全齿宽的齿 刀齿节距和被加工齿轮的分 度保证齿轮的齿节距 梳齿机加工齿轮 梳齿刀与被加工齿轮的运动关系 犹如齿条与齿轮的啮合 也可以 比做插齿的特例 即插齿刀的齿数无限大 刀具分圆变成直线 梳齿刀加工齿轮 梳齿刀 可以是一个或多个刀齿 展成运动是直线 由于梳刀的一个刀齿只能在工件上切出一个齿 槽 而且梳刀齿数有限 不可能连续切出齿轮的所有齿槽 为此 在一次展成运动之后 必须返回展成运动的起始位置 分度之后 再做下一次的齿形展成运动 梳齿机加工斜齿 轮 螺旋角靠梳刀溜板搬度 被加工齿轮的螺旋角就是梳刀溜板搬转的角度 梳齿机加工圆柱外齿轮 加工特点和插齿机大致相同 梳齿刀的切削条件和刀具制造 精度优于插齿刀 所以梳齿精度较高 5 磨齿 磨齿是齿轮的精加工方法 用砂轮对齿面进行磨削 磨齿可以磨削齿面淬硬 的齿轮 消除热处理变形 提高齿轮精度 1 锥形砂轮磨齿 被加工齿轮相对砂轮按一定速比相互转动和移动 磨出齿轮的齿形 砂轮的往复运动 加工出全齿宽的齿 齿轮的齿节距由分度保证 砂轮与被加工齿轮的运 动关系 犹如齿条和齿轮的啮合 磨齿循环运动与梳齿机梳齿基本相同 锥形砂轮的中间 截面 形状与齿条的齿截面相同 磨齿时 砂轮锥面与齿面相切 接触只有一点 磨削直 齿轮 可以做齿根和齿顶修形 以及磨鼓形齿等 2 碟形砂轮磨齿 砂轮形如碟子 用突起的砂轮边缘圆角或圆环磨齿 有0 和 两种磨 齿方法 0 磨齿法 被加工齿轮的基圆相对砂轮做纯滚动 砂轮磨削点在齿轮的基圆切线 上 磨齿的循环次序是 往返滚动磨削一次 磨出一个齿槽的一段齿面 被加工齿轮沿齿 槽方向不断的进给 再滚动磨削第二段齿面 直到一个齿槽磨削完成 被加工齿轮分度后 再磨第二个齿槽 磨齿时 齿面与砂轮的棱边圆角相切 形成凹圆弧线的包络齿面 这种 磨齿方法 砂轮与齿面只有很短一段圆弧接触 便于对齿根和齿顶修形 以及磨鼓形齿 磨齿法 用两片砂轮 砂轮的磨削面调整到相当于一片锥形砂轮的位置上 因此 磨齿 运动与锥形砂轮磨齿运动几乎完全相同 碟形砂轮的磨削圆环面与齿面相切 接触是上下 两段直线 即砂轮磨削圆环与齿面的相割线 上下两处的磨纹相互交叉 成网状磨纹 3 大平面砂轮磨齿 被加工齿轮相对砂轮按一定速比移动和相互转动 磨出齿轮的一侧 齿面 齿节距由被加工齿轮分度保证 大平面砂轮磨齿 砂轮轴线与被加工齿轮的轴向位 置固定不变 砂轮与被加工齿轮的运动关系 相当于齿条与齿轮一个侧齿面的啮合 砂轮 与齿面相切 接触是直线 即砂轮与齿面长的相割线 因此 它只能磨齿面长度小于相割 线的齿轮 一次磨削往复运动 磨出一个齿的一侧齿面 被加工齿轮分度后 再次磨削往 复运动 磨出另一个齿的一侧齿面 齿轮的同侧齿面磨完之后 再磨另一侧齿面 4 蜗杆砂轮磨齿 砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动 在齿轮的端截面上磨出整圈的 齿 砂轮沿齿槽方向进给 磨出全齿宽的齿 蜗杆砂轮磨齿 机床的运动关系与滚齿相同 是以砂轮代替滚刀对淬硬齿轮精加工的方法 砂轮与被加工齿轮的磨削接触为点接触 5 渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿 砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动 在齿轮的端截 面上磨出整圈的齿形 渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿 机床的运动关系与滚齿相同 砂轮 的截面形状与被磨齿轮截面形状基本相同 砂轮与齿轮的磨削接触为线接触 6 成形砂轮磨齿 与片铣刀铣齿方法基本相同 即以砂轮代替成形铣刀 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 9 6 剃齿 在剃齿机上用剃齿刀剃齿 是齿轮精加工的一种方法 剃齿刀相当于齿面上 开了很多刃的斜齿轮 它带动被加工齿轮相对转动 如同交错轴齿轮啮合 靠齿面上的相 对滑动 剃齿刀切去齿面上很薄的一层金属 完成齿轮的精加工 剃齿机溜板的调整保证 齿轮的齿向加工正确 剃齿精度受剃前齿加工的精度限制 剃齿生产效率较高 适用于滚 齿 插齿后的软齿面精加工 7 挤齿 挤齿是齿轮精加工的一种方法 它用挤压轮对被加工齿轮的齿面进行挤压 提高齿轮的表面质量 挤齿适用于滚齿 插齿后的软齿面齿轮精加工 8 珩齿 珩齿是齿轮精加工的一种方法 珩齿与剃齿的方法基本相同 即将剃齿刀换 成形状相同的珩磨轮 靠齿面上的相对滑动 进行齿面抛光 被加工齿轮的齿面软硬均可 二 蜗杆副加工方法 1 蜗杆齿加工方法 蜗杆有圆柱蜗杆和环面蜗杆 蜗杆的齿形有直纹齿与曲线齿等 加工圆柱蜗杆用普通车床 刀具相对被加工蜗杆做圆柱螺旋运动 加工环面蜗杆需改装普 通车床或用普通滚齿机加专用工具 刀具相对被加工蜗杆作圆弧面螺旋运动 蜗杆齿加工 方法有车齿 铣齿 磨齿等 1 蜗杆车齿 各种蜗杆都可以用 成形 车刀车齿 车刀材料有高速钢与硬质合金等 分别适用于软齿面和硬齿面蜗杆加工 2 蜗杆铣齿 即用铣刀代替车刀车齿 铣刀种类有片 盘状 铣刀 内齿盘铣刀 指形 刀等 铣齿加工的齿表面比较粗糙 用于粗加工 比车床车齿生产率高 片 盘状 铣刀铣蜗杆齿 适用于中小模数的蜗杆铣齿 但不是所有齿形的蜗杆都能用 铣齿 内齿盘铣刀铣蜗杆齿 适用于中小模数的圆柱蜗杆铣齿 指形刀铣蜗杆齿 适用于较大模数的蜗杆粗铣齿 从理论上讲各种蜗杆都可以用指形刀 精铣齿 3 蜗杆磨齿 即以砂轮代替车刀粗加工蜗杆齿面 尤其适用于齿面淬硬的蜗杆 蜗杆磨 齿砂轮有圆盘形和指形两种 磨齿原理分别与片铣刀和指形铣刀加工蜗杆相同 但指形砂 轮的磨削效率低 且齿形精度较难控制 实际应用很少 2 蜗轮齿加工方法 蜗轮的齿形种类与蜗杆的齿形种类相对应 加工刀具有滚刀 切 向进给滚刀 剃齿刀 多齿飞刀 单齿飞刀等 进给方式有径向进给和切向进给两种 滚 齿原理相当于蜗杆副的啮合 即蜗轮切齿刀具与被加工蜗轮的运动关系 就相当于蜗杆带 动蜗轮转动的运动关系 刀刃位于蜗杆表面上 刀具和被加工蜗轮有规律的相对转动 切 出蜗轮齿形 切齿成形方法属于展成法 三 锥齿轮加工方法 锥齿轮的齿形有直齿 包括斜齿 弧齿 摆线齿 螺线齿等种类 加工方法有刨齿 刀盘滚切铣齿 片 盘状 铣刀铣齿 指形铣刀铣齿等 1 直齿 包括斜齿 锥齿轮加工 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 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 10 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 弧齿锥齿轮加工 弧齿锥齿轮铣齿 弧齿锥齿轮用铣刀盘铣齿 铣刀盘在铣齿机摇台上做旋转切削运动 摇台与被加工锥齿轮做相对滚动 刀盘与被加工锥齿轮的运动关系 相当于一个平顶或平 面圆弧齿轮与被加工锥齿轮的啮合 加工所得齿形是近似的渐开线齿形 刀盘滚切展成循 环一次 加工出一个齿或一个齿侧面 被加工齿轮分度后 再加工另一个齿或另一个齿侧 面 加工齿形有收缩齿和等高齿两种 收缩齿锥齿轮的轮齿大小两端与对应的直径大小成比例 即齿的面锥 节锥 根锥三 者角度大小不相等 加工这种锥齿轮 铣刀盘的旋转轴线要垂直齿根锥面 理想的齿和槽 是大小成比例的 等高齿锥齿轮的轮齿大小两端等高 小齿轮的轮齿大小两端等厚 大齿 轮的槽 大小两端等宽 齿轮的面锥 节锥和根锥互相平行 加工一对相啮合的这种锥齿 轮需要三种铣刀盘 即加工大齿轮用一种刀盘 加工小齿轮需要用与加工大齿轮的刀盘相 当的内齿和外齿刀盘各一种 这种齿形的锥齿轮优点是 接触区易于调整和控制 若把被 加工锥齿轮的轴心线调整到与机床摇台轴心线相错的位置 可加工准双曲面锥齿轮副 弧齿锥齿轮磨齿 弧齿锥齿轮磨齿就是用砂轮代替刀盘进行齿面精加工 磨齿方法和 原理与用刀盘铣齿的方法和原理相同 3 长幅外摆线锥齿轮加工 长幅外摆线锥齿轮 指锥齿轮齿线的平面展开图是长幅外摆线 这种锥齿轮的铣齿特 点是 若机床摇台固定不动 刀盘与被加工锥齿轮相对转动 可以连续切齿 即同时完成 齿槽切削和分度 铣刀盘与被加工锥齿轮的转动速比 等于被加工锥齿轮的定圆半径与铣 刀盘的滚圆半径之比 也等于被加工锥齿轮齿数与铣刀盘的内外刀齿组数之比 或者说铣 刀盘转过内外一组刀齿 被加工锥齿轮转过一个齿节距 若铣刀盘随机床摇台与被加工锥 齿轮相对滚动切齿 则一次滚动可同时完成分度和齿形与齿向的加工 长辐外摆线锥齿轮 因为加工机床和切齿刀盘的结构不同 有奥利康 克林根 格利森等齿制 克林根制铣齿 刀盘 内外刀齿为分式结构 两组刀齿不同圆心 便于调整机床达到最佳啮合接触区 若 把被加工锥齿轮的轴心线调整到与机床摇台轴心线相错的位置 可加工双曲面锥齿轮副 4 螺线锥齿轮加工 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 11 螺线锥齿轮用指形刀铣齿 在指形刀做切削进给的同时 被加工锥齿轮匀速转动 铣 出螺线齿槽 一个齿槽铣完 被加工锥齿轮分度 再铣另一个齿槽 圆弧齿形的指形刀或 近似渐开线齿形的指形刀 可以分别加工出圆弧齿形或近似渐开线齿形的螺线锥齿轮 四 特种齿轮加工方法 特种齿轮包括非圆齿轮 谐波齿轮和摆线齿轮等 其加工方法都是相应的滚齿 铣齿 插齿 磨齿等方法的特殊应用 如插齿方法与数控技术配合 改变插齿运动的瞬时速比和 插齿中心距等 可以加工非圆齿轮 改变砂轮形状和磨齿的运动关系 可以磨削摆线齿轮 等 3 5 齿轮加工工艺路线 齿轮加工工艺路线可以总结为如下表 2 表 2 齿轮加工工艺路线 序号序号工序名称工序名称 技技 术术 内内 容容 1 下料 2 毛坯制造锻造 1 自由锻造 用于品种多 单件小批量生产 2 模锻 主要用于大批量生产 铸造 用于铸铁齿轮毛坯生产 3 齿坯加工轴类齿坯加工 1 铣两端面 2 打两中心孔 3 精车轴颈 外圆 圆锥 和端面 4 磨工艺轴颈和定位端面 盘类齿轮加工 1 车端面 镗内孔 粗精加工分两道工序完成 2 车端面 镗内孔 粗精加工在一次装夹中完成 3 拉内孔 车端面和外圆工艺 4 加工花键 键槽 螺纹等 根据生产规模 设备情况和精度要求 可以灵活采用多种组合方案 根据不同 精度要求选择相应的加工方法 如拉 插 车 磨等 5 齿形粗加工和半 精加工 根据精度要求 从整体毛坯上切出齿槽 有时在槽侧留出适当的精加工余量 圆柱齿轮 成形铣削 滚齿 插齿等 直齿圆锥齿轮 成形铣削 精锻 粗拉齿 刨齿等 曲线齿锥齿轮 精锻 专用粗切机铣齿等 6 齿形精加工 热处理前 圆柱齿轮 滚 插 剃 挤 直齿圆锥齿轮 刨齿 双刀盘铣齿 圆拉法拉齿 曲线齿锥齿轮 铣齿 7 齿端倒角去毛刺换档齿轮 齿端按一定要求修整成一定形状 一般齿轮 去掉齿两边锐边 毛刺 8 齿轮几何精度 检验 不要求热处理的齿轮 本工序为终检 否则为中间检验 9 热处理根据材料不同 要求不同而异 常用 调质 渗碳淬火 高频淬火 10 安装基准面的 精加工 轴类齿轮 精磨各安装轴颈和定位端面 修整中心孔 盘类齿轮 精磨内孔及定位端面 本工序多用于分度圆或分度圆锥作定位基准 11 齿形加工 热处理后 根据齿轮的精度要求 生产批量和尺寸形状选择加工方法 磨齿 用于精度要求较高的圆柱 圆锥齿轮 生产效率低 珩齿 用于降低表面粗糙度 降低噪声 生产效率很高 主要用于大批量生产 研齿 用于曲线齿锥齿轮 可降低表面粗糙度 降低噪声及改善接触区 12 强力喷丸提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度 精密齿轮工艺与测试 Precision Gear Technology and Testing 12 13 磷化处理为减小齿面间的摩擦 齿面最好进行磷化处理 作用 降低摩擦系数 在高载荷下防止擦面胶合 14 清理齿面去除齿面的毛刺 污物 15 成品齿轮的配对 检验或最终检验 圆柱齿轮 按图纸要求检验其几何精度 接触区 噪声 圆锥齿轮 在滚动检验机上配对 检验接触区位置 大小和形状 并检验噪声 按配对齿轮打上标记 以便成对装配使用 16 防锈和包装入库 4 齿轮的发展趋势 国际上 动力传动齿轮装置正沿着小型化 高速化 标准化方向发展 特殊齿轮的应 用 行星齿轮装置的发展 低振动 低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特 点 为达到齿轮装置小型化目的 可以提高现有渐开线齿轮的承载推力 各国普遍采用硬 齿面技术 提高硬度以缩小装置的尺寸 也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形 英法合 作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后 使减速器高度大为降低 随着船舶动 力由中速柴油机代替的趋势 在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效 现在冶金 矿山 水泥一轧机等大型传动装置中 行星齿轮以其体积小 同轴性好 效率高的优点而 应用愈来愈多 由于机械设备向大型化发展 齿轮的工作参数提高了 如高速齿轮的传递功率为1000 30000kw 齿轮圆周速度为20 200m s 1200 12000r min 设计工作寿命为5X104 10X104小时 轧钢机齿轮的圆周速度已由每秒几米提高到20m s 甚至30 50m s 传递扭 炬达l00 200t m 要求使用寿命在20 30年以上 这些齿轮的精度等级一般在3 8级 并对 平稳性与噪声有较高的要求 对于高速齿轮 包括透平机械齿轮 在圆周速度超过 100m s时 由于运转中的热效应 要求在设计始对产生的热变形进行修正 使齿轮在工作 时达到一个正常的啮合状态 特别对于高速重载齿轮 更要加以考虑 其次 对于低速重 载齿轮 如轧钢机齿轮 由于采用硬齿面齿轮后 其齿面负荷系数增加而引起的整个齿轮装 置系统的弹性变形变得突出了 所以有时也要对反映到齿面的弹性变形进行修正 这种对 齿轮轮齿修形的技术是目前大功率 高速 重载齿轮制造的一个重要趋势 在齿轮制造技 术方面 重点是进行硬齿面加工 尤其是大型硬齿面齿轮的切切与热处理工艺的发展 如 超硬切齿 滚内齿 成形磨齿 大模数齿轮珩齿 弹性砂轮抛光 轮齿修形 以及深层沙 碳等新工艺正在生产上不断地试验与应用 齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高 自七十年代以来 各种齿轮的制造精度 普遍提高一级左右 有的甚至2 3级 一般低速齿轮精度由过去的 8 9级提高到7 8级 机床齿轮由6 8级提高到4 6级 轧机齿轮由7 8级提高到5 6级 对于模数不大的中小规格齿轮 由于高性能滚齿机的开发 加上刀具材料的改善 滚 齿效率有了显著提高 采用多头滚刀 在大进给且条件下 可达到的切削速度为90m s 如 用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮 切削过度可达200m s 提高插齿效率 要受到 插齿机刀具往复运动机构的限制 最近在开发采用刀具卸载 使用静压轴承 增强刀架与 立柱刚性等新结构后 效率有明显提高 新型插齿机的冲程数可达到2000次 分 由于硬齿面齿轮广泛应用 以及高速 高性能要求的齿轮日益增多 因此要求磨齿加 工 在效率和质量上都