齿轮加工方式

第一章齿轮的类型和适用范围第一档类型齿轮传动是目前机械传动中应用最广泛、最常见的传动形式。齿轮利用其齿传递扭矩和运动，改变运动方向，指示读数和改变机构位置等。根据齿形曲线，齿轮可分为渐开线、摆线、圆弧线、双圆弧线齿轮等。根据其形状，可分为圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮、鼓形齿轮、非圆齿轮等。根据其传动形式，可分为平行轴传动、交叉轴传动和交叉轴传动。二档齿轮的应用范围和特点第二章齿轮加工方法和工艺第一齿轮加工方法一、齿轮常用材料及其机械性能在传动过程中，齿轮的轮齿必须传递扭矩并承受弯曲、冲击和其他载荷。经过一段时间的使用后，齿轮齿还会遭受齿面磨损、齿面麻点、齿面咬合和齿面塑性变形，从而导致精度损失、振动、噪音等故障。齿轮的工作条件不同，轮齿的损坏形式也不同。选择齿轮材料时，除了齿轮的工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料供应。一般来说，应满足以下基本要求：1.齿轮齿的表层应具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，基体应具有足够的抗弯强度和韧性。3.良好的可制造性，即易于切割和良好的热处理性能。齿轮的常用材料和机械性能见表1-3。二、常用的牙齿加工方法齿轮齿形有两种加工方法：切屑加工和切削加工。无切削加工方法包括热轧、冷挤压、模锻、精密铸造和粉末冶金。加工方法可分为成形法和生成法。加工精度和适用范围见表1-4。3.齿轮的常见热处理(表1-5)二档加工过程齿轮制造技术是获得高质量齿轮的关键。根据齿轮的结构形状、精度等级和生产条件，齿轮加工过程可以采用不同的方案。一般来说，齿轮毛坯加工有四个阶段，即齿形加工、热处理和热处理后的精加工。齿坯加工必须保证基准面的精度。热处理直接决定了齿轮齿的内部质量。齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。它也反映了齿轮制造的水平。在齿轮加工技术中，对于软齿面和中硬齿面齿轮(300400HBS)，常用的加工方法是滚切或调质后的插齿。对于大模数齿轮，采用粗滚齿-回火-精滚齿。汽车、拖拉机、机床等的齿轮。批量大，精度要求高。滚齿或齿轮成形后，进行剃齿或珩磨。感应淬火齿轮(4252HRC)有滚齿或齿轮成形、剃齿、感应淬火和剃齿或珩磨。对于硬齿面齿轮，一般先进行滚齿或开槽，有时也进行剃齿。热处理后，基准面完成。当轮齿变形较大时，进行磨齿。变形小且精度要求低于7级和7级的齿轮齿可在热处理后进行珩磨或磨削。对于要求高精度、低载荷和硬齿面的齿轮，可以使用精滚齿后的离子渗氮。除了材料因素外，设计合理的齿轮的性能主要取决于齿轮的制造水平。齿轮目前达到的参数和性能指标见表1-7。为了使齿轮在工作状态下正常啮合，对于圆周速度超过100米/秒的高速齿轮，应在运行过程中由于热效应而改变齿面的热变形。对于低速重载齿轮，由于磨合性能差，齿面载荷系数增大，整个齿轮系统会产生一定的弹性变形，载荷沿齿向分布不均匀。因此，齿向修正是必要的齿轮的加工方法有很多种，但主要有滚齿、插齿、剃齿和磨齿。其他包括铣齿、刨齿、梳齿、挤压齿、珩磨齿和磨齿。近年来，硬齿面技术和计算机数控技术等加工技术的发展，给各种加工方法带来了新的面貌。(1)滚齿滚齿加工应用于1897年，是目前使用最广泛的切齿方法。可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮、包络环面蜗杆。滚齿精度一般可达到47级。表面粗糙度Ra3.2 1.6um国产滚齿机(Y31800A)最大直径为8m，最大模数为40mm。目前，高速钢滚刀的切削速度可达100200 m/min，加工齿面硬度可达300400HB。硬质合金滚刀的切削速度可达300米/分钟，滚刀齿面硬度可达HRC62。滚齿是一种有效的切齿方法。目前，先进的滚齿技术包括：1.多头滚刀滚齿普通双头滚刀可提高效率40%左右。然而，滚刀头之间的偏差会影响齿轮的齿向精度。2.滚齿机的数控或普通滚齿机数字显示装置的安装20世纪80年代，国外制造了全数控机床，即利用计算机数控和电子系统来协调机床的各种运动，从而减少调整时间，提高加工精度。3.硬齿轮滚齿技术硬齿面滚齿扩大了滚齿加工的领域。这种方法也称为刮齿加工。在磨削大齿轮之前，可以将刮削作为预处理程序，以消除淬火变形，直到留下合理的磨削余量，从而减少磨削时间和成本。刮削作为一种精加工工艺，可以达到6级精度。如果结合蜗杆珩磨，可获得良好的齿面质量，并可避免磨削烧伤和裂纹。与简单的磨齿相比，效率提高1-5倍，成本降低一半以上。硬齿面滚齿滚刀齿由硬质合金或金属陶瓷材料制成，表层涂有氮化钛。这些新材料已经可以控制刀具的断边。同时，它还提供了干切削(无切削油)的可能性。干式切削的优点是不需要制备和处理冷却液，不需要油雾处理(通过空气排放)，不存在干切屑的污染，不需要清洗零件。如果在切割过程中使用切削油，可以延长刀具的寿命。4.大型滚齿加工由于工件体积大、重量重，大型滚齿加工不便于装夹。这么大的牙齿滚齿设备的发展趋势是综合加工。(2)齿轮成形和梳齿插齿是一种广泛使用的切削方法，尤其适用于加工内齿轮和多联齿轮。使用专用工具和附件后，还可以加工无声链轮、棘轮、内外花键、齿形皮带轮、扇形齿轮、不完全齿形齿轮、特殊齿形联轴器、齿条、端面齿轮和锥形齿轮。数控插齿机可以加工椭圆齿轮、非圆齿轮和特殊形状的齿轮。梳齿是用齿条刀具插入和切割的圆柱齿轮。其特点是加工精度高，最高可达DIN5。由于其结构简单、制造和磨削方便、精度高、磨削次数多，使用硬质合金刀片和立方氮化硼刀片加工硬齿面齿轮十分方便。(3)剃须剃齿是一种有效的齿轮加工方法，1926年首次在美国应用。与磨齿相比，剃齿具有效率高、成本低、齿面无烧伤和裂纹等优点。因此，它广泛用于大批量生产的汽车、拖拉机和机床的齿轮加工。斜齿剃齿法和径向剃齿法也可用于带肩齿轮的精加工。(4)珩磨齿珩磨是一种齿轮齿面光整加工技术，可以有效提高齿面质量，将粗糙度从Ra2.5降低到Ra0.63。一些珩磨方法也可以在一定程度上提高齿轮精度。由于效率高、成本低、齿面无烧伤，广泛用于加工精度低于7级的软、硬齿轮。齿轮珩磨方法包括齿轮形珩磨磨削是获得高精度齿轮的最有效、最可靠的方法。发达国家都使用硬齿面齿轮，磨齿已经成为高精度齿轮的主要加工方法。目前，盘形砂轮和大型平面砂轮的磨削精度可以达到DIN2，但效率很低。蜗杆砂轮磨齿精度可达DIN34，效率高。适用于中、小模数齿轮，但砂轮修正较为复杂。齿轮磨削的主要问题是效率低、成本高，特别是对于大尺寸齿轮。因此，提高磨齿效率和降低成本成为当前的主要研究方向。在这方面，近年来出现的新技术包括：改进磨削方法，如减少磨削次数、压缩和膨胀长度、缩短磨削行程，可以提高磨齿效率。使用立方氮化硼砂轮高效磨齿具有硬度高、耐磨性好、使用寿命长、精度保持性好、切削性能好、热扩散系数大等优点。因此，CBN砂轮磨削齿轮的效率比单晶钢-玉砂轮提高了5-10倍。地面不太可能出现烧伤和裂缝。表面处于压应力状态，并具有高疲劳强度。(6)螺旋锥齿轮加工螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮广泛用于驱动汽车、拖拉机、工程机械、石油地质钻机、坦克、直升机和机床。这种齿轮的设计和制造质量主要取决于两个因素。一是加工设备及其夹具的精度。二是通过复共轭计算确定机床和刀具的调整参数，保证齿形精度，这是提高齿轮质量的关键。螺旋锥齿轮加工中。美国格里森公司占据着非常重要的地位。近十年来，格里森公司在加工设备方面创造了高效准双曲面磨齿机和数控多功能磨齿机。在质量检测分析和控制技术方面，开发了具有三坐标测量功能的计算机辅助检测系统，能够快速、准确地测量齿形误差，并获得最佳的切削修正调整参数。在设计和制造技术方面，已经开发了一套参数，包括几何形状、强度设计、切齿(或磨削)调整计算，同时考虑到齿边缘和齿接触的分析和限制。单元应力接触分析的计算机软件系统。我国已经能够制造更先进的螺旋锥齿轮切削机床，如Y2250A、Y2080I等。在软件开发方面，重庆大学和北京农业工程大学分别开发的螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮设计制造软件系统可以完成齿轮几何参数的设计、加工过程中机床离开刀盘调整参数的计算、轻载下的齿面接触分析(TCA)和精密磨削调整参数的计算。(7)磨齿为了提高齿面的粗糙度，可以使用磨齿。有时由于装配误差和载荷变形等因素的影响，高原始精度齿轮的齿面接触在满载时会恶化，也可采用磨齿法进行改进。磨齿时，必须使用齿轮专用磨料，以避免磨齿后损坏齿面或清洁齿面，这将导致齿轮运转后齿面损坏，磨料将进入轴承并损坏轴承。(8)档位检测齿轮检测技术在齿轮制造中起着重要的作用。没有先进的检测技术和仪器，就不可能生产出性能优异的齿轮。现代齿轮检测技术正朝着非接触、精密、多功能、高速、自动化、智能化、集成化(计算机控制)和经济化方向发展。在检测领域，解决了大模数和小模数齿轮的检测问题。目前，齿轮检测方法有两种：单一误差测量和综合误差测量。1968年，中国成都工具学院开创了测量齿轮整体误差的理论和方法。我各种齿轮加工方法都有一个或多个相应的齿轮加工机床和刀具。不同的行业(生产批次)有不同的生产条件。根据齿轮的类型、材料、热处理和精度要求，加工方法的合理选择见表1-8至1-10。表中精度等级的选择分别适用于以下三种情况：1.较低的精度等级对加工机床、刀具、切齿操作等没有特殊要求。通常在下列条件下可以达到的精度等级。2.中间精度等级要求加工机床、刀具和切齿操作处于最佳状态以达到精度等级。3.只有采取特殊措施，才能在特定条件下达到更高的精度等级。齿轮精度等级：8-7-7Dc级新标准：8-7-7 K升GB/T10095叉车齿轮箱的齿轮精度通常在5、6、7、8和9的范围内。8运动精度；7-工作稳定性精度；7-接触精度；直流侧隙运动精度-齿轮旋转一周的最大误差。运动精度-影响机构的传动速度和分度精度。工作平稳性精度齿轮在一周内旋转角度的总误差值重复多次的值，即其瞬时传动比的变化被限制在一定范围内。工作稳定性精度-对机构的影响和噪音。接触精度-实际接触面积的比例。接触精度-影响齿面的接触强度D零保证齿隙，用于读取仪器中的驱动齿轮DB-小保证齿隙，用于要求正反转但不要求高速的齿轮传动。DC-标准保证侧隙，用于通用机床齿轮、减速器等。大保证齿隙，用于高速和高温工作环境的齿轮，重型设备的开式传动齿轮等。新标准：K(上偏差)=-12fpt L(下偏差)=-16 fpt FPT-齿距极限偏差K、L、FPT均由精度等级决定；模数。分度圆的直径。齿轮精度等级的选择：应根据不同的工作条件选择不同的精度等级。选择不同精度等级组合时，工作平稳性精度等级可高于或低于运动精度等级，但不得高于或低于二级或一级。接触精度等级不得低于工作稳定性精度等级。选择齿轮的精度等级时，应根据其传动目的、工作条件、传动功率、圆周速度等技术要求，确定主要精度作为选择的依据。在确定精度等级时，还应考虑加工条件，正确处理精度等级与加工条件和经济性之间的矛盾。例如，对于高速传动齿轮，工作稳定性的精度要求是首要的；对于分度机构中的齿轮，运动精度是主要因素。对于重载传动的齿轮，接触精度是主要因素。对于高速高温传动的齿轮，工作稳定性精度和齿隙是主要因素。总的来说：运动精度等级的选择：精度等级应用范围牙齿表面粗糙度5-6圆周速度 15m/s(直)，30m/s(斜)Ra 0.4-0.87圆周速度10 m/s(直)，小于15 m/s(斜)1.68圆周速度4米/秒(直)，小于6米/秒(斜)3.29非重要齿轮传动和低速重载传动6.3工作稳定性等级的选择：噪音声音圆周速度直线： 3-15米/秒 15米/秒倾角： 5-30m/s 30m/s85-95分贝8级7级6级中等75-857级6级5级小756级5级5级触点精度等级的选择：噪音负荷重负载中等负