圆柱齿轮加工

圆柱齿轮加工第一页，编辑于星期六：十五点二十五分。第1页，共44页。1．连轴齿轮（齿轮轴）

当齿轮分度圆与轴直径相差不大时，（d分<1.8d轴）可以将齿轮和轴做成整体

圆柱齿轮结构尽管具有多种多样的形状和尺寸，但从工艺角度看，可以把它看成由齿圈和轮体两部分构成，在齿圈上可以切出直齿、斜齿和人字齿轮等齿形，而轮体的结构形状直接影响齿轮加工工艺过程，按轮体的结构特点，齿轮可以分为：第二页，编辑于星期六：十五点二十五分。第2页，共44页。2．带孔齿轮（用键或花键与轴连接）这类齿轮当尺寸d>50mm时，采用铸造成轮辐式结构。尺寸较小时，可以用锻造式（铸造式实心结构。3．装配式齿轮：轮体与齿圈部分分开，采用热套或用螺钉固定。4．齿条齿圈半径为无限大的圆柱齿轮5．内齿轮第三页，编辑于星期六：十五点二十五分。第3页，共44页。第四页，编辑于星期六：十五点二十五分。第4页，共44页。1、圆柱齿轮传动精度要求

1）传递运动准确性——一转内转角误差小，保证运动准确

2）传递运动平稳性——一齿内转角误差小，瞬时变化小，减少振动冲击噪声

3）载荷分布均匀性——齿面接触良好，载荷分布均匀，以免齿面磨损（二）圆柱齿轮的技术要求分析第五页，编辑于星期六：十五点二十五分。第5页，共44页。4）传动侧隙合理性——齿面间有间隙，贮存润滑油，补偿变形，以免卡死烧伤。国标GB10095-88《渐开线圆柱齿轮精度》：

1、2级——有待于发展，3～5级——高精度，6～8——中等精度，9～12——低精度2、圆柱齿轮的齿坯精度要求

—基准孔（或轴）的直径公差，基准端面的端面跳动第六页，编辑于星期六：十五点二十五分。第6页，共44页。1．材料齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料，齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。

一般精度齿轮——中碳钢、中碳合金钢（如45、40Cr）—调质或表面淬火

低速重载齿轮——低碳合金钢（如20CrMnTi）—渗碳淬火、碳氮共渗非传力齿轮——不淬火钢、铸铁、工程塑料等（三）齿轮的材料、毛坯及热处理第七页，编辑于星期六：十五点二十五分。第7页，共44页。1）45#：中碳优质结构钢，经正火或调质后，有较好的综合机械性能，可提高韧性和降低表面粗糙度。齿面竟淬火后硬度可以达到HRC50-58，广泛应用于机床行业，7级精度以下的齿轮。

2）40Cr

中碳合金结构钢，与45#钢相比具有强度高、淬透性好等特点，经高频淬火后，齿面硬度可以达到HRC52-58，适用于6级精度以上的齿轮。第八页，编辑于星期六：十五点二十五分。第8页，共44页。3）20CrMnTi（18CrMnTi）：——渗碳钢，低碳合金钢，经渗碳淬火后，可以得到齿面硬度高，心部韧性好的特点，硬度可达HRC56-62，多用于汽车、拖拉机中承载能力大而有冲击的齿轮。

4）38CrMoAlA：——氮化钢经氮化处理后，具有更高的耐磨性和耐腐蚀性，且变形很小，用于作为高速传动中需耐磨的齿轮材料。第九页，编辑于星期六：十五点二十五分。第9页，共44页。5）HT200，HT320：铸铁，可以铸造成复杂形状，易于切削，成本低，但抗弯强度，耐冲击性、耐磨性差，用于受力不大，无冲击、低速的齿轮。

6）其他材料黄铜HPB59-1，青铜QSNP10-6，铝合金LC4

非金属材料胶木、尼龙、塑料等第十页，编辑于星期六：十五点二十五分。第10页，共44页。2．毛坯制造

棒料—小尺寸、结构简单、强度低的齿轮

锻件—强度高、耐磨耐冲击的齿轮，批量小尺寸大—自由锻，批量大——模锻铸件—铸钢件—结构复杂、尺寸大的齿轮，用于齿轮直径大于400—600时

铸铁件——受力小无冲击的开式齿轮，可铸出轮齿其他毛坯制造方式有：精密铸造、压力铸造、粉末冶金、热扎、冷挤等。第十一页，编辑于星期六：十五点二十五分。第11页，共44页。1．齿坯的热处理

正火或调质是钢材材料毛坯常用的热处理，一般安排在铸造或锻造之后，切削加工之前，以消除钢件中残留铸造或锻造应力，细化组织，从而改善性能和表面粗糙度。棒料齿坯，正火或调质一般安排在粗车之后，以消除粗车形成的内应力。（四）齿轮的热处理第十二页，编辑于星期六：十五点二十五分。第12页，共44页。2．轮齿的热处理高频淬火：将齿轮置于高频交变磁场中，由于感应电流的集肤效应，齿面在几秒到几十秒就达到淬火温度，立即用于冷却，这样表面硬度比普通淬火时高，心部的强度和韧性不变。第十三页，编辑于星期六：十五点二十五分。第13页，共44页。渗碳：将齿轮放入渗碳介质中，在900—950度高温下保温，使碳原子渗入低碳钢的表层，以增强齿面硬度和耐磨性。氮化：将齿轮置于氮气中并加热520—560度，使活性氮原子渗入轮齿表面层，形成硬度很高的氮化物薄层，由于温度低，不需要另外淬火，且，具有抗腐蚀性能。第十四页，编辑于星期六：十五点二十五分。第14页，共44页。成形法——铣齿、拉齿、成形磨齿展成法——滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿（五）齿轮零件的齿形加工1）铣齿——齿形铣刀加工齿面

m≤8——盘状铣刀m＞8——指状铣刀精度低，IT9，Ra6.3～3.2，生产率低不需专用设备，铣刀简单，价格低——单件或修配生产、低精度齿轮第十五页，编辑于星期六：十五点二十五分。第15页，共44页。2)滚齿

——相当于齿轮齿条的啮合第十六页，编辑于星期六：十五点二十五分。第16页，共44页。滚刀——蜗杆开槽和铲齿，具有切削刃和后角旋转—齿条连续移动—分度圆沿节线作无滑动纯滚动滚刀切削刃的包络线——形成渐开线齿形工艺特点：通用性好—可加工模数和压力角相同的直齿轮、斜齿轮，蜗轮精度7～8级，可达6级，Ra3.2～1.6。生产率高，应用广第十七页，编辑于星期六：十五点二十五分。第17页，共44页。3)插齿——相当于一对圆柱齿轮相啮合第十八页，编辑于星期六：十五点二十五分。第18页，共44页。插齿刀——齿轮磨出前后角以形成切削刃，啮合运动包络线形成齿形工艺特点：应用广——加工直齿轮、多联齿轮、内齿轮，扇形齿轮、齿条精度7～8级，Ra1.6

往复运动，有空行程，刚度差，生产率较低，多用于中小模数齿轮的加工第十九页，编辑于星期六：十五点二十五分。第19页，共44页。4)剃齿——相当于一对斜齿轮空间交叉啮合第二十页，编辑于星期六：十五点二十五分。第20页，共44页。剃齿刀——高精度斜齿轮，开槽形成切削刃剃齿刀高速正反转，带工件自由对滚—相对滑移，剃下切屑工艺特点：精度6～7级，Ra0.8～0.2，生产率高，机床结构简单，操作方便刀具耐用度高，刀具昂贵，修磨难——成批大量生产未淬硬齿轮精加工剃前齿形加工——以滚齿为好第二十一页，编辑于星期六：十五点二十五分。第21页，共44页。5)珩齿——与剃齿相似第二十二页，编辑于星期六：十五点二十五分。第22页，共44页。珩磨轮——磨料与环氧树脂等材料混合——浇铸或热压成斜齿轮珩磨轮带齿轮高速正反转—相对滑动，磨粒切削——低速磨削、研磨和抛光工艺特点：珩齿设备简单，成本低，生产率高——成批大量中淬火后齿形的精加工精度6～7级第二十三页，编辑于星期六：十五点二十五分。第23页，共44页。6)磨齿工艺特点：高精度齿面加工，精度4～6级，最高3级，Ra0.8～0.2，可磨淬硬齿面成本高，生产率低——硬齿面光整加工展成法——常用。按砂轮形状，分为：（1）碟形砂轮磨齿——两片砂轮倾斜安装，构成齿条的齿面，精度3～5级，生产率低第二十四页，编辑于星期六：十五点二十五分。第24页，共44页。（2)锥形砂轮磨齿——砂轮修整成假想齿条的齿廓，精度5～6级，生产率较高（3)蜗杆砂轮磨齿——砂轮蜗杆状，运动与滚齿相同，精度4～5级，生产率高——大批量生产齿轮精加工第二十五页，编辑于星期六：十五点二十五分。第25页，共44页。（一）.圆柱齿轮加工工艺过程大致工艺路线：毛坯制造及热处理—齿坯加工—齿形粗加工—齿圈热处理—精基准修正—齿形精加工—检验。二.圆柱齿轮加工工艺分析第二十六页，编辑于星期六：十五点二十五分。第26页，共44页。1、定位基准的选择——

符合基准重合原则和基准统一原则小直径轴齿轮：和轴一样以两中心孔作为定位基准大直径轴齿轮：以轴径定位，且以一个较大的端面支承。带孔齿轮：

1）以孔定位和一个端面支承，采用专用心轴，生产率高，适用于批量生产。

2）外圆和端面定位以齿轮的外圆和端面定位，主要利用外圆作为找正基准，端面作为轴向定位基准，生产率低，且要求外圆对内孔的径向跳动高，适用于单件小批生产。（二）圆柱齿轮加工工艺过程分析第二十七页，编辑于星期六：十五点二十五分。第27页，共44页。2、齿坯加工齿轮加工的主要内容是带孔齿轮的孔加工和端面的加工，以及连轴齿轮的顶尖孔。还有齿圈外圆及端面加工。

1）大批量：多刀车——拉——多刀车

2）中小批：圆柱孔——粗车——精车3）淬火后齿坯基面的加工淬火后的齿轮基准孔会有一定的变形，一般采用磨孔修正，或用推刀推孔，也可以采用精镗工序。第二十八页，编辑于星期六：十五点二十五分。第28页，共44页。3、齿形加工方案选择

8级以下：调质齿轮——滚齿或插齿淬硬齿轮——滚（插）齿—齿端加工—热处理—修正内孔热处理前的齿形加工精度应提高一级第二十九页，编辑于星期六：十五点二十五分。第29页，共44页。6～7级：

①剃—珩方案：滚（插）齿—齿端加工—剃齿—表面淬火—修正基准—珩齿生产率高、设备简单成本低——成批或大批大量

②磨齿方案：滚（插）齿—齿端加工—渗碳淬火—修正基准—磨齿生产率低——单件小批或淬火后变形大的齿轮5级以上：磨齿第三十页，编辑于星期六：十五点二十五分。第30页，共44页。4、齿端加工——倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺倒圆或倒尖——易于进入啮合

倒棱——去除齿端锐边，防止淬火后脆硬崩裂第三十一页，编辑于星期六：十五点二十五分。第31页，共44页。5、精基准的修正

花键孔——用推刀修正

圆柱形内孔——推孔——生产率高，用于孔末淬硬的齿轮

磨孔——生产率低，精度高——适用于整体淬火齿轮或孔径较大齿厚较薄的齿轮磨孔以分度圆定位第三十二页，编辑于星期六：十五点二十五分。第32页，共44页。三．倒档齿轮的工艺路线设计第三十三页，编辑于星期六：十五点二十五分。第33页，共44页。第三十四页，编辑于星期六：十五点二十五分。第34页，共44页。第三十五页，编辑于星期六：十五点二十五分。第35页，共44页。第三十六页，编辑于星期六：十五点二十五分。第36页，共44页