《齒輪加工工藝》講義

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1、齒輪零件的加工 一、 圓柱齒輪毛胚與熱處理 1. 齒輪毛坯 毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件、生產(chǎn)批 量等因素,常用的毛坯種類有: 1) 鑄鐵件:用于受力小、無沖擊、低速的齒輪; 2) 棒料:用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒輪; 3) 鍛坯:用于高速重載齒輪; 4) 鑄鋼坯:用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大不宜鍛造的齒輪。 2. 齒輪熱處理在齒輪加工工藝過程中,熱處理工序的位置安排十分重要,它 直接影響齒輪的力學(xué)性能及切削加工的難易程度。一般在齒輪加工中有兩種熱處 理工序: 1) 毛坯的熱處理 為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應(yīng)力、改善齒輪材料 內(nèi)部的金相組織和切削加工性

2、能,在齒輪毛坯加工前后通常安排正火或調(diào)質(zhì)等預(yù) 熱處理。 2) 齒面的熱處理為了提高齒面硬度、增加齒輪的承載能力和耐磨性而進(jìn) 行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序。一般安排在滾齒、 插齒、剃齒之后,珩齒、磨齒之前。 二、 圓柱齒輪齒面(形)加工方法 1. 齒輪齒面加工方法的分類 按齒面形成的原理不同,齒面加工可以分為兩類方法: 齒面加工方案 齒輪精度等級 齒面粗糙度Raum 適用范圍 銑齒 9級以下 6.3~3.2 單件修配生產(chǎn)中,加工低精度的外圓柱齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪 4止 拉齒 7級 1.6~0.4 大批量生產(chǎn)7級內(nèi)齒輪,外齒輪拉刀制造復(fù)

3、雜,故少用 滾齒 8?7級 3.2~1.6 各種批量生產(chǎn)中,加工中等質(zhì)量外圓柱齒輪及蝸輪 插齒 1.6 各種批量生產(chǎn)中,加工中等質(zhì)量的內(nèi)、外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪及小 型齒條 滾(或插)齒一淬火一壬行齒 0.8~0.4 用于齒面淬火的齒輪 滾齒剃齒 7?6級 0.8~0.4 主要用于大批量生產(chǎn) 滾齒剃齒淬火珩齒 0.4~0.2 滾(插)齒一淬火一磨齒 6?3級 0.4~0.2 用于高精度齒輪的齒面加工,生產(chǎn)率低,成本高 滾(插)齒一磨齒 6?3級 表1 齒面加工方案 三、圓柱齒輪零件加工工藝過程示例 1. 工藝過程示例 圓柱齒輪的加工工藝

4、過程一般應(yīng)包括以下內(nèi)容:齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的精加工。 在編制齒輪加工工藝過程中,常因齒輪結(jié)構(gòu)、精度等級、生產(chǎn)批量以及生產(chǎn)環(huán)境的不同,而采用各種不同的方案。 附圖為一斜齒圓柱齒輪的簡圖,表2列出了該齒輪機(jī)械加工工藝過程。從中可以看出,編制齒輪加工工藝過程大致可劃分如下幾 個階段: 1) 齒輪毛坯的形成:鍛件、棒料或鑄件; 2) 粗加工:切除較多的余量; 3) 半精加工:車,滾、插齒面; 4) 熱處理:調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻淬火等; 5) 精加工:精修基準(zhǔn)、精加工齒面(磨、剃、珩、研齒和拋光等)。 表2 斜齒圓柱齒輪加工工藝過程 工序號 工序名稱 工

5、序內(nèi)容 加工設(shè)備 定位基準(zhǔn) 1 鍛造 毛坯鍛造 2 熱處理 正火 3 車卡位 初車裝卡位置 CW6180車床 外圓和端面 4 粗車左端 車左端面,外圓及孔留加工量2-3 CW6180車床 外圓和端面 5 粗車右端 車右端面,外圓留加工量2-3 CW6180車床 外圓和端面 6 精車左端 ①車端面,車平即可;②車成外圓6 461.75 ,車成外圓6190;③車孔6135H7車至 -0.3 6133.8+0.1,2.5X45o車至3X45。;④車成端面槽6360X 6 190;⑤車成各倒角及圓角。 CW6180車床 外圓和

6、端面 7 精車右端 ①車端面,尺寸1 15 -0 087車至115.4+0.1;②車成外圓6461.75_03,接刀應(yīng)光滑,車成外圓 6190,軸向尺寸10車至10+(0.2~0. 3);③車成端面槽6 360X6190;④車成各倒角及圓角。 CW6180車床 外圓和端面 8 打印 打印產(chǎn)品標(biāo)志 9 劃線 ①劃4- 6 30均布孔加工線;②劃2-36JS9雙鍵槽加工線 平臺 10 鉆孔 ①鉆成孔4- 6 30:②去毛刺 Z35搖臂鉆 端面 11 插鍵槽 ①粗插鍵槽;②插成鍵槽,保36JS9 (±0.031)及143.4+0.3:③去毛刺

7、 B5040插床 外圓和端面 12 磨前銑齒 ①粗銑齒(以基面定位,找正外圓及端面,跳動小于0.03);②精銑齒,公法線銑至 161.60~161.65 YN31125滾齒機(jī) 外圓和端面 13 鉗工倒角 沿齒廓倒角2.5X450,去毛刺 14 熱處理 滲碳淬火,齒面:HRC52 外圓和端面 15 磨孔 ①找正外圓及端面,跳動小于0.1;②磨成孔6 135H7 并靠磨平端面 M250A內(nèi)圓磨床 內(nèi)孔和端面 16 磨平面 磨未靠磨平面,保全厚尺寸115 -0.087 M7475B 平面磨床 內(nèi)孔和端面 17 磨齒 (找正孔及端面,跳

8、動小于0.015)①粗磨齒,合理選擇磨前用量:②精磨齒,合理選 擇磨前用量;③無火花磨齒,保圖紙要求尺寸 H800西德磨齒機(jī) 內(nèi)孔和端面 18 裝配 2. 齒輪加工工藝過程分析 ⑴定位基準(zhǔn)的選擇對于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同, 而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位,孔徑大時則采用錐堵。頂尖定位的精 度高,且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時常采用以下兩種定位、夾緊方 式: 1) 以內(nèi)孔和端面定位 即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位,確定齒輪中心和軸 向位置,并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計基準(zhǔn)、 裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合,定位精度高,

9、適于批量生產(chǎn)。但對夾具的制造精度要 求較高。 2) 以外圓和端面定位 工件和夾具心軸的配合間隙較大,用千分表校正外 圓以決定中心的位置,并以端面定位;從另一端面施以夾緊。這種方式因每個工 件都要校正,故生產(chǎn)效率低;它對齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高,而對夾具精度 要求不高,故適于單件、小批量生產(chǎn)。 ⑵齒輪毛坯的加工齒面加工前的齒輪毛坯加工,在整個齒輪加工工藝過 程中占有很重要的地位,因為齒面加工和檢測所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出 來;無論從提高生產(chǎn)率,還是從保證齒輪的加工質(zhì)量,都必須重視齒輪毛坯的加 工。 在齒輪的技術(shù)要求中,應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求,因為齒厚的檢測是以 齒頂圓為測量基準(zhǔn)的

10、,齒頂圓精度太低,必然使所測量出的齒厚值無法正確反映 齒側(cè)間隙的大小。所以,在這一加工過程中應(yīng)注意下列三個問題: 1) 當(dāng)以齒頂圓直徑作為測量基準(zhǔn)時,應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度; 2) 保證定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度; 3) 提高齒輪內(nèi)孔的制造精度,減小與夾具心軸的配合間隙。 作業(yè): 1、 簡述齒輪齒面加工方法的分類。 答:按齒面形成的原理不同,齒面加工可以分成兩大類: ⑴ 成形法(也叫仿形法),即用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形 刀具切出齒面的方法,如銑齒、拉齒和成型磨齒等; ⑵ 展成法(也叫范成法)齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系 作展成運(yùn)動切出齒面的方法,工件的齒面由刀具的切削刃包絡(luò)而成, 如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。 2、 簡述齒輪的常見失效形式有哪些? 答:齒輪失效的類型可劃分為四種: (1) 磨損失效,是指輪齒接觸表面的材料損耗; (2) 表面疲勞失效,是指接觸表面或表面下應(yīng)力超過材料疲勞極 限所引起的材料失效。進(jìn)一步又可分為初始點蝕、毀壞性點蝕和剝落。 (3) 塑性變形失效,是指在重載荷作用下表面金屬屈服所造成的 表面變形。它又可進(jìn)一步分為壓塌和飛邊變形、波紋變形和溝條變形。 (4 )折斷失效,是指整個輪齒或輪齒相當(dāng)大的一部分發(fā)生斷裂。 可以進(jìn)一步分為疲勞折斷、磨損折斷、過載折斷、淬火或磨削裂紋引 起的折斷等。

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