課題六機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制

1、7.1項目任務(wù)書任務(wù)齒輪零件的加工學(xué)習(xí)領(lǐng)域齒輪加工工藝規(guī)程、齒輪參數(shù)測量、齒輪加工設(shè)備的使用學(xué)習(xí)情境齒輪的加工方法、齒輪加工工藝規(guī)程的制定學(xué)習(xí)目標(biāo)了解齒輪加工的方法，掌握各種加工方法和加工精度以及應(yīng)用范圍能力目標(biāo)通過對齒輪加工工藝的編制，能夠掌握齒輪加工的各種方法、特點(diǎn)，能對齒輪進(jìn)行 正確的測量，解決實際問題主要內(nèi)容（*重點(diǎn)、難點(diǎn)）齒輪加工方法*、齒輪加工工藝特點(diǎn)*、齒輪機(jī)床、齒輪測量教學(xué)組織1. 實訓(xùn)、討論、講解2. 多媒體教學(xué)教學(xué)過程1. 實訓(xùn)編制齒輪加工工藝文件，對齒輪進(jìn)行公法線長度和精度測量2. 課堂分析各種齒輪加工方法的工藝特點(diǎn)及適用場合，選擇合理的加工方案，并制定加 工工藝規(guī)程，完

2、成工藝卡的填寫3. 小組行動每個小組5人合作完成實訓(xùn)，最后小組匯報教學(xué)儀器設(shè)備齒輪測量工具、多媒體教室教學(xué)參考資料教材、測量工具使用說明書任務(wù)報告1. 圓柱齒輪的主要技術(shù)要求是什么2. 擬定圓柱齒輪的加工工藝過程3. 齒形加工方法有哪些？有何特點(diǎn)4. 如何進(jìn)行齒輪精度的測量7.2齒輪加工的相關(guān)知識721圓柱齒輪的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1圓柱齒輪的功用齒輪在機(jī)械傳動中主要是傳遞動力以及改變轉(zhuǎn)速，具有傳動比準(zhǔn)確、傳動力大、效 率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好等特點(diǎn)，在各種機(jī)器、汽車、儀器儀表中應(yīng)用廣泛。（a）單聯(lián)齒輪（b ）雙聯(lián)齒輪（c）三聯(lián)齒輪圖7-1齒輪分類2圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 根據(jù)齒輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，齒輪有

3、多 種分類方法。（1） 按齒圈的數(shù)量分為單聯(lián)齒輪、多 聯(lián)齒輪，如圖7-1所示。普通的單齒圈齒 輪工藝性好，雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪的小齒圈往 往會受到臺肩的影響，限制了某些加工方 法。齒輪精度要求高時，通常還將多齒圈 齒輪做成單齒圈齒輪后再進(jìn)行組合。（2） 按輪齒的形狀分為直齒輪、斜齒 輪和人字齒輪等。（3）按輪體的結(jié)構(gòu)分為外齒輪、內(nèi)齒輪、軸齒輪、扇形齒輪、齒條等。7.2.2圓柱齒輪的技術(shù)要求1齒輪傳動精度機(jī)械產(chǎn)品的工作性能、承載能力、使用壽命及工作精度等，均與齒輪的質(zhì)量有著密 切的關(guān)系。根據(jù)齒輪的使用條件，齒輪制造須滿足以下幾方面的要求：（1 ）運(yùn)動精度。即要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動，且傳動比恒定。主動

4、齒輪轉(zhuǎn)過一個 角度時，從動齒輪應(yīng)該相應(yīng)地按給定速比轉(zhuǎn)過一個角度，轉(zhuǎn)角誤差不超過規(guī)定的范圍。（2）工作平穩(wěn)性。即要求齒輪傳遞運(yùn)動平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲要小。齒輪轉(zhuǎn)動時 瞬時傳動比的變化越小，齒輪工作越平穩(wěn)。（3 ）接觸精度。即要求齒輪工作時齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符 合要求的接觸位置，避免因載荷分布不均勻引起齒面過早磨損。選擇齒輪精度時，應(yīng)以齒輪傳動的用途、傳遞功率的大小、齒輪的圓周速度及工作 條件等為依據(jù)，并參考同類機(jī)械進(jìn)行具體選擇。2.齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙是一對相互嚙合的齒輪在非工作齒面間留有的一定間隙，可用于貯存潤滑 油，使齒面工作時減少磨損；同時可以補(bǔ)償因熱變形、彈性變形、加

5、工誤差和安裝誤差 等引起的齒側(cè)間隙減小，防止齒輪卡死。齒側(cè)間隙的大小根據(jù)齒輪副的工作條件合理確 定，特別是對于工作時需要反轉(zhuǎn)的齒輪，齒側(cè)間隙會引起反向沖擊和空行程，不宜過大。7.2.3齒輪常用的材料、毛坯及熱處理1. 齒輪常用的材料齒輪材料的選擇與齒輪的工作可靠性、使用壽命、工作效率、潤滑等要求密切相關(guān)。 在齒輪工作過程中，嚙合齒面之間同時存在滾動和滑動摩擦，齒面還受到脈動或交變彎 曲應(yīng)力的作用，使齒面磨損、膠合或疲勞破壞。因此，要求齒輪具有優(yōu)良的耐磨性能、抗疲勞性能。齒輪的材料種類很多，對于低速、輕載或中載的一些不重要的齒輪，常用 45號鋼制作，經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火后改善金相組織和加工性能；對于中速

6、、中載及精度較高的 齒輪常用中碳合金鋼，如：20Cr、20CrMnTi、40Cr等；鑄鐵、非金屬材料用于一些輕載的或非傳力齒輪。2齒輪毛坯齒輪的毛坯要根據(jù)齒輪的材料、結(jié)構(gòu)形式、大小和生產(chǎn)批量等因素來選擇，主要有 棒料、鍛件和鑄件。棒料主要用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單且受力不大、對強(qiáng)度要求低的不重 要齒輪；鍛件主要用于受力較大，強(qiáng)度要求高、耐磨和耐沖擊的齒輪；鑄鐵件主要用于 受力小，尺寸大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作平穩(wěn)、速度較低、無沖擊或沖擊小的的齒輪；鑄鋼 件主要用于尺寸較大、形狀復(fù)雜，有一定強(qiáng)度、耐磨性要求，但不宜采用鍛造件的齒輪。3齒輪的熱處理齒輪加工中根據(jù)不同的目的，一般安排兩種熱處理工序：（1）毛坯熱

7、處理。在齒坯加工前后安排預(yù)先熱處理以消除鑄造、鍛造及粗加工時引 起的殘余應(yīng)力、改善材料的切削性能。常用的熱處理方法有：退火、正火、調(diào)質(zhì)。（2）齒面熱處理。即齒形加工后進(jìn)行熱處理，以提高齒面的硬度和耐磨性。常用的 齒面熱處理方法有：高頻表面淬火、整體淬火、化學(xué)熱處理等。7.3齒輪加工常用的方法及裝備齒輪加工的關(guān)鍵是齒形加工，按照加工原理分為成形法和展成法。成形法是利用與 被加工齒輪的齒槽形狀完全相符的成形銃刀，在齒坯上加工出齒面的方法；展成法是利 用一對齒輪嚙合或齒輪與齒條嚙合的原理，將其中一個齒輪或齒條作為刀具，在嚙合過 程中加工齒面的方法，齒形的輪廓是刀具切削刃運(yùn)動軌跡的包絡(luò)線。7.3.1成

8、形加工（a）盤形銃刀（b）指狀銃刀圖7-2圓柱齒輪的成形加工1成形加工原理 成形銃齒一般在普通銃床上進(jìn)行加工，還 可以在刨床上刨齒或是在插床上進(jìn)行插齒加 工。在銃床上銃齒時，工件安裝在分度頭上， 加工時需要兩個成形運(yùn)動：一個是銃刀繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)，另一個是銃刀的旋轉(zhuǎn)中心沿齒坯 軸線方向直線移動， 銃完一個齒槽后，齒坯退 回初始位置，分度頭帶齒坯旋轉(zhuǎn)360 ° /z的角度（z被加工齒輪的齒數(shù)），再重復(fù)銃齒的動作，依次加工出所有齒槽。2. 成形刀具常用的成形齒輪刀具有盤形銃刀和指狀銃刀，如圖7-2所示。兩種刀具在加工中所需要的運(yùn)動是相同的。指狀銃刀體積小，節(jié)省刀具材料，適用于加工大模數(shù)的

9、直齒、斜齒 齒輪特別是人字齒齒輪。由于漸開線齒輪的齒形與模數(shù)、齒數(shù)和齒形角有關(guān)，當(dāng)模數(shù)m和壓力角選定后,齒數(shù)不同的齒輪其漸開線的形狀是不一樣的。因此，用成形法銃削齒輪時，要銃出完全 準(zhǔn)確的齒廓形狀，每一種齒數(shù)的齒輪需要一把專用的銃刀很不經(jīng)濟(jì)，在實際生產(chǎn)中，某 一種模數(shù)的銃刀一般只做有限把，每把銃刀分別銃削齒形相近的一定齒數(shù)范圍的齒輪。所以，成形法加工的齒輪精度較低，為912級，齒面粗糙度為 Ra3.26.3;生產(chǎn)率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。模數(shù)mic 8mm時，每種模數(shù)的銃刀只有 8把；模數(shù)m 8mm時，每種模數(shù)的銃刀有 15把；每把銃刀都有號數(shù)，每號銃刀加工的齒數(shù)范圍各不相同，使用時查表7-

10、1選用。直齒輪按齒數(shù)選擇刀號，斜齒輪按當(dāng)量齒數(shù)選擇刀號。表7-1盤形齒輪銑刀的刀號及其加工的齒輪范圍刀號12345678加工齒數(shù)范圍12 1314 16172021 25263435 5455 134135以上732滾齒加工1滾齒加工工藝特點(diǎn)及應(yīng)用滾齒加工是齒形加工中應(yīng)用比較廣、效率較高的一種加工方法。此方法用一把滾刀 就能加工出模數(shù)相同而齒數(shù)不同的直齒、斜齒圓柱齒輪，還可以用于加工蝸輪或鏈輪。 但是，不適宜加工內(nèi)齒輪和相距較近的多聯(lián)齒輪。滾齒加工方法在工藝上具有以下特點(diǎn)：(1) 加工精度高。滾齒是利用展成法原理來加工齒輪的，齒形沒有原理誤差，精度 較高，一般可達(dá)87級，最高可獲得 54級的齒

11、輪。但輪齒面由滾刀刀齒包絡(luò)而形成, 因此，表面質(zhì)量不高，但加工精度和表面質(zhì)量都比銃齒高。(2) 滾齒加工適應(yīng)范圍廣。從儀器儀表中的小模數(shù)齒輪到礦山和化工機(jī)械中的大型 齒輪都廣泛采用滾齒加工。(3) 生產(chǎn)效率高。滾齒加工是多刃刀具的連續(xù)切削過程，生產(chǎn)效率比一般的銃齒或 插齒加工的高。(4 )通用性好。每一把滾刀可加工一種模數(shù)的、任何齒數(shù)的齒輪。2滾齒原理如圖7-3所示是齒輪滾刀用展成法加工齒輪的原理圖，齒輪滾刀相當(dāng)于一個經(jīng)過開槽和鏟齒的蝸桿，具有許多刀刃并磨出后角，齒輪滾刀的法向截面近似于齒條，當(dāng)滾刀連 續(xù)滾動時，就相當(dāng)于齒條在沿刀具軸向連續(xù)地移動，當(dāng)被切齒輪與移動的齒條相互嚙合(a)滾齒成形運(yùn)

12、動(b)滾刀運(yùn)動軌跡圖7-3滾齒加工原理轉(zhuǎn)動，滾刀切削刃的一系列連續(xù) 位置的包絡(luò)線就形成被切齒輪 的齒廓曲線。滾齒的成形運(yùn)動是 由滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和工件的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動組成的復(fù)合運(yùn)動 (B11+B12),為了滾切出全齒寬， 滾刀還要沿工件軸向做進(jìn)給運(yùn) 動A2。滾齒時，滾刀和工件之 間必須保持嚴(yán)格的相對運(yùn)動關(guān) 系：滾刀轉(zhuǎn)一周，工件相應(yīng)地轉(zhuǎn) 過K/z轉(zhuǎn)(K為滾刀的頭數(shù)，z 為齒輪的齒數(shù))。3滾齒機(jī)圖7-4 (a)所示為 Y3150E型滾齒機(jī)床外形圖。滾刀安裝在刀架上，刀架可沿著立 柱的垂直導(dǎo)軌上下移動，工件則安裝在心軸上。a)工學(xué)古1圖7-4滾齒機(jī)外形及傳動示意圖如圖7-4 (b)所示，滾齒時滾齒機(jī)必須

13、有滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動Bn (主運(yùn)動)、工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動Bl2、垂直進(jìn)給運(yùn)動 A 2 (進(jìn)給運(yùn)動)等。4齒輪滾刀如圖7-5所示，有整體式和鑲嵌式， 中小模數(shù)的滾刀一般做成整體式。在齒輪加工中，齒輪滾刀的應(yīng)用范 圍很廣，可以用來加工外嚙合的直齒輪、 斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)及變位齒輪，加工范圍大， 模數(shù)為0.140mm的齒輪，均可用齒輪 滾刀加工。同一把滾刀在加工同一模數(shù) 的齒輪時不受齒輪齒數(shù)的限制。5.滾刀的安裝(a)整體式(b)鑲嵌式圖7-5齒輪滾刀(a)(b)圖7-6齒輪滾刀滾刀的刀齒是沿螺旋線分布的，螺 旋升角為 y。滾齒時，為了切出準(zhǔn)確的 齒廓，滾刀的螺旋線方向應(yīng)與被加工齒 輪的齒面線方向一致，使?jié)L刀軸線

14、與被 切齒輪端面之間形成了一個傾斜角度， 稱為安裝角S，安裝角S等于滾刀的螺 旋升角 y使?jié)L刀和工件處于正確的嚙 合位置。用右旋滾刀加工直齒圓柱齒輪 的安裝角，如圖7-6 (a)所示；用左旋 滾刀加工直齒圓柱齒輪的安裝角，如圖 7-6 (b)所示。圖中的虛線表示滾刀與齒坯接觸一側(cè)的滾刀螺旋線方向。當(dāng)加工斜齒圓柱齒輪時，滾刀的安裝角不僅與滾刀螺旋線方向及螺旋升角丫有關(guān),而且還與被加工齒輪的螺旋方向及螺旋角3大小有關(guān)。當(dāng)滾刀與被加工齒輪的螺旋線方3 = 3 丫，當(dāng)滾刀與被加向相同(即二者都是左旋，或者都是右旋)時，滾刀的安裝角733插齒加工1插齒的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍插齒加工也是利用展成法原理來加工

15、齒輪的，適用于加工內(nèi)外齒輪、齒條、多聯(lián)齒 輪、扇形齒輪、無空刀槽人字齒輪等，也可以加工斜齒輪。相對于滾齒加工，插齒加工具有以下工藝特點(diǎn)：(1)插齒的齒形精度比滾齒高。滾齒時，形成齒形包絡(luò)線的切線數(shù)量只與滾刀容屑 槽的數(shù)目和基本蝸桿的頭數(shù)有關(guān)，但插齒時，形成齒形包絡(luò)線的切線數(shù)量由圓周進(jìn)給量 的大小決定，并可以選擇。此外，插齒刀的齒形比較簡單，可通過高精度磨齒獲得精確 的漸開線齒形，所以插齒可以得到較高的齒形精度。插齒即可用于齒形的粗加工，也可 以用于精加工。插齒通常能加工79級精度齒輪，最高可達(dá) 6級。(2 )齒面的粗糙度比滾齒小。插齒時插齒刀沿齒向的切削是連續(xù)的，且參與包絡(luò)的 刀刃數(shù)多，所以插

16、齒時齒面的粗糙度值較小。(3) 運(yùn)動精度比滾齒差。插齒刀的一個刀齒相應(yīng)切削工件的一個齒槽，插齒刀本身 的周節(jié)累積誤差必然會反映到工件上；而滾齒加工中，工件的每一個齒槽都是由滾刀相 同的23圈刀齒加工出來的，因此，滾刀的齒距累積誤差不影響齒輪的齒距精度，滾齒 的運(yùn)動精度比插齒高。(4) 生產(chǎn)效率比滾齒低。插齒刀往復(fù)運(yùn)動限制了插齒刀的切削速度，此外插齒存在空行程，所以效率較滾齒低。 2插齒原理(a)(b)圖7-7插齒原理插齒利用的是展成法 原理，插齒的加工過程模 擬了一對平行軸直齒圓柱 齒輪的嚙合過程，插齒刀 實質(zhì)上是一個端面磨有前 角、齒頂及齒側(cè)均磨有后 角的齒輪，也稱為產(chǎn)形齒 輪。插齒刀的模數(shù)

17、和壓力 角與被加工齒輪的相等。插齒原理如圖7-7所 示，插齒時，刀具沿工件7-7 ( b)所示。軸線方向作高速的往復(fù)直線運(yùn)動，同時還與工件做無間隙的嚙合運(yùn)動，直到在工件上加 工出全部齒廓。在加工過程中，刀具往復(fù)一次僅切出工件齒槽的很小一部分，工件齒槽 的齒面曲線由插齒刀的切削刃多次切削軌跡包絡(luò)而成。如圖3.插床圖7-8所示為Y5132型插齒機(jī)。插齒刀安裝在主軸上，在刀架的帶動下作上下往復(fù) 運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動；工件裝在工作臺心軸上做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時隨工作臺水平擺動實現(xiàn)讓刀。(a)圖7-8插齒原理(b)插齒加工時，機(jī)床必須具備以下運(yùn)動。(1 )展成運(yùn)動。在加工過程中，插齒刀旋轉(zhuǎn)Bii和工件旋轉(zhuǎn) B12組

18、成復(fù)合的成形運(yùn)動即展成運(yùn)動，加工中插齒刀和工件必須保持一對齒輪的嚙合關(guān)系，即在刀具轉(zhuǎn)過一個 齒時，工件也應(yīng)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過一個齒。(2) 切削加工的主運(yùn)動。插齒刀作上下往復(fù)運(yùn)動，向下為切削運(yùn)動A2，向上為返 回的退刀運(yùn)動。(3) 徑向進(jìn)給運(yùn)動。為了逐漸切至工件的全齒深，插齒刀必須有徑向進(jìn)給。徑向進(jìn) 給量是插齒刀每往復(fù)一次，刀架帶動插齒刀向工件中心徑向移動的距離，當(dāng)加工至全齒 深后，機(jī)床便自動停止徑向進(jìn)給運(yùn)動。(4 )讓刀運(yùn)動。插齒刀上下往復(fù)運(yùn)動時，為了避免插齒刀在回程擦傷已加工表面和 減少刀具磨損，回程時刀具和工件之間應(yīng)讓開一段距離，再次向下進(jìn)行插削加工時工件 應(yīng)恢復(fù)到原位，以便刀具向下切削工件。這

19、種讓開和恢復(fù)原位的運(yùn)動稱為讓刀運(yùn)動，是 由工作臺的擺動來實現(xiàn)的。(a)盤形插齒刀(b)碗形直齒插齒刀(c)筒形插齒刀圖7-9 插齒刀(d)錐柄插齒刀模數(shù)1 1.75233.25 4455.5 6剃齒余量0.070.080.090.10.11圖7-10 剃齒原理4插齒刀插齒刀按其外形分為盤形、碗形、筒形和錐柄4種，如圖7-9所示。盤形插齒刀主要用于加工模數(shù)為112mm直齒、斜齒和人字齒輪；碗形插齒刀主要加工模數(shù)為 18mm帶臺肩的齒輪或者多聯(lián)的內(nèi)外直齒輪，它與盤形插齒刀的 區(qū)別在于工作時夾緊用的螺母可容納在插齒刀的刀體內(nèi)，因而不妨礙加工；筒形插齒刀用于加工內(nèi)齒輪和模數(shù)小的外齒輪，靠內(nèi)孔的螺紋旋緊

20、在插齒機(jī)的主軸上；錐柄插齒刀主要用于加工模數(shù)為13.75mm直齒和斜齒內(nèi)齒輪。7.3.4剃齒加工簡介1.剃齒加工工藝特點(diǎn)及應(yīng)用剃齒是利用展成原理加工齒輪的一種精加工方法，剃齒常用于未淬火圓柱齒輪滾齒 或插齒后的精加工，是軟齒面齒輪的精加工中應(yīng)用最廣泛的方法之一。剃齒加工的齒輪能達(dá)到精度為68級，表面粗糙度為 Ra1.50.32 pm。2.剃齒原理如圖7-10所示，剃齒是利用一對螺旋角不等的螺 旋齒輪嚙合時齒面產(chǎn)生相對滑移的原理，使剃齒刀從 被加工齒輪的齒面上剃去一層很薄金屬的精加工方 法。加工時，剃齒刀作為主動齒輪，被加工齒輪為從 動輪，剃齒刀帶動從動輪做雙面無側(cè)隙的對滾，并對 剃齒刀和工件施

21、加一定的壓力，在對滾過程中，二者 沿齒向和齒形方向均產(chǎn)生相對滑移，實現(xiàn)加工。如圖7-10所示，剃齒加工應(yīng)具備：剃齒刀的正反 轉(zhuǎn)運(yùn)動n1 ,在剃齒刀的帶動下，被加工齒輪正反轉(zhuǎn)運(yùn)動n2； 工件沿軸向的往復(fù)移動 fz，剃出全齒寬；工件 每往復(fù)一次后的徑向進(jìn)給運(yùn)動fj ,剃出全齒深。剃齒為精加工，余量的大小對加工質(zhì)量及生產(chǎn)率 有一定影響。余量不足時，齒輪誤差和齒面缺陷不能 全部除去；余量過大，刀具磨損快，剃齒質(zhì)量反而降 低。選擇余量時可參考表 7-2。表7-2剃齒余量3.剃齒刀剃齒刀實質(zhì)是一個沿齒向開了很多刀槽的高精度螺旋齒輪，如圖7-11 (a)所示。7-11(b)為盤形剃齒刀，用于直齒、斜齒圓柱齒

22、輪，7-11 (c)為蝸輪剃齒刀，此種刀具加工困難，只在加工精密蝸輪時采用。剃齒刀的制造精度分為 A、B、C三級，分別用于6、7、8級的齒輪加工。剃齒刀分度圓直徑隨模數(shù)大小有三種：85mm、180mm和240mm，其中240mm應(yīng)用普遍。分度圓的螺旋角也有三種，分別是5 °、10°、15°，其中5°多用于斜齒輪加工和多聯(lián)齒輪中的小齒輪加工，15°常用于直齒圓柱齒輪的加工， 10°的不常用。剃齒刀螺旋角方向有左、右旋兩種，選用時應(yīng)與被加工齒輪的旋向相反。圖7-11 剃齒刀圖7-12 珩齒加工（a）帶齒芯（b）不帶齒芯7.3.4珩齒加工簡

23、介1珩磨加工的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用珩齒與剃齒同屬齒輪自由嚙合，修正齒輪的 切向誤差很有限，應(yīng)該在珩磨前的齒面加工中盡 可能采用滾齒來提高齒輪的運(yùn)動精度。珩齒可以精加工淬硬齒輪，得到較小的表面 粗糙度和較高的齒面精度。但由于珩齒修正誤差 能力較弱，一般珩齒只用于減小齒輪熱處理后的 表面粗糙度值，是一種很好的齒輪光整加工方法。 一般Ra可從1.6降至0.4呵以下，加工精度6 8級。2.珩齒原理珩齒是齒輪熱處理后光整加工的一種方 法，其加工原理與剃齒相似， 也是利用一對交 錯軸齒輪的嚙合傳動， 區(qū)別在于珩齒刀具是鋼 坯上澆濤或熱壓有磨料、環(huán)氧樹脂等材料的斜 齒珩磨輪，如圖7-13所示（m>4，帶齒芯

24、; mv4,不帶齒芯）。加工中利用珩磨輪上的磨 料，通過壓力和相對滑動速度來切除金屬。圖7-13珩磨輪7.3.5磨齒加工簡介1.磨齒加工的特點(diǎn)及應(yīng)用磨齒加工采用的是強(qiáng)制嚙合的方式，對磨前齒輪誤差或熱處理產(chǎn)生的變形修正能力 強(qiáng)，多用于高精度的硬齒面齒輪的精加工。磨齒加工是齒形加工方法中精度最高的一種 方法，一般條件下加工精度可達(dá)46級，最高可達(dá)3級，表面粗糙度為 Ra0.80.2 口。磨齒加工可以加工表面硬度很高的齒輪，但是磨齒 加工的效率低，機(jī)床復(fù)雜，調(diào)整困難，故加工成本較高， 主要應(yīng)用于齒輪精度要求很高的場合。2磨齒加工原理 磨齒機(jī)通常分為成形砂輪磨齒和展成法磨齒，成形 法磨齒機(jī)應(yīng)用較少，一

25、般都采用展成法來磨削齒面。用展成法原理加工齒輪的磨齒機(jī)根據(jù)工作方式不 同，又可分為連續(xù)磨削和單齒分度兩種。（1 ）連續(xù)磨削連續(xù)磨削的磨齒機(jī)是利用蝸桿形砂輪來磨削齒輪 的，如圖7-14所示，其工作原理與滾齒機(jī)相似，蝸桿形 砂輪相當(dāng)于滾刀，加工時砂輪與工件做展成運(yùn)動形成漸開線，齒輪精度可達(dá)（2 ）單齒分度單齒分度磨削齒輪的工作原理是利用齒條和齒輪的嚙合原理來實現(xiàn)的。用砂輪代替 齒條，加工時，被切齒輪在假想的齒條上滾動，每往復(fù)滾動一次，完成一個或兩個齒面 的磨削加工，砂輪的磨削面是直線，加工完一個齒后分度一次再加工另一個齒，經(jīng)過多 次反復(fù)才能完成全部齒面的加工。連續(xù)磨削齒輪原理6級。（a）（b）（

26、c）圖7-15單齒分度磨削齒輪原理單齒分度常用的機(jī)床有碟形雙砂輪磨齒機(jī)，如圖7-15（ a）所示、大平面砂輪磨齒機(jī),如圖7-15（ b）所示、錐形砂輪磨齒機(jī)，如圖7-15（ c）所示。其中，大平面砂輪磨齒機(jī)的精度最高，可達(dá) 3級精度，但效率較低。7.3.6齒形加工方案齒形加工方案的選擇主要取決于齒輪的精度等級、生產(chǎn)批量和熱處理方法等。表7-3列出了齒形加工方案所能達(dá)到的精度及適用范圍。表7-3齒形加工方案及其適用范圍齒面加工方案齒輪精度等級齒面粗糙度 Ra（卩m）適用范圍銃齒9級以下6.33.2單件修配生產(chǎn)中，加工低精度的外圓柱 齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪拉齒7級1.60.4大批量生產(chǎn)7級內(nèi)齒輪

27、.外齒輪拉刀制 造復(fù)雜，故少用滾齒3.21.6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87級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）齒一淬火一珩齒0.80.4用于齒面淬火的齒輪滾齒一弟H齒0.80.4滾齒一剃齒一淬火一珩齒76級0.40.2主要用于大批量生產(chǎn)滾（插）齒一淬火一磨齒63級0.40.2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63級7.4常用的裝夾方式齒輪加工中，工件的安裝形式很多，主要取決于工件的形狀、大小、精度要求等因 素，除此之外還要考慮生產(chǎn)批量和裝備投入條件的制約。7.4.1滾齒、插齒裝夾方式1=1圖7-1

28、6滾齒、插齒安裝方式圖7-17剃齒、珩齒裝夾方式7.4.2剃齒、珩齒裝夾方式7.4.3齒輪軸的裝夾圖7-18齒輪軸裝夾方式滾齒、插齒加工通常用端面及內(nèi)孔定位的方式進(jìn)行安裝，如圖7-16所示。工件以孔作為定心、以端面作為支承，定心心軸裝在鑄鐵底座的鋼套上，用螺母壓緊。為了適應(yīng) 加工不同尺寸的工件，底座可以安裝不同規(guī)格的心軸，還有可脹心軸和花鍵心軸等。這種工件裝夾方式使用方便，通用性好，夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高， 但要求工件要具有較高的齒坯精度和專用心軸，一般用于大量生產(chǎn)中。安裝夾具時，心軸與機(jī)床工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合、或齒坯內(nèi)孔與心軸間有間隙、安 裝時偏向一邊或基準(zhǔn)端面定位不好、夾緊后內(nèi)

29、孔相對工作臺中心產(chǎn)生偏斜等都會使切齒 時產(chǎn)生齒輪的徑向誤差。為了提高定心精度，可采用精密可脹心軸以消除配合間隙。剃齒、珩齒加工齒輪時，齒坯一般采用心軸的形式 進(jìn)行裝夾。如圖7-17所示。在裝夾時，主要考慮齒坯的定位精度和裝夾方便， 要保證心軸與工件的內(nèi)孔的同軸度要求，而在加工過程 中，切削力較小，對端面的夾緊力要求不高。加工齒輪軸時，一般采用雙頂尖方式或是一夾一頂 的形式。如圖7-18所示的為雙頂尖裝夾方式，采用雞心 夾頭撥動，也可以把下頂尖改為三瓜卡盤或彈簧夾頭。采用這種裝夾方式，夾具結(jié)構(gòu)簡單，裝夾方便，但是比 較容易使軸頸表面受到破壞，所以使用時常留出一定的 加工余量或是外加銅片，避免裝夾

30、時造成的損壞。7.5齒輪零件的加工實踐加工如圖7-19所示齒輪，材料為 40Cr，精度為6- 5-5MP，大批量生產(chǎn)。7.5.1確定加工方案、選擇加工設(shè)備及工裝設(shè)備1技術(shù)要求(1 )精度分析第I公差組為6級精度，檢測項目齒距累積誤差 Fp,其公差值Fp=0.063mm ;第 公差組為5級精度，檢測項目齒形誤差 ff和基節(jié)偏差 fpb，公差值ff=0.007mm，基節(jié) 極限偏差士 fpb=± 0.0065mm;第川公差組為 5級精度，檢測項目齒向誤差 FB,公差值 FB =0.007mm ;公法線長度 Wk= 80.58 mm ,跨測齒數(shù) k=8 ;齒厚上偏差代號 M , M=0.14

31、mm ;齒厚下偏差代號 P, P= 0.224mm。(2 )齒坯基準(zhǔn)面精度齒輪內(nèi)孔85mm的精度為IT6 ;兩端面對內(nèi)孔軸線的端面圓跳動分別為0.014和0.020mm。(3) 表面粗糙度基準(zhǔn)孔的表面粗糙度為Ra 0.8 g，兩端面的表面粗糙度為Ra 1.6呵，齒輪工作面的表面粗糙度為 Ra 0.8 pm，齒頂圓柱面的表面粗糙度為Ra 3.2 口。2.確定加工方案、選擇加工設(shè)備及工裝設(shè)備齒坯加工方案的選擇主要與齒輪的材質(zhì)、熱處理、齒輪結(jié)構(gòu)、精度要求、生產(chǎn)批量 和生產(chǎn)環(huán)境等因素有關(guān)。齒輪加工可分兩大部分：輪體部分和齒圈部分。輪體一般采用 普通車床加工，齒輪的精度要求高，應(yīng)采用磨床進(jìn)行精加工；根據(jù)

32、齒輪的精度等級，并 考慮生產(chǎn)批量較大，鍵槽采用拉削方法加工，齒圈部分采用滾齒機(jī)進(jìn)行滾齒加工，由于 齒面表面粗糙度為Ra0.8 pm，選用磨齒機(jī)對齒面進(jìn)行精加工。齒輪加工工藝過程一般包括以下內(nèi)容：毛坯制造-毛坯熱處理-齒坯加工-齒形加工-齒圈熱處理-齒輪定位面 精加工齒形精加工。y A.C14 41一幻*0.吒氐丁7Ei3弓Z63fl20*5沖80.58.k8師1站Ft：.007Kf0.007.063圖7-19齒輪零件圖7.5.2劃分加工階段齒輪加工工序大致可劃分為以下幾個階段：（1 ）齒輪毛坯的形成：由于生產(chǎn)批量較大，為提高生產(chǎn)率，采用鍛件作為毛坯。（2）粗加工：主要切除較多的余量。（3）半精

33、加工：車、滾、插齒面，為精加工作好準(zhǔn)備。（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，最終達(dá)到精度要求。7.5.3制訂加工工藝過程1.選擇定位基準(zhǔn)齒輪加工時，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)符合基準(zhǔn)重合的原則，盡可能選擇與裝配基準(zhǔn)、測 量基準(zhǔn)一致，同時在齒輪加工的整個過程中（如滾齒、剃齒、珩齒加工等 ）應(yīng)選用同一定位基準(zhǔn)，以保持基準(zhǔn)統(tǒng)一。在齒輪精度較高，生產(chǎn)批量大，因此，選用內(nèi)孔和端面定位的形式，選擇既是設(shè)計 基準(zhǔn)又是測量和裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又能使齒形 加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一，只要嚴(yán)格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需要找正。故采 用芯軸定位

34、生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。2熱處理工序安排為了消除毛坯鍛造和粗加工中造成的殘余應(yīng)力，改善齒輪材料的內(nèi)部金相組織，提 高切削加工性能，在齒輪毛坯加工前后（鑄件或鍛件安排在粗加工前，棒料則安排在粗 加工后）安排預(yù)先熱處理，通常進(jìn)行正火、調(diào)質(zhì)處理。為了提高齒輪齒面的硬度，增加齒輪的承載能力和耐磨性，常采用齒面熱處理的形 式來達(dá)到目的。一般有齒面滲碳淬火，高頻淬火，滲碳、滲氮或碳氮共滲。3加工工序安排加工順序的安排同樣要遵循：先粗后精、先主后次等原則。輪齒的粗、精加工都安 排在齒圈的半、精加工之后，以提高輪齒的加工精度。轂上的鍵槽一般有較高的精度，對其所進(jìn)行的加工應(yīng)安排在齒圈熱處理之后，以減 少熱

35、處理產(chǎn)生的變形影響其精度要求。該齒輪的加工工藝路線為：毛坯熱處理齒坯粗、半精加工齒形加工齒圈熱處 理齒輪定位面精加工齒形精加工。4確定工序尺寸粗車時，外圓及各段尺寸按圖紙加工尺寸均留余量2mm ;0.035半精車時，內(nèi)孔加工至 .0 mm ,總長及A面留余量0.2mm，其余加工至圖樣 尺寸。滾齒時，齒面，留磨齒余量 0.20.3mm。磨削加工：端面磨至圖紙規(guī)定尺寸。拉削加工：拉削鍵槽至圖紙規(guī)定尺寸。磨齒加工：磨削輪齒至圖紙規(guī)定尺寸。5. 選擇加工設(shè)備外圓加工設(shè)備：普通車床 CA6140磨削加工設(shè)備：萬能外圓磨床 MW1420 輪齒加工設(shè)備：滾齒機(jī) YC3180、磨齒機(jī) 鍵槽加工設(shè)備：拉床6.

36、填寫工藝過程卡片7-6所示:根據(jù)分析最終擬定齒輪加工工藝過程表表7-6高精度齒輪工序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)加工機(jī)床0備料1鍛自由鍛毛坯空氣錘2熱處理正火3車粗車全部加工表面，均留余量 2mm外圓、端面臥式車床4車精車內(nèi)孔至84.8 t035 mm總長及A面留余量0.2mm,其余加工至圖樣尺寸外圓、端面臥式車床5滾齒滾制齒面，留磨齒余量0.2 0.3mm,表面粗糙度達(dá)Ra1.6 Mm內(nèi)孔、端面A滾齒機(jī)6鉗齒端面倒角，并去毛剌7熱處理齒部高頻淬火，5258HRC8磨靠磨大端面A內(nèi)孔外圓磨床9磨磨端面B,總長至尺寸大端面A平面磨床10拉拉鍵槽到尺寸大端面A,內(nèi)孔拉床11磨磨內(nèi)孔85 g022 mm至要求，加工前找正內(nèi)孔及大端面（允差 0.01mm）內(nèi)孔、大端面A內(nèi)圓磨床12磨齒磨齒至圖樣規(guī)定尺寸內(nèi)孔、大端面A磨齒機(jī)13鉗去毛剌14檢驗按圖樣的規(guī)定要求檢查7.5拓展知識一齒形精度檢測方法1公法線千分尺如圖7-20 (a)所示，公法線千分尺是一種計量器具，用