齒輪加工工藝講座

1、齒輪加工工藝講座齒輪加工工藝講座講課人：蘇孟順講課人：蘇孟順 我廠主要齒輪分類我廠主要齒輪分類普通齒輪工藝介紹普通齒輪工藝介紹概概 述述我廠齒輪加工典型工藝我廠齒輪加工典型工藝目錄目錄齒輪精加工的新方法齒輪精加工的新方法1、概述、概述 大家知道齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機大家知道齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機械傳動，是傳遞機器動力和運動的一種形式，是機械械傳動，是傳遞機器動力和運動的一種形式，是機械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。它與其他傳動形式（像鏈傳產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。它與其他傳動形式（像鏈傳動、帶傳動、液壓傳動等）機械傳動相比，具有功率動、帶傳動、液壓傳動等）機械傳動相比，具有功率范圍

2、大，傳動效率高，圓周速度高，傳動準(zhǔn)確，使用范圍大，傳動效率高，圓周速度高，傳動準(zhǔn)確，使用壽命長，結(jié)構(gòu)尺寸小等特點。因此，它已成為許多機壽命長，結(jié)構(gòu)尺寸小等特點。因此，它已成為許多機械產(chǎn)品不可缺少的傳動部件，也是機器中所占比重最械產(chǎn)品不可缺少的傳動部件，也是機器中所占比重最大的傳動形式。大的傳動形式。 齒輪傳動在我國的發(fā)展是從漸開線齒廓起步的，齒輪傳動在我國的發(fā)展是從漸開線齒廓起步的，漸開線齒輪在技術(shù)上最成熟，應(yīng)用最具備條件，使用漸開線齒輪在技術(shù)上最成熟，應(yīng)用最具備條件，使用的也最廣泛，在機械設(shè)計中占有主導(dǎo)地位，由于齒輪的也最廣泛，在機械設(shè)計中占有主導(dǎo)地位，由于齒輪的設(shè)計與制造水平將直接影響到機

3、械產(chǎn)品的性能和質(zhì)的設(shè)計與制造水平將直接影響到機械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，因此，齒輪在工業(yè)發(fā)展中的地位一直比較突出，量，因此，齒輪在工業(yè)發(fā)展中的地位一直比較突出，被公認(rèn)為是工業(yè)化的一種象征。被公認(rèn)為是工業(yè)化的一種象征。概 述 我廠設(shè)計制造齒輪部件已有近我廠設(shè)計制造齒輪部件已有近40年的歷史，隨著技年的歷史，隨著技術(shù)的更新，齒輪制造水平在不斷的改善和提高。各種規(guī)術(shù)的更新，齒輪制造水平在不斷的改善和提高。各種規(guī)格也在不斷擴大，齒輪的制造精度也由原來的格也在不斷擴大，齒輪的制造精度也由原來的8級提高到級提高到5-6級，多項指標(biāo)和總成綜合質(zhì)量的測試，均達到了國內(nèi)級，多項指標(biāo)和總成綜合質(zhì)量的測試，均達到了國內(nèi)先

4、進水平，齒輪設(shè)計和制造已成為我廠的主業(yè)配套，其先進水平，齒輪設(shè)計和制造已成為我廠的主業(yè)配套，其模數(shù)可以從模數(shù)可以從0.5mm到到24mm，齒廓有漸開線、雙圓弧和，齒廓有漸開線、雙圓弧和鼓形齒多種形式，能制造直齒、斜齒、標(biāo)準(zhǔn)齒輪、雙圓鼓形齒多種形式，能制造直齒、斜齒、標(biāo)準(zhǔn)齒輪、雙圓弧人字齒輪，準(zhǔn)雙曲面和正交螺旋錐齒輪、直齒錐齒輪弧人字齒輪，準(zhǔn)雙曲面和正交螺旋錐齒輪、直齒錐齒輪等多品種并擁有各種齒輪加工設(shè)備以及近千種齒輪刀具，等多品種并擁有各種齒輪加工設(shè)備以及近千種齒輪刀具，形成了一個較完整的齒輪制造基地。形成了一個較完整的齒輪制造基地。2、我廠主要齒輪分類、我廠主要齒輪分類我廠主要齒輪分類 我廠

5、在齒輪設(shè)計和制造上，主要是圍繞石油鉆采、固我廠在齒輪設(shè)計和制造上，主要是圍繞石油鉆采、固壓設(shè)備機械傳動的需要，大致可分為以下三大類：壓設(shè)備機械傳動的需要，大致可分為以下三大類： 第一類、漸開線齒形第一類、漸開線齒形 齒面硬度為齒面硬度為HRC58-62的硬質(zhì)的硬質(zhì)齒面?zhèn)鲃?，其材料為低碳合金鋼，齒面最終由齒面?zhèn)鲃?，其材料為低碳合金鋼，齒面最終由“硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金滾刀刮削滾刀刮削”和和“齒面磨削齒面磨削”來完成，這種硬齒面?zhèn)鲃又饕獊硗瓿?，這種硬齒面?zhèn)鲃又饕糜谛蘧畽C各齒輪傳動箱機構(gòu)，像壓裂泵的較大的齒輪材用于修井機各齒輪傳動箱機構(gòu)，像壓裂泵的較大的齒輪材料選用中碳合金鋼，齒坯調(diào)質(zhì)滾齒后，經(jīng)熱處理對

6、齒面氮料選用中碳合金鋼，齒坯調(diào)質(zhì)滾齒后，經(jīng)熱處理對齒面氮化處理提高齒面硬度；化處理提高齒面硬度； 我廠主要齒輪分類 第二類、雙圓弧人字齒形第二類、雙圓弧人字齒形 齒面硬度為齒面硬度為HRC28-32的的軟齒面?zhèn)鲃?，其材料為中碳合金鋼，齒坯經(jīng)調(diào)質(zhì)直接滾齒軟齒面?zhèn)鲃?，其材料為中碳合金鋼，齒坯經(jīng)調(diào)質(zhì)直接滾齒成。這種人字齒輪傳動制造工藝比較嚴(yán)格對，對齒形誤差成。這種人字齒輪傳動制造工藝比較嚴(yán)格對，對齒形誤差精度和左右對稱精度要求都比較高。由于齒形精度主要取精度和左右對稱精度要求都比較高。由于齒形精度主要取決于滾刀的精度，因此，雙圓弧齒輪滾刀的制造成本也特決于滾刀的精度，因此，雙圓弧齒輪滾刀的制造成本也

7、特別高。此種雙圓弧人字齒輪傳動由于運動平穩(wěn)，噪聲低，別高。此種雙圓弧人字齒輪傳動由于運動平穩(wěn)，噪聲低，傳遞精度高，而被長期用在各種壓裂泵動力端傳動，比如傳遞精度高，而被長期用在各種壓裂泵動力端傳動，比如180泵，泵，DS泵等。泵等。 我廠主要齒輪分類 第三類、格里森制，準(zhǔn)雙曲面和正交螺旋錐齒輪。第三類、格里森制，準(zhǔn)雙曲面和正交螺旋錐齒輪。該類齒輪材料選用低碳合金鋼（也有選用中碳合金鋼，該類齒輪材料選用低碳合金鋼（也有選用中碳合金鋼，齒面氮化處理）齒面硬度齒面氮化處理）齒面硬度HRC58-62,屬硬齒面?zhèn)鲃?，工屬硬齒面?zhèn)鲃樱に嚿蠟榱藴p少最終熱處理的變形，在齒坯粗加工后，再藝上為了減少最終熱處理

8、的變形，在齒坯粗加工后，再經(jīng)熱處理進行時效處理，齒形是在美國格里森銑齒機床經(jīng)熱處理進行時效處理，齒形是在美國格里森銑齒機床上，用上，用“全過程切齒加工法全過程切齒加工法”完成，在其他錐齒輪銑齒完成，在其他錐齒輪銑齒機床選用其他切齒法或錐齒輪拉齒機床也可完成齒形制機床選用其他切齒法或錐齒輪拉齒機床也可完成齒形制作。作。3、普通齒輪加工工藝介紹、普通齒輪加工工藝介紹 齒輪制造工藝方案，主要是依據(jù)不同類型的齒廓齒輪制造工藝方案，主要是依據(jù)不同類型的齒廓形狀、齒面硬度結(jié)構(gòu)形式、精度與生產(chǎn)條件來確定形狀、齒面硬度結(jié)構(gòu)形式、精度與生產(chǎn)條件來確定的。一般來說包括以下的。一般來說包括以下5個階段：個階段：材料

9、準(zhǔn)備材料準(zhǔn)備齒坯加工齒坯加工齒形加工齒形加工齒面熱處理齒面熱處理齒面加工齒面加工普通齒輪工藝介紹具體工藝主要內(nèi)容如下：具體工藝主要內(nèi)容如下： 普通齒輪工藝介紹齒形加工主要方法齒形加工主要方法 普通齒輪工藝介紹其他加工其他加工齒形熱處理主要方法齒形熱處理主要方法 普通齒輪工藝介紹齒形精加工主要方法齒形精加工主要方法 根據(jù)我廠齒輪制造的實際結(jié)構(gòu)和精度，要求其加工根據(jù)我廠齒輪制造的實際結(jié)構(gòu)和精度，要求其加工工藝如下：工藝如下： 我廠常用的帶有內(nèi)花鍵定位的盤狀齒輪材料常選用我廠常用的帶有內(nèi)花鍵定位的盤狀齒輪材料常選用20CrMoTi，滲碳層，滲碳層1.8-2.2mm，齒面硬度為，齒面硬度為HRC58-

10、62 ，在確定具體加工工藝內(nèi)容時，著重考慮，在確定具體加工工藝內(nèi)容時，著重考慮確定兩項精度：確定兩項精度： 1、是齒輪各部分對中心軸線的形狀精度；、是齒輪各部分對中心軸線的形狀精度； 2、必須消除經(jīng)熱處理滲碳淬火后的熱變形，對齒、必須消除經(jīng)熱處理滲碳淬火后的熱變形，對齒4、我廠齒輪加工典型工藝、我廠齒輪加工典型工藝輪精度的影響。在確定工藝基準(zhǔn)時，首先應(yīng)該選定內(nèi)輪精度的影響。在確定工藝基準(zhǔn)時，首先應(yīng)該選定內(nèi)花鍵的花鍵的大徑尺寸為加工工藝基準(zhǔn)大徑尺寸為加工工藝基準(zhǔn)，這是因為內(nèi)花鍵的，這是因為內(nèi)花鍵的加工，都是花鍵拉刀拉制而成的，而拉刀的外徑尺寸加工，都是花鍵拉刀拉制而成的，而拉刀的外徑尺寸精度比較

11、高，拉出的花鍵大徑尺寸比較穩(wěn)定和可靠，精度比較高，拉出的花鍵大徑尺寸比較穩(wěn)定和可靠，完全可以作為齒坯加工的工藝基準(zhǔn)，無論是矩形花鍵完全可以作為齒坯加工的工藝基準(zhǔn)，無論是矩形花鍵孔或是漸開線花鍵孔卻是一樣，如后圖所示：孔或是漸開線花鍵孔卻是一樣，如后圖所示： 我廠齒輪加工典型工藝 我廠齒輪加工典型工藝v漸開線花鍵示意圖 我廠齒輪加工典型工藝v矩形花鍵示意圖Dd 我廠齒輪加工典型工藝下面講講這種齒輪的具體加工工藝：下面講講這種齒輪的具體加工工藝： 齒輪全圖齒輪全圖 我廠齒輪加工典型工藝毛坯毛坯 鍛造成形鍛造成形熱處理熱處理 正火處理正火處理粗車粗車 1、內(nèi)孔尺寸一般設(shè)計為裝配基準(zhǔn)，在設(shè)定、內(nèi)孔尺寸

12、一般設(shè)計為裝配基準(zhǔn)，在設(shè)定內(nèi)孔粗車尺寸時一般是按花鍵拉刀的前導(dǎo)向尺寸確定內(nèi)孔粗車尺寸時一般是按花鍵拉刀的前導(dǎo)向尺寸確定（比圖紙設(shè)計尺寸減小（比圖紙設(shè)計尺寸減小0.5-0.6mm，做為熱處理后，做為熱處理后的精磨余量）的精磨余量） 2、選用拉床定位的端面時應(yīng)盡量選用大端面，、選用拉床定位的端面時應(yīng)盡量選用大端面，而且要求同內(nèi)孔一次裝夾車成，保證其垂直精度。而且要求同內(nèi)孔一次裝夾車成，保證其垂直精度。 3、齒坯的其余部分可在粗車加工時留有一定、齒坯的其余部分可在粗車加工時留有一定的精車余量的精車余量拉花鍵拉花鍵 拉內(nèi)花鍵用大端面和內(nèi)孔定位拉制拉內(nèi)花鍵用大端面和內(nèi)孔定位拉制精車精車 1、選用內(nèi)花鍵的

13、大徑尺寸、選用內(nèi)花鍵的大徑尺寸D定位，定位， 2、用車工專用、用車工專用“花鍵微錐芯軸一次定位加花鍵微錐芯軸一次定位加工工”在工件調(diào)頭加工時，可隨芯軸一起整體調(diào)頭加工在工件調(diào)頭加工時，可隨芯軸一起整體調(diào)頭加工完成后，再拆卸工件。完成后，再拆卸工件。 我廠齒輪加工典型工藝花鍵芯軸花鍵芯軸 我廠齒輪加工典型工藝車工用微錐花鍵芯軸，實際上是一個圓柱微錐芯軸，因為在車工用微錐花鍵芯軸，實際上是一個圓柱微錐芯軸，因為在設(shè)計芯軸時，已把花鍵的鍵寬和小徑尺寸減小了設(shè)計芯軸時，已把花鍵的鍵寬和小徑尺寸減小了0.5-0.7mm（漸開線花鍵的齒厚減小（漸開線花鍵的齒厚減小0.5）使花鍵芯軸完全靠外徑和微錐）使花鍵

14、芯軸完全靠外徑和微錐來定位鎖緊齒坯的，這樣主要是為了排除多點接觸對精度的來定位鎖緊齒坯的，這樣主要是為了排除多點接觸對精度的干涉干涉滾齒滾齒 滾齒的定位仍使用花鍵大徑和大端面為工滾齒的定位仍使用花鍵大徑和大端面為工藝基準(zhǔn)齒厚為粗切加工，磨削余量可按后表選擇藝基準(zhǔn)齒厚為粗切加工，磨削余量可按后表選擇 我廠齒輪加工典型工藝磨削余量表磨削余量表鉗鉗 輪幅鉆孔輪幅鉆孔 齒廓倒角，一般是指齒高的兩端和沿齒長齒廓倒角，一般是指齒高的兩端和沿齒長的齒頂?shù)凝X頂245倒鈍倒鈍齒輪精度被被 磨磨 削削 齒齒 輪輪 直直 徑徑80以下80-120120-200200-320320-5002.50.10-0.180.

15、18-0.220.19-0.280.25-0.352.5-50.15-0.240.22-0.300.28-0.380.35-0.500.45-0.605-100.30-0.440.38-0.340.50-0.660.60-0.85 我廠齒輪加工典型工藝熱處理熱處理 按熱處理工藝滲碳淬火按熱處理工藝滲碳淬火 磨磨 1、由于齒輪在滲碳淬火的熱處理過程中會、由于齒輪在滲碳淬火的熱處理過程中會產(chǎn)生熱變形，變形量大小不一，變形位置一般在孔產(chǎn)生熱變形，變形量大小不一，變形位置一般在孔的收縮或漲大和盤狀的翹曲變形。的收縮或漲大和盤狀的翹曲變形。 2、為了消除熱變形，對齒輪各部加工的影、為了消除熱變形，對齒輪

16、各部加工的影響可按下列方法消除：響可按下列方法消除： a、仍以內(nèi)花鍵大徑為定位基準(zhǔn)，上花鍵芯軸，對齒輪的外、仍以內(nèi)花鍵大徑為定位基準(zhǔn)，上花鍵芯軸，對齒輪的外徑和大端面一次裝夾后，磨光，（磨去的，便是變形量）因徑和大端面一次裝夾后，磨光，（磨去的，便是變形量）因為這是微量磨削，一般是不會造成尺寸變化的，這樣，可以為這是微量磨削，一般是不會造成尺寸變化的，這樣，可以在工藝上保證兩個精度，即齒節(jié)圓對內(nèi)花鍵的同軸度和齒端在工藝上保證兩個精度，即齒節(jié)圓對內(nèi)花鍵的同軸度和齒端面對內(nèi)花鍵的垂直度面對內(nèi)花鍵的垂直度 。 我廠齒輪加工典型工藝b、在內(nèi)圓磨床上，將齒輪的大外圓和大端面的跳動同時、在內(nèi)圓磨床上，將齒

17、輪的大外圓和大端面的跳動同時校正在校正在0.03mm以內(nèi)，把花鍵內(nèi)孔磨成。以內(nèi)，把花鍵內(nèi)孔磨成。 c、在以內(nèi)孔和大端面定位磨齒面為成品尺寸。、在以內(nèi)孔和大端面定位磨齒面為成品尺寸。以上三步的做法主要為了保證齒輪各部位對內(nèi)花鍵的形位精以上三步的做法主要為了保證齒輪各部位對內(nèi)花鍵的形位精度，避免由于熱處理變形而造成的內(nèi)花鍵大徑和小徑的偏心，度，避免由于熱處理變形而造成的內(nèi)花鍵大徑和小徑的偏心，而影響裝配。而影響裝配。 成品包裝成品包裝 齒輪的加工是這樣，同類零件，凡有內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的，齒輪的加工是這樣，同類零件，凡有內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的，都可以按照此工藝加工，例如：修井機各種聯(lián)接法蘭，都可以按照此工藝加工，例

18、如：修井機各種聯(lián)接法蘭，內(nèi)孔有矩形和漸開線花鍵的，全都可以在半精車后拉內(nèi)內(nèi)孔有矩形和漸開線花鍵的，全都可以在半精車后拉內(nèi)花鍵，在上花鍵微錐芯軸一次裝夾精車完成?；ㄦI，在上花鍵微錐芯軸一次裝夾精車完成。 我廠齒輪加工典型工藝實例：實例：連接法蘭，連接法蘭，材料材料45 ，調(diào)質(zhì)硬度調(diào)質(zhì)硬度HRC28-32 ，內(nèi)孔，內(nèi)孔為漸開線花為漸開線花鍵，其示意鍵，其示意圖如右所示：圖如右所示： 我廠齒輪加工典型工藝 我廠齒輪加工典型工藝5、齒輪精加工的新方法、齒輪精加工的新方法 齒輪精加工的新方法 最后向大家簡單介紹一種齒輪精加工方法最后向大家簡單介紹一種齒輪精加工方法硬硬齒面刮削法。齒面刮削法。 隨著科學(xué)技

19、術(shù)進步和技術(shù)改造的不斷深入，齒輪隨著科學(xué)技術(shù)進步和技術(shù)改造的不斷深入，齒輪加工有了長足的發(fā)展，像硬齒面的加工，原來只是經(jīng)加工有了長足的發(fā)展，像硬齒面的加工，原來只是經(jīng)過齒面磨削加工完成的，由于磨齒加工效率太低，加過齒面磨削加工完成的，由于磨齒加工效率太低，加工成本過高，尤其對一些大直徑，大模數(shù)的齒輪在加工成本過高，尤其對一些大直徑，大模數(shù)的齒輪在加工上難度更大，從工上難度更大，從90年代開始推廣的年代開始推廣的“硬齒面滾齒硬齒面滾齒”工藝，很快在機械加工行業(yè)中興盛起來。這種工藝，工藝，很快在機械加工行業(yè)中興盛起來。這種工藝，是采用一種特殊的硬質(zhì)合金滾刀，滲碳淬火后齒面硬是采用一種特殊的硬質(zhì)合金

20、滾刀，滲碳淬火后齒面硬度為度為HRC58-62的齒輪齒面進行刮削，刮削精度可達的齒輪齒面進行刮削，刮削精度可達到到7級，達到齒輪的要求。它最大的特點是生產(chǎn)效率級，達到齒輪的要求。它最大的特點是生產(chǎn)效率要比磨齒高要比磨齒高5-6倍，除此以外，可對熱處理滲碳淬火倍，除此以外，可對熱處理滲碳淬火齒輪過大的變形量進行磨齒前的修刮，不僅消除了齒輪過大的變形量進行磨齒前的修刮，不僅消除了齒輪的變形量，保證了齒輪在磨齒加工中的平穩(wěn)，齒輪的變形量，保證了齒輪在磨齒加工中的平穩(wěn)，而且提高了磨削效率，保護了磨齒設(shè)備的精度。而且提高了磨削效率，保護了磨齒設(shè)備的精度。 齒輪精加工的新方法那么，刮削工藝是怎樣形成的呢？

21、那么，刮削工藝是怎樣形成的呢？請參見后圖請參見后圖 齒輪精加工的新方法 齒輪精加工的新方法 不難看出滾刀設(shè)計的特殊性，是因為硬質(zhì)合金滾不難看出滾刀設(shè)計的特殊性，是因為硬質(zhì)合金滾刀雖然有著優(yōu)異的紅硬性和耐磨性，但是抗彎強度刀雖然有著優(yōu)異的紅硬性和耐磨性，但是抗彎強度較低且韌性較差，對滾刀斷續(xù)加工的特點，其韌性較低且韌性較差，對滾刀斷續(xù)加工的特點，其韌性更顯得不足，在滾齒過程中很容易發(fā)生崩刀和打刀，更顯得不足，在滾齒過程中很容易發(fā)生崩刀和打刀，所以，只有改變滾刀切入方式，把前角設(shè)計成所以，只有改變滾刀切入方式，把前角設(shè)計成 -30大前角形成刀齒前面與切削速度方向斜交成一大前角形成刀齒前面與切削速度方向斜交成一定的角度，使?jié)L刀切削刃先從齒根部開始切入，逐定的角度，使?jié)L刀切削刃先從齒根部開始切入，逐漸向齒頂擴展，這種方法叫作斜角切入法，請看下漸向齒頂擴展，這種方法叫作