工學第5章-齒輪類零件加工工藝編制及實施課件

機械制造工藝

第5章齒輪類零件加工工藝編制及實施南通職業(yè)大學機械工程系機制教研室機械制造工藝

第5章齒輪類零件加工工藝編制及實施南通職業(yè)1圓柱齒輪零件概述。

齒形加工方法。

齒輪加工設備。

齒輪加工刀具。

齒輪檢驗。

圓柱齒輪的機械加工工藝過程及工藝分析。圓柱齒輪零件概述。

齒形加工方法。

齒輪加工設備。

齒輪加工2具有圓柱齒輪零件工藝性分析能力。

掌握圓柱齒輪零件毛坯的選擇方法。

具有編制簡單圓柱齒輪機械加工工藝過程卡的能力。

具有編制簡單圓柱齒輪零件機械加工工序卡的能力。

初步具備較復雜圓柱齒輪零件的工藝路線編寫能力。具有圓柱齒輪零件工藝性分析能力。

掌握圓柱齒輪零件毛坯的選擇35.1工作場景導入

如圖5-1所示為8E160C-J主動齒輪零件圖,現(xiàn)為中小批量生產(chǎn)。

任務要求：編制主動齒輪的機械加工工藝過程卡、機械加工工序卡。5.1工作場景導入如圖5-1所示為8E164圖5.18E160C-J主動齒輪零件圖圖5.18E160C-J主動齒輪零件圖55.2概述5.2.1

圓柱齒輪的功用和結構特點圖5.2圓柱齒輪的結構形式5.2概述5.2.1圓柱齒輪的功用和結構特點圖5.26傳動的準確性。要求齒輪在一轉中，轉角誤差的最大值不能超過一定的限度。工作平穩(wěn)性。要求齒輪傳動平穩(wěn)，無沖擊、振動和噪聲小，這就需要限制齒輪在轉過一個齒形角的轉角誤差。載荷均勻性。要求齒輪工作時，齒面接觸要均勻。齒側間隙。其作用是儲存潤滑油，使齒面工作時減少磨損；同時可以補償熱變形、彈性變形、加工誤差和安裝誤差等因素引起的齒側間隙減小，防止卡死。5.2.2齒輪傳動的精度要求

傳動的準確性。要求齒輪在一轉中，轉角誤差的最大值不能超過一定7材料：中碳結構鋼、中碳合金結構鋼、滲碳鋼(如45鋼、40Cr、20C等)；鑄鐵及其他非金屬材料。毛坯：對于鋼質齒輪，可采用扎制棒料、鍛造毛坯（自由鍛造、模鍛）、鑄鋼毛坯。鑄鋼齒輪加工前應先經(jīng)過正火處理，消除內(nèi)應力和硬度的不均勻性，以改善加工性能。5.2.3常用齒輪的材料和毛坯

材料：中碳結構鋼、中碳合金結構鋼、滲碳鋼(如455.2.38

齒輪加工的關鍵是齒形加工。按照加工原理，齒形加工可以分為成形法和展成法。1.成形法5.3齒形加工方法

直齒圓柱齒輪的成形銑削齒輪加工的關鍵是齒形加工。按照加工原理，5.3齒91.成形法

常用的成形齒輪刀具有盤形銑刀和指狀銑刀。后者適用于加工大模數(shù)的直齒、斜齒齒輪，特別是人字齒輪。成形法一般用于單件小批量生產(chǎn)中，加工精度為9～12級，齒面粗糙度Ra為6.3～3.2μm的直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪。5.3齒形加工方法

盤形齒輪銑刀刀號刀號12345678加工齒數(shù)范圍12～1314～1617～2021～2526～3435～5455～134135以上1.成形法5.3齒形加工方法盤形齒輪銑刀刀號刀號12102.展成法展成法是利用一對齒輪嚙合或齒輪與齒條嚙合原理，使其中一個作為刀具，在嚙合過程中加工齒面的方法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。5.3齒形加工方法

2.展成法5.3齒形加工方法111、插齒的運動插齒就是用插齒刀在插齒機上加工齒輪的齒形。5.3.1插齒

插齒的運動

1、插齒的運動5.3.1插齒插齒的運動122.插齒的加工循環(huán)開動插齒機后，插齒刀作上、下切削運動，同時以n0轉動。工件以nω轉動，刀具還可以向工件作徑向進給運動，當切至全齒深時，徑向進給自動停止，而刀具、工件繼續(xù)轉動。當工件再轉動一周時，則切完所有齒的全部齒形，工件自動退出并停車，完成插削一個齒形的工作循環(huán)。5.3.1插齒

2.插齒的加工循環(huán)5.3.1插齒131.滾齒的運動5.3.2滾齒

滾齒運動

1.滾齒的運動5.3.2滾齒滾齒運動141.滾齒的運動滾切直齒圓柱齒輪時，為了使?jié)L刀螺旋線的方向與被切齒輪的齒向一致，也就是使?jié)L刀螺旋線法向齒距，與齒輪分度圓上的齒距相等，故滾刀必須扳轉一個角(滾刀螺旋線升角)。如使用右旋滾刀，被切齒輪轉向為逆時針方向；若用左旋滾刀，則被切齒輪轉向為順時針方向。5.3.2滾齒

1.滾齒的運動5.3.2滾齒152.滾切斜齒圓柱齒輪

5.3.2滾齒

滾切直齒、斜齒圓柱齒輪滾刀刀架的調(diào)整

2.滾切斜齒圓柱齒輪5.3.2滾齒滾切直齒、斜齒圓163.滾切蝸輪5.3.2滾齒

滾切蝸輪的運動

3.滾切蝸輪5.3.2滾齒滾切蝸輪的運動171、剃齒剃齒是利用一對交錯軸斜齒輪嚙合的原理在剃齒機上進行的。剃齒一般可達到6～7級精度，齒面表面粗糙度Ra為0.8～0.4μm，剃齒的生產(chǎn)率高，在成批生產(chǎn)中主要用于滾(或插)齒預加工后，淬火前的精加工。5.3.3齒形的精加工1、剃齒5.3.3齒形的精加工18盤形剃齒刀實質上是一個高精度的斜齒輪，每個齒的齒側沿漸開線方向開槽以形成刀刃。加工時工件裝在工作臺上的頂尖間，由裝在機床主軸上的剃齒刀帶動工件自由轉動。

5.3.3齒形的精加工

剃齒刀剃齒刀刀齒

盤形剃齒刀實質上是一個高精度的斜齒輪，每5.3192.珩齒珩齒原理和運動與剃齒相同，主要區(qū)別就是刀具不同，以及珩磨輪的轉速比剃齒刀高。珩齒主要用來切除熱處理后齒面上的氧化皮及毛刺。其加工精度取決于前工序的加工精度和熱處理的變形量。一般能加工6～7級精度齒輪，輪齒表面粗糙度Ra0.8～0.4μm。珩齒的生產(chǎn)率高，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛的應用。5.3.3齒形的精加工2.珩齒5.3.3齒形的精加工203.磨齒磨齒是目前齒形精加工中加工精度最高的方法，對磨齒前的加工誤差及熱處理變形有較強的修正能力。加工精度可達3～6級，輪齒表面粗糙度Ra0.8～0.2μm。但加工成本高，生產(chǎn)率較低，多用于齒形淬硬后的光整加工。5.3.3齒形的精加工3.磨齒5.3.3齒形的精加工215.3.3齒形的精加工展成磨齒方法

5.3.3齒形的精加工展成磨齒方法225.3.4齒形加工方法選擇常用的齒形加工方法加工方法加工原理加工質量生產(chǎn)率設

備應用范圍精度等級齒面粗糙度Ra/μm銑齒成形法96.3～3.2較插齒、滾齒低普通銑床單件修配生產(chǎn)中，加工低精度外圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪拉齒成形法71.6～0.4高拉床大批量生產(chǎn)7級精度的內(nèi)齒輪，因外齒輪拉刀制造甚為復雜，故少用插齒展成法8～73.2～1.6一般較滾齒低插齒機單件成批生產(chǎn)中，加工中等質量的內(nèi)外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪滾齒展成法8～73.2～1.6較高滾齒機單件和成批生產(chǎn)中，加工中等質量的外圓柱齒輪、蝸輪剃齒展成法7～60.8～0.4高剃齒機精加工未淬火的圓柱齒輪珩齒展成法7～60.8～0.4很高珩齒機光整加工已淬火的圓柱齒輪，適用于成批和大量生產(chǎn)磨齒成形法展成法6～30.8～0.2成形法高于展成法磨齒機精加工已淬火的圓柱齒輪5.3.4齒形加工方法選擇常用的齒形加工方法加工加工加工23齒輪加工設備是加工齒輪齒面的機床。齒輪加工機床按加工對象的不同，分為圓柱齒輪加工機床和錐齒輪加工機床兩大類。圓柱齒輪加工機床主要有滾齒機、插齒機、車齒機等；錐齒輪加工機床有加工直齒錐齒輪的刨齒機、銑齒機、拉齒機和加工弧齒錐齒輪的銑齒機；用于精加工齒輪齒面的有研齒機、剃齒機、珩齒機和磨齒機等。5.4齒輪加工設備

齒輪加工設備是加工齒輪齒面的機床。齒輪加工機床按加工對象的不241.滾齒原理滾齒加工是根據(jù)展成法原理加工齒輪的。滾齒的過程相當于一對交錯螺旋齒輪副嚙合滾動的過程。5.4.1滾齒機滾齒原理1—滾刀；2—工件1.滾齒原理5.4.1滾齒機滾齒原理252.滾切直齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理

2.滾切直齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切直齒圓柱齒輪的263.滾切斜齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖

3.滾切斜齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切斜齒圓柱齒輪的274、Y3150E型滾齒機

Y3150E型滾齒機為中型滾齒機，能加工直齒、斜齒圓柱齒輪。5.4.1滾齒機Y3150E型滾齒機1—床身；2—立柱；3—刀架溜板；4—刀桿；5—刀架體；

6—支架；7—心軸；8—后立柱；9—工作臺；10—床鞍4、Y3150E型滾齒機5.4.1滾齒機Y3150E型285.4.1滾齒機Y3150E型滾齒機傳動系統(tǒng)5.4.1滾齒機Y3150E型滾齒機傳動系統(tǒng)29插齒機也是一種常見的齒輪加工機床，主要用于加工直齒圓柱齒輪，增加特殊的附件后也可以加工斜齒圓柱齒輪。對滾齒機無法加工的內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪，使用插齒機加工尤為適宜。插齒的原理相當于一對圓柱齒輪相嚙合，其中一個假想的齒輪是工件，另一個齒輪轉化為磨有前角、后角而形成切削刃的刀具——插齒刀。5.4.2插齒機插齒機也是一種常見的齒輪加工機床，主要用于加工直齒圓柱齒輪，305.4.2插齒機插齒原理及所需運動

5.4.2插齒機插齒原理及所需運動31磨齒機加工齒輪齒面的方式是用砂輪磨削，主要用于加工已淬硬的齒輪，但對模數(shù)較小的某些齒輪，可以直接在齒坯上磨出輪齒。磨齒機的加工精度可達6級以上，屬于精加工機床。按齒形的形成原理，磨齒也分為成形法及展成法兩種。

5.4.3磨齒機磨齒機加工齒輪齒面的方式是用砂輪磨削，主要用于加工已淬硬的齒321.成形法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒

1.成形法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒332.展成法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒

2.展成法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒341.齒輪刀具的類型齒輪刀具是用于切削齒輪齒形的刀具。成形法齒輪刀具。這類刀具切削刃的廓形與被切齒輪齒槽的廓形相同或相似，通常適用于加工直齒槽工件，如直齒圓柱齒輪、斜齒齒條等。

展成法齒輪刀具。這類刀具是利用齒輪的嚙合原理來加工齒輪的。常用的展成法齒輪刀具有滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等。5.5齒輪加工刀具

1.齒輪刀具的類型5.5齒輪加工刀具355.5齒輪加工刀具

成形齒輪銑刀

5.5齒輪加工刀具成形齒輪銑刀362.插齒刀插齒刀可以加工直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、塔形齒輪、人字齒輪和齒條等，是一種應用很廣泛的齒輪刀具。5.5齒輪加工刀具

插齒刀的基本工作原理

2.插齒刀5.5齒輪加工刀具插齒刀的基本工作原理37標準插齒刀的選用標準直齒插齒刀按其結構分為盤形、碗形和錐柄形3種，它們的主要規(guī)格與應用范圍如表所示。插齒刀精度分為AA、A、B這3級，分別用來加工6～8級精度的齒輪。

5.5齒輪加工刀具

標準插齒刀的選用5.5齒輪加工刀具38序

號類

型簡

圖應用范圍規(guī)

格或莫氏錐度1盤形直齒插齒刀加工普通直齒外齒輪和大直徑內(nèi)齒輪751～431.7431001～61254～81606～1088.902008～12101.602碗形直齒插齒刀加工塔形、雙聯(lián)直齒輪501～3.520751～431.7431001～81254～8

序號類型簡圖應用范圍規(guī)格或莫氏錐度1盤形直齒395.5齒輪加工刀具

5.5齒輪加工刀具403.齒輪滾刀齒輪滾刀是加工直齒和螺旋齒圓柱齒輪時常用的一種刀具。它的加工范圍很廣泛，模數(shù)從0.1～40mm的齒輪，均可使用滾刀加工。同一把齒輪滾刀可以加工模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。5.5齒輪加工刀具

3.齒輪滾刀5.5齒輪加工刀具415.5齒輪加工刀具

3.齒輪滾刀齒輪滾刀的工作原理

5.5齒輪加工刀具3.齒輪滾刀齒輪滾刀的工作原理423、齒輪滾刀5.5齒輪加工刀具

齒輪滾刀的基本蝸桿與刀刃位置1—基本蝸桿表面；2—側鏟螺旋面(側刃后面)；3—齒輪滾刀刃；

4—前面；5—鏟制頂刃后面；6—齒輪滾刀每次重磨后的位置3、齒輪滾刀5.5齒輪加工刀具齒輪滾刀的基本蝸桿與刀43齒輪滾刀的選用用于加工基準壓力角為20°的漸開線齒輪的齒輪滾刀已經(jīng)標準化了，均為阿基米德整體式滾刀，模數(shù)=l～10mm，單頭，右旋，0°前角和直槽。表中I型用于AAA級齒輪滾刀，適用于加工6級精度的齒輪；Ⅱ型用于AA、A、B、C級齒輪滾刀，分別適用于加工7～10級精度的齒輪。5.5齒輪加工刀具

齒輪滾刀的選用5.5齒輪加工刀具44選用齒輪滾刀時，應注意以下幾點。(1)齒輪滾刀的基本參數(shù)，應按被切齒輪的相同參數(shù)選取。齒輪滾刀的參數(shù)標注在其端面上。(2)齒輪滾刀的精度等級，應按被切齒輪的精度要求。(3)齒輪滾刀的旋向，應盡可能與被切齒輪的旋向相同。滾切直齒輪，一般用右旋滾刀；滾切左旋齒輪，最好選用左旋滾刀。5.5齒輪加工刀具

選用齒輪滾刀時，應注意以下幾點。5.5齒輪加工刀具451、齒輪零件的檢驗項目齒輪檢驗按其目的可分為驗收檢驗和工藝檢驗。驗收檢驗時可選用與齒輪使用條件相近的齒輪單面嚙合綜合檢驗，或選用表5-5所示的公差組中的公差，根據(jù)需要組合進行檢驗，以便按齒輪精度要求全面地評定齒輪加工質量，確定其是否合格。工藝檢驗時可采用齒形誤差、基節(jié)偏差、公法線長度變動和齒圈徑向跳動等單項檢驗項目，以分析該工序的加工誤差，評定機床—刀具—工件系統(tǒng)的精度。齒輪側隙用齒厚偏差與公法線平均長度偏差等指標來評定。5.6齒輪零件的檢驗1、齒輪零件的檢驗項目5.6齒輪零件的檢驗465.6.1齒輪零件的檢驗項目齒輪檢驗按其目的可分為驗收檢驗和工藝檢驗。驗收檢驗時可選用與齒輪使用條件相近的齒輪單面嚙合綜合檢驗，或選用表5-5所示的公差組中的公差，根據(jù)需要組合進行檢驗，以便按齒輪精度要求全面地評定齒輪加工質量，確定其是否合格。5.6齒輪類零件的檢驗5.6.1齒輪零件的檢驗項目5.6齒輪類零件的檢驗475.6齒輪類零件的檢驗5.6齒輪類零件的檢驗48漸開線圓柱齒輪(GB/T10095)檢驗要求如下。(1)必檢項目。單個齒距極限偏差、齒距累積總公差、齒廓總公差、螺旋線總公差、徑向綜合偏差、徑向跳動。(2)非必檢項目。切向綜合偏差、齒廓形狀偏差、齒廓傾斜偏差、螺旋線形狀偏差、螺旋線傾斜偏差。(3)除另有規(guī)定外，均在接近齒高中部的位置測量。(4)當測量切向綜合偏差時，產(chǎn)品齒輪在適當?shù)闹行木嘞?有一定的側隙)與測量齒輪單面嚙合，同時要加上一輕微而足夠的載荷。5.6齒輪類零件的檢驗漸開線圓柱齒輪(GB/T10095)檢驗要求如下。5.6495.6.2圓柱齒輪的檢驗方法1.切向綜合誤差和切向一齒綜合誤差齒輪單面嚙合檢查儀工作原理

1—直流微電機及減速器；2—測量蝸桿；

3—被測齒輪；4—低頻光柵頭；

5—高頻光柵頭；6—相位計5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法1.切向綜合誤差和切向一齒502.齒距累積誤差和齒距偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒距儀

用測角儀測量齒距累積誤差1—顯微鏡；2—分度盤；3—千分表杠桿2.齒距累積誤差和齒距偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法513.徑向跳動公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒圈徑向跳動的檢驗

3.徑向跳動公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒圈徑向跳524.徑向綜合誤差和徑向一齒綜合誤差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒輪雙面嚙合檢驗儀

4.徑向綜合誤差和徑向一齒綜合誤差5.6.2圓柱齒輪的535.公法線長度變動5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法公法線千分表卡規(guī)

5.公法線長度變動5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法公法線千546.基圓偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法點接觸式基圓儀

切線式基圓儀

6.基圓偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法點接觸式基圓儀557.齒廓形狀公差

5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法單盤式漸開線檢查儀

1—被檢驗齒輪；2—基圓盤；3—直尺

7.齒廓形狀公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法568.螺旋線總公差直齒圓柱齒輪一般可用滾柱嵌在兩齒間進行檢驗。斜齒齒輪的齒向誤差可用齒向檢查儀來檢驗。

5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法8.螺旋線總公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法57加工如圖所示的某圓柱齒輪。生產(chǎn)類型：小批生產(chǎn)，材料牌號：45鋼。毛坯種類：鍛件。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析加工如圖所示的某圓柱齒輪。生產(chǎn)類型：小批5.7581、圓柱齒輪的機械加工工藝過程一般可歸納為以下的工藝路線。毛坯制造—齒坯熱處理—齒坯加工—齒形加工—齒圈熱處理—齒輪定位表面精加工—齒圈精加工。常見的普通精度、成批生產(chǎn)齒輪的典型工藝方案。它采用滾齒(或插齒)、剃齒、珩齒工藝。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析1、圓柱齒輪的機械加工工藝過程5.7圓柱齒輪的機加工工595.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析605.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析612.圓柱齒輪的加工工藝過程分析1)定位基準選擇齒輪加工時的定位基準應盡可能與設計基準相一致，即要符合“基準重合”原則。對于小直徑軸齒輪，可采用兩端中心孔或錐體作為定位基準，符合“基準統(tǒng)一”原則；對于大直徑的軸齒輪，通常用軸頸和一個較大的端面組合定位，符合“基準重合”原則；帶孔齒輪則以孔和一個端面組合定位，既符合“基準重合”原則，又符合“基準統(tǒng)一”原則。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析2.圓柱齒輪的加工工藝過程分析5.7圓柱齒輪的機加工工622)齒坯加工齒形加工前的齒輪加工稱為齒坯加工。齒坯的外圓、端面或孔經(jīng)常作為齒形加工、測量和裝配的基準，所以齒坯的精度對于整個齒輪的精度有著重要的影響。(1)齒坯精度5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析2)齒坯加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工635.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析64(2)齒坯加工方案的選擇①大批大量生產(chǎn)的齒坯加工。多采用“鉆—拉—多刀車”的工藝方案：以毛坯外圓及端面定位進行鉆孔或擴孔、拉孔；以孔定位在多刀半自動車床上粗、精車外圓、端面、車槽及倒角等。②成批生產(chǎn)的齒坯加工。常采用“車—拉—車”的工藝方案：以齒坯外圓或輪轂定位，粗車外圓、端面和內(nèi)孔；以端面支承拉孔(或花鍵孔)；以孔定位精車外圓及端面等。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析(2)齒坯加工方案的選擇5.7圓柱齒輪的機加工工藝過65(2)齒坯加工方案的選擇③單件小批生產(chǎn)的齒坯加工。單件小批生產(chǎn)齒輪時，一般齒坯的孔、端面及外圓的粗、精加工都在通用車床上經(jīng)兩次裝夾完成，但必須注意將孔和基準端面的精加工在一次裝夾內(nèi)完成，以保證位置精度。

5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析(2)齒坯加工方案的選擇5.7圓柱齒輪的機加工工藝過66

3.齒形加工齒圈上的齒形加工是整個齒輪加工的核心。常用的齒形加工方案如下。(1)8級精度以下的齒輪。調(diào)質齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。對于淬硬齒輪可采用滾(插)齒—剃齒或冷擠—齒端加工—淬火—校正孔的加工方案。根據(jù)不同的熱處理方式，在淬火前齒形加工精度應提高一級以上。

5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析3.齒形加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工673.齒形加工(2)6～7級精度齒輪。對于淬硬齒面的齒輪可采用滾(插)齒—齒端加工—表面淬火—校正基準—磨齒(蝸桿砂輪磨齒)，該方案加工精度穩(wěn)定；也可采用滾(插)—剃齒或冷擠—表面淬火—校正基準—內(nèi)嚙合珩齒的加工方案，這種方案加工精度穩(wěn)定，生產(chǎn)率高。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析3.齒形加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析683.齒形加工(3)5級以上精度的齒輪。一般采用粗滾齒—精滾齒—表面淬火—校正基準—粗磨齒—精磨齒的加工方案。大批大量生產(chǎn)時也可采用粗磨齒—精磨齒—表面淬火—校正基準—磨削外珩自動線的加工方案。這種加工方案加工的齒輪精度可穩(wěn)定在5級以上，且齒面加工紋理十分錯綜復雜，噪聲極低，是品質極高的齒輪。磨齒是目前齒形加工中精度最高、表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可達3～4級。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析3.齒形加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析693.齒形加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析3.齒形加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析704.齒端加工

5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析齒端形狀

齒端倒圓

4.齒端加工5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析715.精基準的修整齒輪淬火后其孔常發(fā)生變形，孔直徑可縮小0.01～0.05mm。為確保齒形精加工質量，必須對基準孔予以修整。修整的方法一般采用磨孔或推孔。對于成批或大批大量生產(chǎn)的未淬硬的外徑定心的花鍵孔及圓柱孔齒輪，常采用推孔。對于以小徑定心的花鍵孔或已淬硬的齒輪，以磨孔為好，可穩(wěn)定地保證精度。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析5.精基準的修整5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分72機械制造工藝

第5章齒輪類零件加工工藝編制及實施南通職業(yè)大學機械工程系機制教研室機械制造工藝

第5章齒輪類零件加工工藝編制及實施南通職業(yè)73圓柱齒輪零件概述。

齒形加工方法。

齒輪加工設備。

齒輪加工刀具。

齒輪檢驗。

圓柱齒輪的機械加工工藝過程及工藝分析。圓柱齒輪零件概述。

齒形加工方法。

齒輪加工設備。

齒輪加工74具有圓柱齒輪零件工藝性分析能力。

掌握圓柱齒輪零件毛坯的選擇方法。

具有編制簡單圓柱齒輪機械加工工藝過程卡的能力。

具有編制簡單圓柱齒輪零件機械加工工序卡的能力。

初步具備較復雜圓柱齒輪零件的工藝路線編寫能力。具有圓柱齒輪零件工藝性分析能力。

掌握圓柱齒輪零件毛坯的選擇755.1工作場景導入

如圖5-1所示為8E160C-J主動齒輪零件圖,現(xiàn)為中小批量生產(chǎn)。

任務要求：編制主動齒輪的機械加工工藝過程卡、機械加工工序卡。5.1工作場景導入如圖5-1所示為8E1676圖5.18E160C-J主動齒輪零件圖圖5.18E160C-J主動齒輪零件圖775.2概述5.2.1

圓柱齒輪的功用和結構特點圖5.2圓柱齒輪的結構形式5.2概述5.2.1圓柱齒輪的功用和結構特點圖5.278傳動的準確性。要求齒輪在一轉中，轉角誤差的最大值不能超過一定的限度。工作平穩(wěn)性。要求齒輪傳動平穩(wěn)，無沖擊、振動和噪聲小，這就需要限制齒輪在轉過一個齒形角的轉角誤差。載荷均勻性。要求齒輪工作時，齒面接觸要均勻。齒側間隙。其作用是儲存潤滑油，使齒面工作時減少磨損；同時可以補償熱變形、彈性變形、加工誤差和安裝誤差等因素引起的齒側間隙減小，防止卡死。5.2.2齒輪傳動的精度要求

傳動的準確性。要求齒輪在一轉中，轉角誤差的最大值不能超過一定79材料：中碳結構鋼、中碳合金結構鋼、滲碳鋼(如45鋼、40Cr、20C等)；鑄鐵及其他非金屬材料。毛坯：對于鋼質齒輪，可采用扎制棒料、鍛造毛坯（自由鍛造、模鍛）、鑄鋼毛坯。鑄鋼齒輪加工前應先經(jīng)過正火處理，消除內(nèi)應力和硬度的不均勻性，以改善加工性能。5.2.3常用齒輪的材料和毛坯

材料：中碳結構鋼、中碳合金結構鋼、滲碳鋼(如455.2.380

齒輪加工的關鍵是齒形加工。按照加工原理，齒形加工可以分為成形法和展成法。1.成形法5.3齒形加工方法

直齒圓柱齒輪的成形銑削齒輪加工的關鍵是齒形加工。按照加工原理，5.3齒811.成形法

常用的成形齒輪刀具有盤形銑刀和指狀銑刀。后者適用于加工大模數(shù)的直齒、斜齒齒輪，特別是人字齒輪。成形法一般用于單件小批量生產(chǎn)中，加工精度為9～12級，齒面粗糙度Ra為6.3～3.2μm的直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪。5.3齒形加工方法

盤形齒輪銑刀刀號刀號12345678加工齒數(shù)范圍12～1314～1617～2021～2526～3435～5455～134135以上1.成形法5.3齒形加工方法盤形齒輪銑刀刀號刀號12822.展成法展成法是利用一對齒輪嚙合或齒輪與齒條嚙合原理，使其中一個作為刀具，在嚙合過程中加工齒面的方法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。5.3齒形加工方法

2.展成法5.3齒形加工方法831、插齒的運動插齒就是用插齒刀在插齒機上加工齒輪的齒形。5.3.1插齒

插齒的運動

1、插齒的運動5.3.1插齒插齒的運動842.插齒的加工循環(huán)開動插齒機后，插齒刀作上、下切削運動，同時以n0轉動。工件以nω轉動，刀具還可以向工件作徑向進給運動，當切至全齒深時，徑向進給自動停止，而刀具、工件繼續(xù)轉動。當工件再轉動一周時，則切完所有齒的全部齒形，工件自動退出并停車，完成插削一個齒形的工作循環(huán)。5.3.1插齒

2.插齒的加工循環(huán)5.3.1插齒851.滾齒的運動5.3.2滾齒

滾齒運動

1.滾齒的運動5.3.2滾齒滾齒運動861.滾齒的運動滾切直齒圓柱齒輪時，為了使?jié)L刀螺旋線的方向與被切齒輪的齒向一致，也就是使?jié)L刀螺旋線法向齒距，與齒輪分度圓上的齒距相等，故滾刀必須扳轉一個角(滾刀螺旋線升角)。如使用右旋滾刀，被切齒輪轉向為逆時針方向；若用左旋滾刀，則被切齒輪轉向為順時針方向。5.3.2滾齒

1.滾齒的運動5.3.2滾齒872.滾切斜齒圓柱齒輪

5.3.2滾齒

滾切直齒、斜齒圓柱齒輪滾刀刀架的調(diào)整

2.滾切斜齒圓柱齒輪5.3.2滾齒滾切直齒、斜齒圓883.滾切蝸輪5.3.2滾齒

滾切蝸輪的運動

3.滾切蝸輪5.3.2滾齒滾切蝸輪的運動891、剃齒剃齒是利用一對交錯軸斜齒輪嚙合的原理在剃齒機上進行的。剃齒一般可達到6～7級精度，齒面表面粗糙度Ra為0.8～0.4μm，剃齒的生產(chǎn)率高，在成批生產(chǎn)中主要用于滾(或插)齒預加工后，淬火前的精加工。5.3.3齒形的精加工1、剃齒5.3.3齒形的精加工90盤形剃齒刀實質上是一個高精度的斜齒輪，每個齒的齒側沿漸開線方向開槽以形成刀刃。加工時工件裝在工作臺上的頂尖間，由裝在機床主軸上的剃齒刀帶動工件自由轉動。

5.3.3齒形的精加工

剃齒刀剃齒刀刀齒

盤形剃齒刀實質上是一個高精度的斜齒輪，每5.3912.珩齒珩齒原理和運動與剃齒相同，主要區(qū)別就是刀具不同，以及珩磨輪的轉速比剃齒刀高。珩齒主要用來切除熱處理后齒面上的氧化皮及毛刺。其加工精度取決于前工序的加工精度和熱處理的變形量。一般能加工6～7級精度齒輪，輪齒表面粗糙度Ra0.8～0.4μm。珩齒的生產(chǎn)率高，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛的應用。5.3.3齒形的精加工2.珩齒5.3.3齒形的精加工923.磨齒磨齒是目前齒形精加工中加工精度最高的方法，對磨齒前的加工誤差及熱處理變形有較強的修正能力。加工精度可達3～6級，輪齒表面粗糙度Ra0.8～0.2μm。但加工成本高，生產(chǎn)率較低，多用于齒形淬硬后的光整加工。5.3.3齒形的精加工3.磨齒5.3.3齒形的精加工935.3.3齒形的精加工展成磨齒方法

5.3.3齒形的精加工展成磨齒方法945.3.4齒形加工方法選擇常用的齒形加工方法加工方法加工原理加工質量生產(chǎn)率設

備應用范圍精度等級齒面粗糙度Ra/μm銑齒成形法96.3～3.2較插齒、滾齒低普通銑床單件修配生產(chǎn)中，加工低精度外圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪拉齒成形法71.6～0.4高拉床大批量生產(chǎn)7級精度的內(nèi)齒輪，因外齒輪拉刀制造甚為復雜，故少用插齒展成法8～73.2～1.6一般較滾齒低插齒機單件成批生產(chǎn)中，加工中等質量的內(nèi)外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪滾齒展成法8～73.2～1.6較高滾齒機單件和成批生產(chǎn)中，加工中等質量的外圓柱齒輪、蝸輪剃齒展成法7～60.8～0.4高剃齒機精加工未淬火的圓柱齒輪珩齒展成法7～60.8～0.4很高珩齒機光整加工已淬火的圓柱齒輪，適用于成批和大量生產(chǎn)磨齒成形法展成法6～30.8～0.2成形法高于展成法磨齒機精加工已淬火的圓柱齒輪5.3.4齒形加工方法選擇常用的齒形加工方法加工加工加工95齒輪加工設備是加工齒輪齒面的機床。齒輪加工機床按加工對象的不同，分為圓柱齒輪加工機床和錐齒輪加工機床兩大類。圓柱齒輪加工機床主要有滾齒機、插齒機、車齒機等；錐齒輪加工機床有加工直齒錐齒輪的刨齒機、銑齒機、拉齒機和加工弧齒錐齒輪的銑齒機；用于精加工齒輪齒面的有研齒機、剃齒機、珩齒機和磨齒機等。5.4齒輪加工設備

齒輪加工設備是加工齒輪齒面的機床。齒輪加工機床按加工對象的不961.滾齒原理滾齒加工是根據(jù)展成法原理加工齒輪的。滾齒的過程相當于一對交錯螺旋齒輪副嚙合滾動的過程。5.4.1滾齒機滾齒原理1—滾刀；2—工件1.滾齒原理5.4.1滾齒機滾齒原理972.滾切直齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理

2.滾切直齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切直齒圓柱齒輪的983.滾切斜齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖

3.滾切斜齒圓柱齒輪5.4.1滾齒機滾切斜齒圓柱齒輪的994、Y3150E型滾齒機

Y3150E型滾齒機為中型滾齒機，能加工直齒、斜齒圓柱齒輪。5.4.1滾齒機Y3150E型滾齒機1—床身；2—立柱；3—刀架溜板；4—刀桿；5—刀架體；

6—支架；7—心軸；8—后立柱；9—工作臺；10—床鞍4、Y3150E型滾齒機5.4.1滾齒機Y3150E型1005.4.1滾齒機Y3150E型滾齒機傳動系統(tǒng)5.4.1滾齒機Y3150E型滾齒機傳動系統(tǒng)101插齒機也是一種常見的齒輪加工機床，主要用于加工直齒圓柱齒輪，增加特殊的附件后也可以加工斜齒圓柱齒輪。對滾齒機無法加工的內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪，使用插齒機加工尤為適宜。插齒的原理相當于一對圓柱齒輪相嚙合，其中一個假想的齒輪是工件，另一個齒輪轉化為磨有前角、后角而形成切削刃的刀具——插齒刀。5.4.2插齒機插齒機也是一種常見的齒輪加工機床，主要用于加工直齒圓柱齒輪，1025.4.2插齒機插齒原理及所需運動

5.4.2插齒機插齒原理及所需運動103磨齒機加工齒輪齒面的方式是用砂輪磨削，主要用于加工已淬硬的齒輪，但對模數(shù)較小的某些齒輪，可以直接在齒坯上磨出輪齒。磨齒機的加工精度可達6級以上，屬于精加工機床。按齒形的形成原理，磨齒也分為成形法及展成法兩種。

5.4.3磨齒機磨齒機加工齒輪齒面的方式是用砂輪磨削，主要用于加工已淬硬的齒1041.成形法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒

1.成形法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒1052.展成法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒

2.展成法磨齒5.4.3磨齒機成形法磨齒1061.齒輪刀具的類型齒輪刀具是用于切削齒輪齒形的刀具。成形法齒輪刀具。這類刀具切削刃的廓形與被切齒輪齒槽的廓形相同或相似，通常適用于加工直齒槽工件，如直齒圓柱齒輪、斜齒齒條等。

展成法齒輪刀具。這類刀具是利用齒輪的嚙合原理來加工齒輪的。常用的展成法齒輪刀具有滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等。5.5齒輪加工刀具

1.齒輪刀具的類型5.5齒輪加工刀具1075.5齒輪加工刀具

成形齒輪銑刀

5.5齒輪加工刀具成形齒輪銑刀1082.插齒刀插齒刀可以加工直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、塔形齒輪、人字齒輪和齒條等，是一種應用很廣泛的齒輪刀具。5.5齒輪加工刀具

插齒刀的基本工作原理

2.插齒刀5.5齒輪加工刀具插齒刀的基本工作原理109標準插齒刀的選用標準直齒插齒刀按其結構分為盤形、碗形和錐柄形3種，它們的主要規(guī)格與應用范圍如表所示。插齒刀精度分為AA、A、B這3級，分別用來加工6～8級精度的齒輪。

5.5齒輪加工刀具

標準插齒刀的選用5.5齒輪加工刀具110序

號類

型簡

圖應用范圍規(guī)

格或莫氏錐度1盤形直齒插齒刀加工普通直齒外齒輪和大直徑內(nèi)齒輪751～431.7431001～61254～81606～1088.902008～12101.602碗形直齒插齒刀加工塔形、雙聯(lián)直齒輪501～3.520751～431.7431001～81254～8

序號類型簡圖應用范圍規(guī)格或莫氏錐度1盤形直齒1115.5齒輪加工刀具

5.5齒輪加工刀具1123.齒輪滾刀齒輪滾刀是加工直齒和螺旋齒圓柱齒輪時常用的一種刀具。它的加工范圍很廣泛，模數(shù)從0.1～40mm的齒輪，均可使用滾刀加工。同一把齒輪滾刀可以加工模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪。5.5齒輪加工刀具

3.齒輪滾刀5.5齒輪加工刀具1135.5齒輪加工刀具

3.齒輪滾刀齒輪滾刀的工作原理

5.5齒輪加工刀具3.齒輪滾刀齒輪滾刀的工作原理1143、齒輪滾刀5.5齒輪加工刀具

齒輪滾刀的基本蝸桿與刀刃位置1—基本蝸桿表面；2—側鏟螺旋面(側刃后面)；3—齒輪滾刀刃；

4—前面；5—鏟制頂刃后面；6—齒輪滾刀每次重磨后的位置3、齒輪滾刀5.5齒輪加工刀具齒輪滾刀的基本蝸桿與刀115齒輪滾刀的選用用于加工基準壓力角為20°的漸開線齒輪的齒輪滾刀已經(jīng)標準化了，均為阿基米德整體式滾刀，模數(shù)=l～10mm，單頭，右旋，0°前角和直槽。表中I型用于AAA級齒輪滾刀，適用于加工6級精度的齒輪；Ⅱ型用于AA、A、B、C級齒輪滾刀，分別適用于加工7～10級精度的齒輪。5.5齒輪加工刀具

齒輪滾刀的選用5.5齒輪加工刀具116選用齒輪滾刀時，應注意以下幾點。(1)齒輪滾刀的基本參數(shù)，應按被切齒輪的相同參數(shù)選取。齒輪滾刀的參數(shù)標注在其端面上。(2)齒輪滾刀的精度等級，應按被切齒輪的精度要求。(3)齒輪滾刀的旋向，應盡可能與被切齒輪的旋向相同。滾切直齒輪，一般用右旋滾刀；滾切左旋齒輪，最好選用左旋滾刀。5.5齒輪加工刀具

選用齒輪滾刀時，應注意以下幾點。5.5齒輪加工刀具1171、齒輪零件的檢驗項目齒輪檢驗按其目的可分為驗收檢驗和工藝檢驗。驗收檢驗時可選用與齒輪使用條件相近的齒輪單面嚙合綜合檢驗，或選用表5-5所示的公差組中的公差，根據(jù)需要組合進行檢驗，以便按齒輪精度要求全面地評定齒輪加工質量，確定其是否合格。工藝檢驗時可采用齒形誤差、基節(jié)偏差、公法線長度變動和齒圈徑向跳動等單項檢驗項目，以分析該工序的加工誤差，評定機床—刀具—工件系統(tǒng)的精度。齒輪側隙用齒厚偏差與公法線平均長度偏差等指標來評定。5.6齒輪零件的檢驗1、齒輪零件的檢驗項目5.6齒輪零件的檢驗1185.6.1齒輪零件的檢驗項目齒輪檢驗按其目的可分為驗收檢驗和工藝檢驗。驗收檢驗時可選用與齒輪使用條件相近的齒輪單面嚙合綜合檢驗，或選用表5-5所示的公差組中的公差，根據(jù)需要組合進行檢驗，以便按齒輪精度要求全面地評定齒輪加工質量，確定其是否合格。5.6齒輪類零件的檢驗5.6.1齒輪零件的檢驗項目5.6齒輪類零件的檢驗1195.6齒輪類零件的檢驗5.6齒輪類零件的檢驗120漸開線圓柱齒輪(GB/T10095)檢驗要求如下。(1)必檢項目。單個齒距極限偏差、齒距累積總公差、齒廓總公差、螺旋線總公差、徑向綜合偏差、徑向跳動。(2)非必檢項目。切向綜合偏差、齒廓形狀偏差、齒廓傾斜偏差、螺旋線形狀偏差、螺旋線傾斜偏差。(3)除另有規(guī)定外，均在接近齒高中部的位置測量。(4)當測量切向綜合偏差時，產(chǎn)品齒輪在適當?shù)闹行木嘞?有一定的側隙)與測量齒輪單面嚙合，同時要加上一輕微而足夠的載荷。5.6齒輪類零件的檢驗漸開線圓柱齒輪(GB/T10095)檢驗要求如下。5.61215.6.2圓柱齒輪的檢驗方法1.切向綜合誤差和切向一齒綜合誤差齒輪單面嚙合檢查儀工作原理

1—直流微電機及減速器；2—測量蝸桿；

3—被測齒輪；4—低頻光柵頭；

5—高頻光柵頭；6—相位計5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法1.切向綜合誤差和切向一齒1222.齒距累積誤差和齒距偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒距儀

用測角儀測量齒距累積誤差1—顯微鏡；2—分度盤；3—千分表杠桿2.齒距累積誤差和齒距偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法1233.徑向跳動公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒圈徑向跳動的檢驗

3.徑向跳動公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒圈徑向跳1244.徑向綜合誤差和徑向一齒綜合誤差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法齒輪雙面嚙合檢驗儀

4.徑向綜合誤差和徑向一齒綜合誤差5.6.2圓柱齒輪的1255.公法線長度變動5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法公法線千分表卡規(guī)

5.公法線長度變動5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法公法線千1266.基圓偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法點接觸式基圓儀

切線式基圓儀

6.基圓偏差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法點接觸式基圓儀1277.齒廓形狀公差

5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法單盤式漸開線檢查儀

1—被檢驗齒輪；2—基圓盤；3—直尺

7.齒廓形狀公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法1288.螺旋線總公差直齒圓柱齒輪一般可用滾柱嵌在兩齒間進行檢驗。斜齒齒輪的齒向誤差可用齒向檢查儀來檢驗。

5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法8.螺旋線總公差5.6.2圓柱齒輪的檢驗方法129加工如圖所示的某圓柱齒輪。生產(chǎn)類型：小批生產(chǎn)，材料牌號：45鋼。毛坯種類：鍛件。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析加工如圖所示的某圓柱齒輪。生產(chǎn)類型：小批5.71301、圓柱齒輪的機械加工工藝過程一般可歸納為以下的工藝路線。毛坯制造—齒坯熱處理—齒坯加工—齒形加工—齒圈熱處理—齒輪定位表面精加工—齒圈精加工。常見的普通精度、成批生產(chǎn)齒輪的典型工藝方案。它采用滾齒(或插齒)、剃齒、珩齒工藝。5.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析1、圓柱齒輪的機械加工工藝過程5.7圓柱齒輪的機加工工1315.7圓柱齒輪的機加工工藝過程及工藝分析5.7圓柱齒輪的機加工工