機械制造技術(shù)：圓柱齒輪加工

機械制造技術(shù)：圓柱齒輪加工一.概述1.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點功用——按一定速比傳遞運動和動力結(jié)構(gòu)——齒圈——直齒、斜齒、人字齒輪體——盤類、套類、軸類、齒條等2.圓柱齒輪的技術(shù)要求分析（1）圓柱齒輪傳動精度要求1）傳遞運動準確性——一轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差小，保證運動準確2）傳遞運動平穩(wěn)性——一齒內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差小，瞬時變化小，減少振動沖擊噪聲3）載荷分布均勻性——齒面接觸良好，載荷分布均勻，以免齒面磨損4）傳動側(cè)隙合理性——齒面間有間隙，貯存潤滑油，補償變形，以免卡死燒傷國標GB10095-88《漸開線圓柱齒輪精度》：1、2級——有待于發(fā)展，3～5級——高精度，6～8——中等精度，9～12——低精度分為三個公差組：Ⅰ公差組：—切向綜合誤差，—徑向綜合誤差，—齒距累積誤差，—K個齒距累積誤差，—齒圈徑向跳動公差，—公法線長度變動公差Ⅱ公差組：—一齒切向綜合誤差，—一齒徑向綜合誤差，—齒形公差，——齒距極限偏差，——基圓齒距極限偏差，——螺旋線波度公差Ⅲ公差組：—齒向公差，—接觸線公差，—軸向齒距的法向極限偏差。齒輪副側(cè)隙——齒厚偏差用C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S表示齒厚的上、下偏差分別用兩種字母表示（2）圓柱齒輪的齒坯精度要求——基準孔（或軸）的直徑公差，基準端面的端面跳動3.齒輪的材料、毛坯及熱處理（1）齒輪的材料及熱處理一般精度齒輪——中碳鋼、中碳合金鋼（如45、40Cr）—調(diào)質(zhì)或表面淬火低速重載齒輪——低碳合金鋼（如20CrMnTi）—滲碳淬火、碳氮共滲非傳力齒輪——不淬火鋼、鑄鐵、工程塑料等（2）齒輪的毛坯棒料—小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單、強度低的齒輪鍛件—強度高、耐磨耐沖擊的齒輪，批量小尺寸大—自由鍛，批量大——模鍛鑄件—鑄鋼件—結(jié)構(gòu)復雜、尺寸大的齒輪鑄鐵件——受力小無沖擊的開式齒輪，可鑄出輪齒4.4.2齒輪零件的齒形加工成形法——銑齒、拉齒、成形磨齒展成法——滾齒、插齒、剃齒、珩齒、磨齒1.銑齒——齒形銑刀加工齒面m≤8——盤狀銑刀m＞8——指狀銑刀精度低，IT9，Ra6.3～3.2，生產(chǎn)率低不需專用設(shè)備，銑刀簡單，價格低——單件或修配生產(chǎn)、低精度齒輪2.滾齒——相當于齒輪齒條的嚙合滾刀——蝸桿開槽和鏟齒，具有切削刃和后角旋轉(zhuǎn)—齒條連續(xù)移動—分度圓沿節(jié)線作無滑動純滾動滾刀切削刃的包絡(luò)線——形成漸開線齒形工藝特點：通用性好—可加工模數(shù)和壓力角相同的直齒輪、斜齒輪，蝸輪精度7～8級，可達6級，Ra3.2～1.6。生產(chǎn)率高，應用廣質(zhì)量：傳遞運動準確性——滾刀和齒輪的相對位置和相對運動發(fā)生變化夾具、齒坯誤差——齒輪偏心——徑向誤差機床傳動鏈誤差——展成運動不準確——切向誤差傳遞運動平穩(wěn)性——滾刀制造、安裝誤差——齒形誤差承受載荷均勻性——夾具導軌誤差，滾刀進給與工件中心不平行——齒向誤差滾齒：傳遞運動準確性較高（切向誤差較?。﹤鬟f運動平穩(wěn)性較差（齒形誤差較大）承受載荷均勻性較好（齒向誤差較?。┯操|(zhì)合金滾刀——硬齒面半精滾或精滾，精度7級，生產(chǎn)率高3.插齒——相當于一對圓柱齒輪相嚙合插齒刀——齒輪磨出前后角以形成切削刃，嚙合運動包絡(luò)線形成齒形工藝特點：應用廣——加工直齒輪、多聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪，扇形齒輪、齒條精度7～8級，Ra1.6往復運動，有空行程，剛度差，生產(chǎn)率較低多用于中小模數(shù)齒輪的加工質(zhì)量：運動多，傳動鏈復雜，切向誤差大——傳遞運動準確性比滾齒低插齒刀制造刃磨方便，精確，齒形誤差小——傳遞運動平穩(wěn)性比滾齒高往復頻繁，導軌磨損，刀具剛性差，齒向誤差大——承受載荷均勻性比滾齒差輪齒被切削的次數(shù)多，即包絡(luò)線多——插齒齒面粗糙度Ra值較小硬質(zhì)合金插齒刀——加工淬硬齒輪，精度6～7級，Ra0.4～0.8，工藝簡單，成本低4.剃齒——相當于一對斜齒輪空間交叉嚙合剃齒刀——高精度斜齒輪，開槽形成切削刃剃齒刀高速正反轉(zhuǎn)，帶工件自由對滾—相對滑移，剃下切屑工藝特點：精度6～7級，Ra0.8～0.2，生產(chǎn)率高，機床結(jié)構(gòu)簡單，操作方便刀具耐用度高，刀具昂貴，修磨難——成批大量生產(chǎn)未淬硬齒輪精加工質(zhì)量：無強制展成運動，——對傳遞運動準確性提高不多或無法提高對傳動平穩(wěn)性和承載均勻性都有較大提高齒面粗糙度值較小剃前齒形加工——以滾齒為好高性能高速鋼刀具（含鈷、鉬成分高）——硬齒面精加工，精度7級，Ra0.8～1.65.珩齒——與剃齒相似珩磨輪——磨料與環(huán)氧樹脂等材料混合——澆鑄或熱壓成斜齒輪珩磨輪帶齒輪高速正反轉(zhuǎn)—相對滑動，磨粒切削——低速磨削、研磨和拋光質(zhì)量：對傳遞運動平穩(wěn)性誤差的修正能力較強對傳遞運動準確性誤差修正能力較差對承受載荷均勻性誤差有一定的修正能力表面粗糙度Ra0.8～0.2,不燒傷，表面質(zhì)量好工藝特點：珩齒設(shè)備簡單，成本低，生產(chǎn)率高——成批大量中淬火后齒形的精加工精度6～7級6.磨齒工藝特點：高精度齒面加工，精度4～6級，最高3級，Ra0.8～0.2，可磨淬硬齒面成本高，生產(chǎn)率低——硬齒面光整加工展成法——常用。按砂輪形狀，分為：1）碟形砂輪磨齒——兩片砂輪傾斜安裝，構(gòu)成齒條的齒面，精度3～5級，生產(chǎn)率低2)錐形砂輪磨齒——砂輪修整成假想齒條的齒廓，精度5～6級，生產(chǎn)率較高3)蝸桿砂輪磨齒——砂輪蝸桿狀，運動與滾齒相同，精度4～5級，生產(chǎn)率高——大批量生產(chǎn)齒輪精加工三.圓柱齒輪加工工藝分析1.圓柱齒輪加工工藝過程大致工藝路線：毛坯制造及熱處理—齒坯加工—齒形粗加工—齒圈熱處理—精基準修正—齒形精加工—檢驗。2.圓柱齒輪加工工藝過程分析（1）定位基準的選擇——盡量基準重合，基準統(tǒng)一盤類齒輪——內(nèi)孔和一端面定位——基準重合——專用心軸定位精度高——成批生產(chǎn)盡量在一次安裝中同時加工內(nèi)孔和基準端面批量小——不采用專用心軸，也可選外圓定位，找正軸類齒輪——兩頂尖孔定位；軸徑和一端面定位（2）齒坯加工加工工藝——輪體結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求和生產(chǎn)類型盤類齒輪的齒坯加工：1）大批量——多刀車——拉——多刀車①多刀半自動車床——粗車外圓、端面和內(nèi)孔②內(nèi)孔定位、端面支承——拉花鍵孔或圓柱孔③內(nèi)孔在精密或可脹心軸定位，多刀半自動車床——精車外圓、端面2）中小批——圓柱孔——粗車——精車①臥式車床——粗車齒坯各部分②一次安裝精車內(nèi)孔和基準端面，保證端面對內(nèi)孔的圓跳動要求③內(nèi)孔在心軸定位——精車外圓及端面花鍵孔——粗車—拉—精車①臥式車床——粗車齒坯外圓、端面和花鍵底孔②花鍵底孔定位，端面支承——拉花鍵孔③花鍵孔在心軸定位——精車外圓、端面（3）齒形加工方案選擇8級以下：調(diào)質(zhì)齒輪——滾齒或插齒淬硬齒輪——滾（插）齒—齒端加工—熱處理—修正內(nèi)孔熱處理前的齒形加工精度應提高一級6～7級：①剃—珩方案：滾（插）齒—齒端加工—剃齒—表面淬火—修正基準—珩齒生產(chǎn)率高、設(shè)備簡單成本低——成批或大批大量②磨齒方案：滾（插）齒—齒端加工—滲碳淬火—修正基準—磨齒生產(chǎn)率低——單件小批或淬火后變形大的齒輪硬滾、硬插、硬剃：滾齒—齒端加工—齒面熱處理—修正基準—