機(jī)械制造技術(shù)：圓柱齒輪加工

機(jī)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(diǎn)功用——按一定速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)精度要求1）傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性——一轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差小，保證運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確2）傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性——一齒內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差小，瞬時(shí)變化小，減少振動(dòng)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(dòng)側(cè)隙合理性——齒面間有間隙，貯存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償變形，以免卡死燒傷國(guó)標(biāo)GB10095-88《漸開線圓柱齒輪精度》：1、2級(jí)——有待于發(fā)展，3～5級(jí)——高精度，6～8——中等精度，9～12——低精度分為三個(gè)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(gè)齒距累積誤差，—齒圈徑向跳動(dòng)公差，—公法線長(zhǎng)度變動(dòng)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(zhǔn)孔（或軸）的直徑公差，基準(zhǔn)端面的端面跳動(dòng)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(jiǎn)單、強(qiáng)度低的齒輪鍛件—強(qiáng)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(fù)雜、尺寸大的齒輪鑄鐵件——受力小無(wú)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(jiǎn)單，價(jià)格低——單件或修配生產(chǎn)、低精度齒輪2.滾齒——相當(dāng)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(dòng)—分度圓沿節(jié)線作無(wú)滑動(dòng)純滾動(dòng)滾刀切削刃的包絡(luò)線——形成漸開線齒形工藝特點(diǎn)：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(jí)，可達(dá)6級(jí)，Ra3.2～1.6。生產(chǎn)率高，應(yīng)用廣質(zhì)量：傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性——滾刀和齒輪的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化夾具、齒坯誤差——齒輪偏心——徑向誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差——展成運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確——切向誤差傳遞運(yùn)動(dòng)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(dǎo)軌誤差，滾刀進(jìn)給與工件中心不平行——齒向誤差滾齒：傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性較高（切向誤差較?。﹤鬟f運(yùn)動(dòng)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(jí)，生產(chǎn)率高3.插齒——相當(dāng)于一對(duì)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(yùn)動(dòng)包絡(luò)線形成齒形工藝特點(diǎn)：應(yīng)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(jí)，Ra1.6往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)多，傳動(dòng)鏈復(fù)雜，切向誤差大——傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)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(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性比滾齒高往復(fù)頻繁，導(dǎo)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(jí)，Ra0.4～0.8，工藝簡(jiǎn)單，成本低4.剃齒——相當(dāng)于一對(duì)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(duì)滾—相對(duì)滑移，剃下切屑工藝特點(diǎn)：精度6～7級(jí)，Ra0.8～0.2，生產(chǎn)率高，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wú)強(qiáng)制展成運(yùn)動(dòng)，——對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性提高不多或無(wú)法提高對(duì)傳動(dòng)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(jí)，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(duì)滑動(dòng)，磨粒切削——低速磨削、研磨和拋光質(zhì)量：對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性誤差的修正能力較強(qiáng)對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性誤差修正能力較差對(duì)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(diǎn)：珩齒設(shè)備簡(jiǎn)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(jí)6.磨齒工藝特點(diǎn)：高精度齒面加工，精度4～6級(jí)，最高3級(jí)，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(jí)，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(jí)，生產(chǎn)率較高3)蝸桿砂輪磨齒——砂輪蝸桿狀，運(yùn)動(dòng)與滾齒相同，精度4～5級(jí)，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(zhǔn)修正—齒形精加工—檢驗(yàn)。2.圓柱齒輪加工工藝過程分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇——盡量基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一盤類齒輪——內(nèi)孔和一端面定位——基準(zhǔn)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(shí)加工內(nèi)孔和基準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)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(zhǔn)端面，保證端面對(duì)內(nèi)孔的圓跳動(dòng)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(jí)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(yīng)提高一級(jí)6～7級(jí)：①剃—珩方案：滾（插）齒—齒端加工—剃齒—表面淬火—修正基準(zhǔn)—珩齒生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)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(zhǔn)—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(zhǔn)—