本帖最后由 twq19810302 于 2022-11-11 14:51 編輯
" `% ]7 U$ Y0 Z b7 Z* V
7 n6 V9 X: I R$ e齒輪是能互相吻合的有齒的機(jī)械零件，齒輪傳動(dòng)可完成減速、增速、變向等功能。它在機(jī)械傳動(dòng)及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用極其廣泛。本文對(duì)齒輪類零件的加工工藝做歸納總結(jié)。
& |! J% M2 r o1、齒輪的功用、結(jié)構(gòu)
# H; t( a8 ]6 c3 b4 E' _齒輪盡管由于它們?cè)跈C(jī)器中的功用不同而設(shè)計(jì)成不同的形狀和尺寸，但總可劃分為齒圈和輪體兩個(gè)部分。常見的圓柱齒輪有以下幾類(下圖)：盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條。其中盤類齒輪應(yīng)用最廣。
( R; E: A8 g( V; [. g
# f/ H0 y7 ?+ M" j! D/ \一個(gè)圓柱齒輪可以有一個(gè)或多個(gè)齒圈。普通的單齒圈齒輪工藝性好；而雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪的小齒圈往往會(huì)受到臺(tái)肩的影響，限制了某些加工方法的使用，一般只能采用插齒。如果齒輪精度要求高，需要剃齒或磨齒時(shí)，通常將多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)。 ( k( v1 @# r, B% X: v
2、圓柱齒輪的精度要求 4 a% V, Y- _, l6 z% `2 D
齒輪本身的制造精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的使用條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)提出以下幾方面的要求： 1. 運(yùn)動(dòng)精度 要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比恒定，即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)一定范圍。 2, 工作平穩(wěn)性 要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的變化要小，也就是要限制短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。 3. 接觸精度 齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)，為了不致因載荷分布不均勻使接觸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面過(guò)早磨損，這就要求齒輪工作時(shí)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。 4. 齒側(cè)間隙 要求齒輪傳動(dòng)時(shí)，非工作齒面間留有一定間隙，以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時(shí)的一些誤差。 # G$ E$ f4 N$ v- Y
3、齒輪的材料 $ Q1 q9 {; z: a: p \
齒輪應(yīng)按照使用的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對(duì)齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。 一般齒輪選用中碳鋼(如45鋼)和低、中碳合金鋼，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。2要求較高的重要齒輪可選用38CrMoAlA氮化鋼，非傳力齒輪也可以用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。 & M' s/ {# z! q3 D6 w
4、齒輪的熱處理
_7 u; o6 u3 Z7 _齒輪加工中根據(jù)不同的目的，安排兩種熱處理工序： 1. 毛坯熱處理 在齒坯加工前后安排預(yù)先熱處理正火或調(diào)質(zhì)，其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力、改善材料的可切削性和提高綜合力學(xué)性能。 2. 齒面熱處理 齒形加工后，為提高齒面的硬度和耐磨性，常進(jìn)行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序。 # ?2 j& J0 @, m( w$ z; h
5、齒輪毛坯 " F0 j& W8 ?# ^1 L; ~! b8 ~# U9 |, \2 D: _
齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)強(qiáng)度要求低的齒輪。當(dāng)齒輪要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊時(shí)，多用鍛件，直徑大于400～600mm的齒輪，常用鑄造毛坯。 為了減少機(jī)械加工量，對(duì)大尺寸、低精度齒輪，可以直接鑄出輪齒；對(duì)于小尺寸、形狀復(fù)雜的齒輪，可用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約原材料。
2 s% @" T/ W( Y0 C' g6 ~$ v; d6、齒坯的機(jī)械加工方案的選擇
# ?0 j; ^, E+ i1 i對(duì)于軸齒輪和套筒齒輪的齒坯，其加工過(guò)程和一般軸、套基本相似，現(xiàn)主要討論盤類齒輪齒坯的加工過(guò)程。齒坯的加工工藝方案主要取決于齒輪的輪體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)類型。 1. 大批大量生產(chǎn)的齒坯加工 大批大量加工中等尺寸齒坯時(shí)，多采用“鉆一拉一多刀車”的工藝方案。 (1)以毛坯外圓及端面定位進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔。 (2)拉孔。 (3)以孔定位在多刀半自動(dòng)車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。 這種工藝方案由于采用高效機(jī)床可以組成流水線或自動(dòng)線，所以生產(chǎn)效率高。 2. 成批生產(chǎn)的齒坯加工 成批生產(chǎn)齒坯時(shí)，常采用“車一拉一車”的工藝方案 (1)以齒坯外圓或輪毅定位，精車外圓、端面和內(nèi)孔。 (2)以端面支承拉孔(或花鍵孔)。 (3)以孔定位精車外圓及端面等。 這種方案可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)是加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。 當(dāng)齒坯孔有臺(tái)階或端面有槽時(shí)，可以充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來(lái)進(jìn)行多工位加工，在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯的加工。 : ]% O$ y v' I5 c! E- A% Z
7、輪齒加工方法
* k; O+ I/ O* Y齒輪齒圈的齒形加工是整個(gè)齒輪加工的核心。齒輪加工有許多工序，這些都是為齒形加工服務(wù)的，其目的在于最終獲得符合精度要求的齒輪。 按照加工原理，齒形可分為成形法和展成法。成形法是用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面的方法，如銑齒、拉齒和成型磨齒等。 展成法是齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運(yùn)動(dòng)切出齒面的方法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。 齒形加工方案的選擇，主要取決于齒輪的精度等級(jí)、結(jié)構(gòu)形狀、生產(chǎn)類型及生產(chǎn)條件，對(duì)于不同的精度等級(jí)的齒輪，常用的齒形加工方案如下： （1）8級(jí)精度以下齒輪 調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。對(duì)于淬硬齒輪可采用：滾（插）齒—齒端加工—淬火—校正孔的加工方案。但淬火前齒形加工精度應(yīng)提高一級(jí)。 （2）6-7級(jí)精度齒輪 對(duì)于淬硬齒輪可采用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—精剃齒—表面淬火—校正基準(zhǔn)—珩齒。 （3）5級(jí)精度以上齒輪 一般采用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—淬火—校正基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒。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(dá)3-4級(jí)。 D2 I, g# F3 G# Z4 t8 S! `
1. 銑齒 齒輪精度等級(jí)：9級(jí)以下 齒面粗糙度Ra：6.3~3.2μm 適用范圍：?jiǎn)渭夼渖a(chǎn)中，加工低精度的外圓柱齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪 2. 拉齒 齒輪精度等級(jí)：7級(jí) 齒面粗糙度Ra：1.6~0.4μm 適用范圍：大批量生產(chǎn)7級(jí)內(nèi)齒輪，外齒輪拉刀制造復(fù)雜，故少用 3. 滾齒 齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí) 齒面粗糙度Ra：3.2~1.6μm 適用范圍：各種批量生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量外圓柱齒輪及蝸輪 4. 插齒 齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí) 齒面粗糙度Ra：1.6μm 適用范圍：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 5. 滾（或插）齒—淬火—珩齒 齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí) 齒面粗糙度Ra：0.8~0.4μm 適用范圍：用于齒面淬火的齒輪 6. 滾齒—剃齒 齒輪精度等級(jí)：7~6級(jí) 齒面粗糙度Ra：0.8~0.4μm 適用范圍：主要用于大批量生產(chǎn) 7. 滾齒—剃齒—淬火—珩齒 齒輪精度等級(jí)：7~6級(jí) 齒面粗糙度Ra：0.4~0.2μm 適用范圍：主要用于大批量生產(chǎn) 8. 滾（插）齒—淬火—磨齒 齒輪精度等級(jí)：6~3級(jí) 齒面粗糙度Ra：0.4~0.2μm 適用范圍：用于高精度齒輪的齒面加工，生產(chǎn)率低，成本高 9. 滾（插）齒—磨齒 齒輪精度等級(jí)：6~3級(jí) 齒面粗糙度Ra：0.4~0.2μm 適用范圍：用于高精度齒輪的齒面加工，生產(chǎn)率低，成本高 # G, V8 d' `, S/ E* ^$ @0 ^
8、齒端的加工 0 X0 j8 v& |1 T
齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式，下圖所示。倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時(shí)容易進(jìn)人嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖邊和毛刺。
' Z2 `; l% C- z) K$ ]+ @a)倒圓 b)倒尖 c)倒棱 下圖是用指狀銑刀對(duì)齒端進(jìn)行倒圓的加工示意圖。倒圓時(shí)，銑刀高速旋轉(zhuǎn)，并沿圓弧作擺動(dòng)，加工完一個(gè)齒后，工件退離銑刀，經(jīng)分度再快速向銑刀靠近加工下一個(gè)齒的齒端。齒端加工必須在齒輪淬火之前進(jìn)行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。
% z1 S$ |9 Q0 X# G( M齒端倒圓
; |9 B9 N3 G2 {) k S: b" h9、直齒圓柱齒輪加工工藝過(guò)程
9 W3 \2 A3 a0 I9 [' t6 [) [$ x$ z8 D" H+ f* f" ^
1. 毛坯鍛造 2. 正火熱處理 3. 粗車外形、各處留加工余量2mm 定位基準(zhǔn)：外圓和端面 4. 精車各處，內(nèi)孔至Φ84.8H7，總長(zhǎng)留磨削余量0.2mm，其余至尺寸 定位基準(zhǔn)：外圓和端面 5. 檢驗(yàn) 6. 滾切齒面，留磨齒余量0.25～0.3mm 定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔和端面A 7. 倒角 定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔和端面A 8. 鉗工去毛刺 9. 齒面高頻淬火HRC52 10. 插鍵槽 定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔和端面A 11. 靠磨大端面A 定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔 12. 磨削B面至總長(zhǎng) 定位基準(zhǔn)：端面A 13. 磨內(nèi)孔至φ85H5 定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔和端面A 14. 齒面磨削 定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔和端面A 15. 檢驗(yàn) ( g& \# f( N4 U
10、齒輪加工工藝過(guò)程分析 ) z6 o+ d& ]" V" k7 ?
1. 定位基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同，而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大時(shí)則采用錐堵。頂尖定位的精度高，且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時(shí)常采用以下兩種定位、夾緊方式。 (1)以內(nèi)孔和端面定位 即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位，確定齒輪中心和軸向位置，并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)重合，定位精度高，適于批量生產(chǎn)。但對(duì)夾具的制造精度要求較高。 (2)以外圓和端面定位 工件和夾具心軸的配合間隙較大，用千分表校正外圓以決定中心的位置，并以端面定位；從另一端面施以?shī)A緊。這種方式因每個(gè)工件都要校正，故生產(chǎn)效率低；它對(duì)齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高，而對(duì)夾具精度要求不高，故適于單件、小批量生產(chǎn)。 2. 齒輪毛坯的加工 齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個(gè)齒輪加工工藝過(guò)程中占有很重要的地位，因?yàn)辇X面加工和檢測(cè)所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出來(lái)；無(wú)論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加工。 在齒輪的技術(shù)要求中，應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，因?yàn)辇X厚的檢測(cè)是以齒頂圓為測(cè)量基準(zhǔn)的，齒頂圓精度太低，必然使所測(cè)量出的齒厚值無(wú)法正確反映齒側(cè)間隙的大小。 所以，在這一加工過(guò)程中應(yīng)注意下列三個(gè)問(wèn)題： (1)當(dāng)以齒頂圓直徑作為測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度 (2)保證定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度 (3)提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙 8 q% K$ A! V9 Q8 q. @& A- i
) ?; z1 G, w, L, d' L& U) { | 
發(fā)表于 2022-11-11 14:50:26
QQ好友和群
QQ空間
