5.1圓柱齒輪零件的工藝特點

01圓柱齒輪傳動的精度要求02圓柱齒輪的材料與毛坯03圓柱齒輪的加工工藝過程04圓柱齒輪加工的主要工藝問題

盤類零件零件基本上是扁平形狀，有圓形、方形、弧形等各種各樣的形狀，它們中有均布孔，也有凹凸臺，常見的盤類零件有法蘭盤、帶輪、凸輪、圓柱齒輪等。圓柱齒輪是機械傳動中典型的盤類零件之一，通常起支撐和導(dǎo)向作用。其功用是按規(guī)定的傳動比傳遞運動和動力。圖5-1圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式a)單圈盤狀齒輪

b）雙聯(lián)移滑齒輪

c)三聯(lián)移滑齒輪

d）套狀齒輪

e）內(nèi)齒輪

f）連軸齒輪

g）扇形齒輪

h）齒條5.1.1圓柱齒輪傳動的精度要求1.運動精度要求齒輪傳動的傳動特點是傳動比恒定，即

2.接觸精度要求齒輪工作時，要求齒面有一定且均勻的接觸面積，并保證有符合要求的接觸位置，以齒面載荷分布的均勻性來保證齒輪的使用壽命。3.工作平穩(wěn)性精度要求

齒輪傳動平穩(wěn)，無沖擊、振動和噪聲小。這就需要限制齒輪傳動時瞬時傳動比的變化，即齒輪在一轉(zhuǎn)中多次出現(xiàn)的小周期性轉(zhuǎn)角誤差不應(yīng)超過一定的限度。4.齒側(cè)間隙要求

齒輪傳動時，非工作面留有一定的間隙，用以儲存潤滑油，補償彈性變形、熱變形及齒輪制造和裝配誤差。5.1.2圓柱齒輪的材料與毛坯

圓柱齒輪常用的材料與熱處理齒輪材料預(yù)備熱處理齒面熱處理綜合性能適用工作范圍中碳結(jié)構(gòu)鋼，如45調(diào)質(zhì)、正火表面淬火綜合力學(xué)性能較好，齒面粗糙度值較大低速、輕載或不重要齒輪中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr調(diào)質(zhì)、正火表面淬火綜合力學(xué)性能較好，熱處理變形小速度較高，受力較大，精度為6級以上的齒輪低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，如20Cr正火滲碳、碳氮共滲心部有較高韌性、齒面耐磨性較好高速、中載或受沖擊載荷形式傳動的齒輪鑄鐵材料，如HT200

切削性能好，成本低，抗彎強度、耐磨性、耐沖擊性差受力不大，形狀復(fù)雜，尺寸大的齒輪非鐵金屬材料，如HPb59—1

切削性能好，耐蝕性能好，齒面表面粗糙度值較小儀表、儀器中的小模數(shù)齒輪

齒輪的毛坯選擇取決于齒輪的材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、使用條件及生產(chǎn)批量等因素。對于鋼制齒輪，如果尺寸較小且性能要求不高，可直接采用熱軋棒料。除此之外，一般都采用鍛造毛坯。生產(chǎn)批量較小或尺寸較大的齒輪采用自由鍛造，生產(chǎn)批量較大的中小尺寸齒輪采用模鍛。對于直徑比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的不便于鍛造的齒輪，采用鑄鋼毛坯或焊接組合毛坯。5.1.3圓柱齒輪的加工工藝過程

圓柱齒輪的加工藝可以分為齒坯工藝和齒形工藝兩部分。其工藝過程因零件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、生產(chǎn)批量及具體生產(chǎn)條件的不同而不同。一般工藝路線可歸納如下:毛坯制造—毛壞熱處理—齒坯加工—中檢—齒形粗加工—齒端加工—齒面熱處理—精基準(zhǔn)修正—齒形精加工—終檢。圖5-2雙聯(lián)齒輪

圖5-2所示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr,

精度為7級，中批生產(chǎn)。

表5-2雙聯(lián)齒輪的參數(shù)齒號模數(shù)/mm齒數(shù)齒圈徑向圓跳動/mm公法線平均長度/mm公法線長度變動量/mm跨齒數(shù)齒形誤差/mm齒向誤差/mmI3280.03623.150.02830.080.009II3320.03622.980.02830.080.009

表5-3雙聯(lián)齒輪加工工藝過程序號工序內(nèi)容定位基面序號工序內(nèi)容定位基面1毛坯鍛造

9倒角(I、II齒圈牙角)花鍵孔和端面2正火

10鉗工去毛刺

3粗車外圓和端面(留余量1~1.5mm)，鉆鏜花鍵底孔至尺寸外圓和端面11剃齒(z=28，采用螺旋角為15°的剃齒刀)，公法線長度至尺寸上限花鍵孔和端面4拉花鍵孔φ28H12孔和端面12剃齒(z=32，采用螺旋角為5°的剃齒刀)，公法線長度至尺寸上限花鍵孔和端面5精車外圓、端面及槽至尺寸花鍵孔和端面13齒部高頻感應(yīng)加熱淬火至52HRC

6檢驗

14推孔

7滾齒(z=32，留剃削余量0.06~0.08mm)花鍵孔和端面15珩齒(z=32)花鍵孔和端面珩齒(z=28)8插齒(z=28，留剃削余量0.03~0.05mm)花鍵孔和端面16檢驗花鍵孔和端面5.1.4圓柱齒輪加工的主要工藝問題

1.定位基準(zhǔn)的選擇

設(shè)計時，為保證其傳動精度，齒輪的設(shè)計基準(zhǔn)大多與裝配基準(zhǔn)重合。工藝中應(yīng)本著基準(zhǔn)重合的原則，盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)重合，并盡可能在整個工藝過程中保持基準(zhǔn)統(tǒng)一。

對于帶孔齒輪，一般選齒輪的內(nèi)孔和一個端面定位，作為基準(zhǔn)的內(nèi)孔，應(yīng)有較高的加工精度，且基準(zhǔn)端面相對內(nèi)孔的端面圓跳動應(yīng)符合公差要求。對于小直徑連軸齒輪，一般選用軸兩端中心孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。對于直徑或模數(shù)較大的連軸齒輪，一般用裝配軸徑和圓跳動較小的端面作為定位基準(zhǔn)。

2.齒坯加工方案

齒坯加工是齒輪加工工藝的環(huán)節(jié)，其加工將作為后續(xù)齒形加工和檢驗用的基準(zhǔn)，而基準(zhǔn)的好壞對齒形加工的質(zhì)量影響很大。齒輪軸的齒坯工藝與軸加工工藝大體相同。對盤狀齒輪一般視批量不同采用不同的加工方案，但必須注意的是，為保證基準(zhǔn)端面相對內(nèi)孔的圓跳動要求，作為基準(zhǔn)的內(nèi)孔和一端面的精加工應(yīng)盡量在一次安裝內(nèi)完成。

中、小批生產(chǎn)的盤類齒輪，齒坯加工盡量采用通用機床。一般工藝路線為:粗車內(nèi)、外各部分—精加工內(nèi)孔及定位端面—精加工其他表面。

大批量生產(chǎn)的盤類齒輪，齒坯加工應(yīng)盡量選擇像拉床、多刀機床、單軸、多軸自動機床，數(shù)控機床等這樣的高生產(chǎn)率機床。一般工藝路線為:多刀粗車外圓、端面與孔—拉孔—多刀精車外圓、端面及其他表面。

3.熱處理工序的安排

齒坯工藝過程中一般預(yù)先安排正火或調(diào)質(zhì)等熱處理。正火在生產(chǎn)中應(yīng)用較多，其目的為消除鍛造應(yīng)力，改善材料的加工性能，得到較小的表面粗糙度值。正火一般安排在毛坯鍛造后，齒坯加工前。調(diào)質(zhì)處理一般安排在齒坯粗加工之后，其目的是消除鍛造和切削應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能，為以后淬火時減少變形做好組織準(zhǔn)備。

為提高齒面的硬度，增加齒輪的承載能力和耐磨性，根據(jù)材料與技術(shù)要求，齒形加工一般在滾齒、插齒、剃齒加工之后，珩齒、磨齒加工之前，安排高頻感應(yīng)加熱淬火、液體滲碳淬火或氮碳共滲等熱處理工序。

4.齒端加工

齒輪的齒端加工有齒端倒圓、倒尖、倒棱等。倒棱可除去齒端銳邊、毛刺，避免熱處理時因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。倒圓、倒尖后的齒輪在切擋時容易進入嚙合。

齒端加工必須在淬硬前進行，一般安排在滾齒或插齒后，剃齒前。

5.精基準(zhǔn)的修正

齒輪淬火后，基準(zhǔn)孔往往產(chǎn)生適當(dāng)?shù)淖冃危瑑?nèi)孔尺寸一般縮小0.05mm左右。為保證齒形精度，對基準(zhǔn)孔必須加以修正。如果是表面淬火齒輪，一般采用推孔法修正，其生產(chǎn)率較高；如果是整體表面淬火齒輪，可采用磨孔，磨孔的生產(chǎn)率低，但加工精度高。

6.齒形加工方案

齒形加工是齒輪加工的關(guān)鍵，加工方案的選擇，主要依據(jù)齒輪的生產(chǎn)批量、精度等級、熱處理方法等確定。常用的方案為:1)8級或8級精度以下的調(diào)質(zhì)齒輪采用滾齒—齒端加工的加工方案。淬火齒輪采用滾齒─齒端加工─表面淬火─修內(nèi)孔的加工方案。應(yīng)注意，熱處理前的齒形加工精度應(yīng)高一級。

2)6~7級精度不淬火齒輪采用滾齒─齒端加工─剃齒的加工方案。淬火齒輪采用滾齒─齒端加工─剃齒─表面淬火─修基準(zhǔn)─珩齒的加工方案。此方案設(shè)備簡單，生產(chǎn)率高，成本較低。滲碳齒輪采用滾齒─齒端加工─滲碳淬火─修基準(zhǔn)一磨齒的加工方案。

3)5級以上精度，淬硬(未淬硬)齒輪