圆柱齿轮

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1第五节圆柱齿轮加工一、概述功用:传递动力或运动。(一)结构特点:圆柱齿轮的结构形式齿圈:直齿,斜齿,人字齿,单齿圈(工艺性好),多齿圈。轮体:(变化大)盘类、套类、轴类、扇形齿轮、内齿轮,齿条。2常见齿轮的结构形式3(二)精度要求:运动精度:分度传动,运动精度。工作平稳性:高速动力传动,工作平稳。接触精度:重载低速,接触斑点齿侧间隙:换向传动,读数机构,齿侧间隙4(三)齿轮材料与热处理1、材料:按使用时的工作条件选择(用)材料:低速重载,要求:机械强度、硬度18CrMnTi;高速重载,要求:齿面硬度、防疲劳点蚀38CrMoAlA氮化钢;冲击载荷,要求:韧性18CrMnTi;非传力齿轮:不淬火钢,铸铁,夹布塑料,尼龙。一般齿轮用材料:中碳钢(45),低中碳合金钢(20Cr,40Cr,20CrMnTi)2、齿轮热处理(1)毛坯热处理:正火、调质,(粗加工前(铸、锻件)后(棒料))(2)齿面热处理:渗碳淬火,高频淬火,碳氮共渗,渗氮。(变形大的终加工前,变形小的终加工后)5(四)齿轮毛坯棒料;小尺寸,结构简单,强度低的齿轮锻件:强度高,耐磨,耐冲击齿轮铸件:大尺寸,低精度齿轮;小尺寸,形状复杂齿轮(精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金,热轧、冷挤等)(五)定位基准选择基准重合,基准统一原则:轴齿轮:大直径:轴颈加大端面;小直径:二端中心孔孔齿轮:小批:外圆,大端面----不用心轴,生产率低;大批:内孔,大端面----专用心轴,生产率高6(六)齿轮加工工艺过程毛坯制造-→齿坯热处理-→齿坯加工-→齿形加工(包括齿端加工)-→齿圈热处理-→精基准修整-→齿形精整加工。7二、齿坯的加工方法1.齿坯精度加工内容:齿圈外圆,端面,孔(轴)。齿坯精度;与齿轮精度等级有关。2.加工方案齿坯的加工方案取决于轮体结构的生产类型,以盘类齿轮为例。(1)大批大量生产钻(钻、扩孔,外圆、端面定位)、拉(拉孔)、多刀车(外圆,端面,切槽,倒角;孔定位)。(2)成批生产车(外圆、端面、内孔,外圆或轮毂定位)、拉(拉孔,端面定位)、车(外圆,端面,孔定位)8(3)单件小批生产车(端面、内孔,外圆定位)(端面、内孔、外圆,轮毂定位)、车(端面2(外圆),内孔定位)。3、淬火后齿坯基面的加工孔、端面齿圈淬火:车(孔,端面)、推孔(花键孔);或磨(磨孔、端面);整体淬火:全磨三、齿形加工方法常见的齿形加工方法(见下表)9加工刀具机床精度生产率适用范围成形模数铣刀铣床IT9以下低铣齿拉齿齿轮拉刀拉床IT7~9高大量生产,内齿轮滚齿齿轮滚刀滚齿机IT7~10高通用性大,外啮合圆柱齿轮,蜗轮插齿插齿刀插齿机IT7~9高内外齿轮,多联,扇形齿轮,齿条剃齿剃齿刀剃齿机IT6~7高滚(插)后,淬火前精加工冷挤齿挤轮挤齿机IT7~8高淬硬前精加工代替剃齿珩齿珩磨轮珩齿机IT7中剃齿和高频淬火后精加工磨齿砂轮磨齿机IT3~7低淬硬后精密加工10方案精度粗糙度过程路线滚(插)齿8级以下Ra1.6-0.2调质齿轮:滚(插)齿;淬硬齿轮:滚(插)齿→齿端加工→淬火→校正孔剃齿6~7级Ra0.8-0.2不淬硬齿:滚(插)→剃珩齿6~7级Ra0.8-0.2滚(插)→齿端→剃→淬→校正基孔→珩齿磨齿5级以上Ra0.8-0.1滚(粗、精)→齿端→淬→校正→粗磨齿→精磨齿研(滚光)齿小批或无法进行珩磨的多联齿轮滚(插)→剃→淬火→研(滚光)滚光:去氧化皮、毛刺、不能提高齿形精度,研:提高齿形精度,降低粗糙度。11四、圆柱齿轮的加工工艺过程图5-15为一直齿圆柱齿轮的简图,编制齿轮加工工艺过程大致可以划分如下几个阶段:1)齿轮毛坯的形成:锻件、棒料或铸件;2)粗加工:切除较多的余量;3)半精加工:车、滚、插齿;4)热处理:调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等;5)精加工:精修基准、精加工齿形。12图5-15齿轮简图13序号工序内容及要求定位基准1锻造2正火3粗车各部,均放余量1.5㎜外圆、端面转塔车床4精车各部,内部至锥孔塞规线外露6~8㎜,其余达图样要求外圆、内孔、端面C6165滚齿:内孔、端面BY386倒角内孔、端面B倒角机7插键槽达图样要求外圆、端面B插床8去毛剌9剃齿内孔、端面BY571410热处理:齿部C5411磨内锥孔,磨至塞规小端平外圆、端面BM22012珩齿达图样要求内孔、端面BY571413终结检验14五、圆柱齿轮的加工工艺过程分析1、基准的选择带轴齿轮主要采用顶尖孔定位:顶尖定位的精度高,且能作到基准重合和统一。带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式:(1)以内孔和端面定位:定位精度高,适合于批量生产。但对于夹具的制造精度要求较高。15(2)以外圆和端面定位:生产率低;同时对齿坯的内、外圆同轴要求高,而对夹具精度要求不高,故适用于单件、小批生产。为减少定位误差,提高齿轮加工精度,在加工时应满足以下要求:1)应选择基准重合、统一的定位方式;2)内孔定位时,配合间隙应近可能减少;3)定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来,以保证垂直度要求。162、齿轮毛坯的加工齿坯加工,占有很重要的地位。为齿面加工和检测提供基准,同时所占工时比例较大,为提高生产率和保证加工质量,必须重视轮坯的加工。齿轮图样中,如果规定以分度圆弦齿厚的减薄量来测定侧隙,应注意齿顶圆的精度要求,因为齿厚检测以齿顶圆为测量基准。齿顶圆精度太低,使测量出的齿厚无法正确反映出侧隙的大小,所以,在这一加工过程中应注意以下三个问题:171)当以齿顶圆作为测量基准时,应严格控制齿顶圆的尺寸精度;2)保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度;3)提高齿轮内孔的制造精度,减少与夹具心轴的配合间隙;3、齿形及齿端加工齿形加工是齿轮加工的关键,其方案的选择取决于多方面的因素,如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。常用的齿形加工方案在上节已有讲解,在此不再叙述。18图5-16齿端加工形式19图5-17齿端倒圆加工示意图齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如图5-17所示。经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态,减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖角和毛刺。20习题1、试述齿轮的功用、结构特点和分类。2、齿轮传动的基本要求有哪几个方面?3、试述齿轮材料的种类、热处理方法和使用范围。4、加工模数Z=3的直齿圆柱齿轮,齿数Z1=26,Z2=34,试选择盘形齿轮铣刀的刀号。在相同的条件下,哪个齿轮的加工精度高?为什么?5、滚齿时,若齿坯、夹具、工作台分度蜗轮有制造误差和安装误差,试比较三者所造成的齿轮加工误差有何异同点?6、为何剃齿的加工精度高于滚齿和插齿?217、在不同生产类型条件下,齿坯加工是怎样进行的的?如何保证齿坯内外圆同轴度及定位用的端面与内孔的垂直度?齿坯精度对齿轮加工精度有什么影响?8、选择齿形加工的方案的依据是什么?请分析单件小批生产类型常选用磨齿方案的理由?9、请编制图5-18所示的双联齿轮的加工工艺过程。单件小批生产,材料45,齿部高频淬火48HRC。22图5-18双联齿轮

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