渐开线齿轮加工工艺

渐开线齿轮加工工艺第一部分渐开线的基本知识1、渐开线的定义当直线W沿着圆B的圆周作无滑动的纯滚动时，直线W上任一点A的运动A1……Ai(i=1，2，3…)，称为圆B的渐开线。2、渐开线的形成在一个圆盘的圆周上，绕着一根绳，绳头上栓一支铅笔，拉紧绳子，逐渐展开，笔尖所画出来的曲线，即是渐开线。3、渐开线的性质1、展开线段A1K的长度等于它所绕基圆B的弧长AK。2、发生线A1K是基圆B的切线，也是渐开线AA1的法线。3、渐开线的性质3、同一基圆所生成的两条同向渐开线间的法线距离相等。同一基圆所生成的两条反向渐开线的公法线长度处处相等，都等于基圆上的圆弧长。4、渐开线上各点的曲率半径不相等。5、渐开线的形状取决于基圆的大小。6、基圆内没有渐开线。第二部分齿轮的基本加工方法一、渐开线齿轮的加工方法按渐开线齿轮的加工原理，分为2类：1、成形法。2、展成法。1、成形法使用与齿槽形状相同的成形刀具加工出齿形，齿的形状由刀刃的形状决定。主要有铣齿和拉齿。特点：刀具简单，操作方便，加工精度低，效率低，适合单件生产。2、冲齿冲齿也是成形加工的一种，生产效率高，适用于钢板类齿轮。浙江中马生产的EG20、EG30起动离合器齿轮，EG20、EG02起动齿轮、EG30变档轴齿轮，其齿轮是冲压成形的。3、展成法原理利用齿轮啮合原理，即刀具和毛坯在啮合运动中切削加工齿轮的方法。采用与齿轮齿形相共轭的渐开线齿形或齿条形工具，只要刀具的基圆齿距与齿轮基圆齿距相等并作正确的啮合运动，就能切削出与基切削刃齿形相共轭的齿形。4、展成法形式与特点主要为滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿轮。特点：1、效率高，齿轮精度高，可加工各种形状复杂的齿轮。2、齿形为刀具切削刃在连续切削的过程中所形成的包络线。3、刀具的模数和压力角与被加工齿轮的模数和压力角必须相同。4、一把刀可以加工不同齿数的齿轮。5、需专用机床。二、滚齿可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗杆。其生产效率高，精度较高，是齿轮生产应用最广泛的一种加工方法。可加工5、6、7、8、9级精度的齿轮。1、滚齿原理滚齿是利用齿轮齿条啮合原理进行加工。把滚刀外观视为阿基米德蜗杆，以其轴向剖面为标准参数的滚切齿轮的基本齿条。当滚刀转动时，齿条便连续地向一个方向移动。蜗杆转动一周，轴向齿上定点向前移动一个齿距。2、滚齿齿廓的形成当齿条以速度υ前进，齿轮以ω角速度转动，r为齿轮的节圆半径，当υ=rω时，齿条的节线与齿轮的节圆作滚动，齿条占据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的位置，这样齿条上的定点，就包络出渐开线齿形的曲线。3、滚齿齿廓的形成右图为齿条刀齿顺序进入被切齿轮齿槽的各个位置，包络出来的渐开线齿形。4、滚齿的基本运动1、齿轮的分齿运动。2、滚刀旋转的切削运动。3、滚刀的垂直进给运动。5、滚齿刀的结构滚刀的外形如右图所示。常用的滚刀结构为阿基米德蜗杆，其轴向剖面具有直线齿形的螺纹。主要特点是制造、检验方便。5、滚齿刀的主要参数1、滚刀的外径da和孔径D2、滚刀的长度L3、滚刀的槽数多为8-12槽4、容屑槽形式直槽和螺旋槽两种滚刀标准：GB6083-856、齿坯的安装1、盘形类齿轮a、内孔、端面定位。b、外圆、端面定位。6、齿坯的安装2、轴类齿轮c、两顶尖孔定位。d、顶尖孔和轴颈定位。7、滚齿的应用举例1、各机型起动惰轮的大齿轮。2、各种齿轮剃齿前，齿形采用滚齿获得，如GN125的初级从动齿轮。三、插齿可加工圆柱齿轮(包括内外啮合形式的直齿和斜齿齿轮)、齿条、多联齿轮。尤其加工内齿轮、多联齿轮，更能体现插齿的优点。1、插齿的工作原理和滚齿一样，也是展成法加工齿轮。其原理为一对圆柱齿轮作无间隙啮合，其中一个“齿轮”上插齿刀，另一个“齿轮”是被加工的工件。插齿刀作往复直线运动，同时插齿刀和工件旋转，插齿刀转过一齿，工件也转过一齿。2、插齿的齿廓形成插齿刀和工件两者之间的展成运动的包络线，就切出了工件的齿形。3、插齿的基本运动1、主轴往复运动。2、圆周进给运动。3、径向进给运动。4、让刀运动。4、插齿刀的结构分类1、盘形插齿刀。2、碗形插齿刀。3、筒形插齿刀。4、锥柄插齿刀。5、齿坯的安装多采用内孔、端面定位，再用螺母锁紧。6、插齿的应用举例各机型的起动惰轮中小齿轮，均采用插齿加工，见右图。四、剃齿适宜加工未经淬硬或调质处理的圆柱外啮合的直齿、斜齿。可加工6、7、8级精度齿轮。EG33正时齿轮，最终齿形采用剃齿加工，如右图示。1、剃齿的工作原理利用一对交错轴齿轮的啮合传动时，齿宽方向上有相对滑动的原理。剃齿刀的齿廓上开有许多小槽，形成切削刃面。剃齿刀与被剃齿轮作无间隙的自由啮合，在进刀压力下，相对滑动就能从被剃的齿面上象剃胡须似的刮削掉一层极薄的金属。2、剃齿的基本运动1、剃齿刀的正反转动。2、剃齿刀的径向移动（进退刀）。3、工件齿轮的轴向往复运动。3、剃齿刀的结构目前广泛使用圆盘形剃齿刀。其实际上是一个斜齿圆柱齿轮，在每个齿的两侧面开有许多与端面平行的小槽来形成刀刃，并在工作时容纳切屑和切削液。剃齿刀安装孔为φ63.5mm，用键与主轴相配。4、剃齿的应用举例1）、CG125正时齿轮、凸轮齿轮，见右上图。2）、HJ125T-9、HS125T、HJ100T等机型的后轮驱动轴、后传动惰轮组合、末级从动齿轮，见右下图。热处理前的齿形加工为剃齿。五、珩齿珩齿是提高淬火齿轮齿面质量的一种加工方法。可以消除热处理后产生的氧化皮，去除毛刺及压痕，具有较高的生产效率。1、珩齿的工作原理珩齿是利用含有磨料的塑料珩磨轮，带动被珩齿轮自由转动，借助于齿面间的压力和相对滑动进行切削。工作原理与剃齿基本相同，但珩轮没有剃齿刀那样的刃口，而是依靠齿面无数锋利的砂粒在相对滑动下进行切削。2、珩磨轮的结构珩磨轮实际也是一个齿轮。采用钢材为轮坯，外径环槽上套上由塑料材料浇注而成的珩磨轮。分为内珩磨轮和外珩磨轮，其中外珩磨轮应用最多。右图为外珩磨轮实物。3、珩齿的应用举例1）、GN125初级从动齿轮，见右上图。2）、HJ125T-9、HS125T、HJ100T等机型的后轮驱动轴、后传动惰轮组合、末级从动齿轮，见右下图。最终齿面加工为珩齿，其齿面有轻微发亮。六、磨齿磨齿可以使用轮齿达到很高的精度和很细的表面粗糙度，许多重要的齿轮，如航空齿轮、精密机床齿轮，一般都要经过磨齿。济南汇九齿轮厂生产的AX100和GN125初级主动齿轮，采用磨齿加工。1、磨齿的工作原理磨齿分为仿形法和展成法两大类。1)、仿形法将砂轮修整成齿轮的齿槽形状，进行磨齿加工。如右图的图d)。1、磨齿的工作原理2)、展成法根据齿轮和齿条啮合原理。将砂轮构成假想齿条齿的单侧或双侧，在工件滚动中，利用砂轮磨削平面包络出渐开线齿形。如右图的图a)、b)、c)。2、磨齿的应用举例济南汇九生产的AX100初级主动齿轮(右上图)和GN125初级主动齿轮（右下图），齿形最终加工采用磨齿工艺，其齿面特别光亮。第三部分典型齿轮的加工流程齿轮加工基本流程齿轮的加工，主要是齿坯的加工、齿形的加工和热处理。下面以GN125初级从动齿轮的加工流程作说明:锻坯成形→齿坯加工→滚齿→倒棱→剃齿→热处理→抛丸→压装衬套→精镗内孔→珩齿→清洗防锈→啮合检查→包装入库。1、锻坯成型锻坯成型，利用锻压机的强大压力，将钢材在模具中挤压成所需的毛坯形状。右上图为EG33电起动齿轮的齿轮毛坯，左下图为EG21起动惰轮的毛坯。2、齿坯加工主要通过车削、铣削、钻削、刨削等方法加工，以得到齿坯。目前齿坯的加工多采用数控机床加工。右图为GN125初级从动齿轮的齿坯加工和完成的齿坯。3、滚齿将齿坯加工出来齿形，在数控滚齿机上进行。右图为GN125初级从动齿轮的滚齿过程和滚齿后的零件。4、倒棱在倒棱机上进行，砂轮片沿齿端面轮廓打磨，去除齿端的尖角。右图为GN125初级从动齿轮的倒棱过程。5、剃齿修整齿轮的齿面，获得最终的齿形，在剃齿机上进行。右图为GN125初级从动齿轮的剃齿过程。6、热处理采用渗碳淬火工艺，提高表面硬度，在连续多用炉内进行。右上图为多用炉，右边第一台为主炉，进行渗碳淬火，右边第二台为清洗机，左边两台为回火炉。右下图为GN125初级从动齿轮装炉时零件摆放情况。7、抛丸将细小的钢丸高速打在零件表面，清理热处理后零件表面的氧化皮、油泥。右图为抛丸机，机前面为零件挂具。8、压装衬套用压力机将2个铜衬套压入齿轮内孔。右图为衬套压装过程。9、精镗内孔在镗床上将内孔尺寸加工至最终尺寸φ25±0.0065。右图为镗孔过程。10、珩齿去除齿轮面的毛刺，并提高齿面光洁度。右图为珩齿过程。11、清洗防锈将零件用清洗液喷淋清洗干净，然后烘干，再浸泡防锈油，整个过程自动连续完成。右图为清洗设备。12、啮合检查产品齿轮与标准齿轮进行无间隙啮合，检查齿轮的一齿径向跳动和综合径向跳动。右图为齿轮啮合仪。13、包装入库检查合格的产品用塑料薄膜包好，放入泡沫保护套内，用纸箱包装。右图为产品的包装情况。