第九章圆柱齿轮加工工艺和 常用工艺装备
第九章 圆柱齿轮加工工艺和 常用工艺装备
齿轮的功用与结构特点 齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广 泛,其功用是按规定的速比传递运动和动力。 齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不 同的形状, ·从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分 构成。 按照齿圈上轮齿的分布形式,可分为直齿、斜齿 人字齿等 ·按照轮体的结构特点,齿轮大致分为盘形齿轮 套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等
• 齿轮的功用与结构特点 • 齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广 泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。 • 齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不 同的形状， • 从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分 构成。 • 按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、 人字齿等； • 按照 轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、 套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等
齿轮的技术要求 齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性1 能力及使用寿命都有很大的影响。根据箕使用条 传动应满足以下几个方面的要求 (一)传递运动准确性 要求齿轮较准确地传递运动,传动比恒定。即要求齿 轮在一转中的转角误差不超过一定范围 二)传递运动平稳性 要求齿轮传递运动平稳,以减小冲击、振动和噪声 即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。 (三)载荷分布均匀性 要求齿轮工作时,齿面接触要均匀,以使齿轮在传递 动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大,引起齿面 过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外,还包 括接触面积和接触位置 (四)传动侧隙的合理性 要求齿轮工作时,非工作齿面间留有一定的间隙,以 贮存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和 、装配时 些误差
• 齿轮的技术要求 • 齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载 能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件，齿轮 传动应满足以下几个方面的要求。 • （一）传递运动准确性 • 要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿 轮在一转中的转角误差不超过一定范围。 • （二）传递运动平稳性 • 要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。 即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。 • （三）载荷分布均匀性 • 要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递 动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面 过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包 括接触面积和接触位置。 • （四）传动侧隙的合理性 • 要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以 贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和 加工、装配时的一些误差
齿轮的材料 般来说, 1.对于低速重载的传力齿轮,齿面受压产生塑性变形和磨损, 且轮齿易折断。应选用机械强度、硬度等综合力学性能较 好的材料,如18 CrMnti; 2线速度高的传力齿轮,齿面容易产生疲劳点蚀,所以齿面 应有较高的硬度,可用38 TMOAIA氮化钢 3承受冲击载荷的传力齿轮,应选用韧性好的材料,如低碳 合金钢18CMnT; 4.非传力齿轮可以选用不淬火钢,铸铁、夹布胶木、尼龙等 非金属材料 5.一般用途的齿轮均用45钢等中碳结构钢和低碳结构钢如 20Cr、40Cr、20 CrMnn等制成
齿轮的材料 一般来说， 1.对于低速重载的传力齿轮，齿面受压产生塑性变形和磨损， 且轮齿易折断。应选用机械强度、硬度等综合力学性能较 好的材料，如18CrMnTi； 2.线速度高的传力齿轮，齿面容易产生疲劳点蚀，所以齿面 应有较高的硬度，可用38CrMoAlA氮化钢； 3.承受冲击载荷的传力齿轮，应选用韧性好的材料，如低碳 合金钢18CrMnTi； 4.非传力齿轮可以选用不淬火钢，铸铁、夹布胶木、尼龙等 非金属材料。 5.一般用途的齿轮均用45钢等中碳结构钢和低碳结构钢如 20Cr、40Cr、20CrMnTi等制成
·齿轮的热处理 齿轮加工中根据不同的目的,安排两类热处理工序 (1)毛坯热处理在齿坯加工前后安排预备热处理一正火或调 质。其主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力 改善材料的切削性能和提髙综合力学性能 (2)齿面热处理齿形加工完毕后,为提高齿面的硬度和耐磨 性,常进行渗碳淬火,髙频淬火,碳氮共渗和氮化处理等 热处理工序
• 齿轮的热处理 • 齿轮加工中根据不同的目的，安排两类热处理工序。 • • (1)毛坯热处理在齿坯加工前后安排预备热处理—正火或调 质。其主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力， 改善材料的切削性能和提高综合力学性能。 • • (2)齿面热处理齿形加工完毕后，为提高齿面的硬度和耐磨 性，常进行渗碳淬火，高频淬火，碳氮共渗和氮化处理等 热处理工序
齿轮毛坯 齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。 ·1棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮 2.当齿轮强度要求高,并要求耐磨损、耐冲击时,多用锻 件毛坯。 ·3.当齿轮的直径大于Φ400~Φ600时,常用铸造齿坯。为 了减少机械加工量,对大尺寸、低精度的齿轮,可以直接 铸出轮齿; ·4对于小尺寸,形状复杂的齿轮,可以采用精密铸造、压 力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造 出具有轮齿的齿坯,以提高劳动生产率,节约原材料
• 齿轮毛坯 • 齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。 • 1.棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮。 • 2.当齿轮强度要求高，并要求耐磨损、耐冲击时，多用锻 件毛坯。 • 3.当齿轮的直径大于Φ400~Φ600时，常用铸造齿坯。为 了减少机械加工量，对大尺寸、低精度的齿轮，可以直接 铸出轮齿； • 4.对于小尺寸，形状复杂的齿轮，可以采用精密铸造、压 力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造 出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料
齿坯加工 齿形加工之前的齿轮加工称为齿坯加工,齿坯的内孔 (或轴颈)、端面或外圆经常是齿轮加工、测量和装配的基 准,齿坯的精度对齿轮的加工精度有着重要的影响 ·齿坯加工精度 齿坯加工中,主要要求保证的是基准孔(或轴颈)的尺 寸精度和形状精度、基准端面相对于基准孔(或轴颈)的位 置精度
• 齿坯加工 • 齿形加工之前的齿轮加工称为齿坯加工，齿坯的内孔 (或轴颈)、端面或外圆经常是齿轮加工、测量和装配的基 准，齿坯的精度对齿轮的加工精度有着重要的影响。 • 齿坯加工精度 • 齿坯加工中，主要要求保证的是基准孔(或轴颈)的尺 寸精度和形状精度、基准端面相对于基准孔(或轴颈)的位 置精度
齿坯加工方案 齿坯加工方案的选择主要与齿轮的轮体结构、 技术要求和生产批量等因素有关 1.中、小批生产的齿坯加工 中小批生产尽量采用通用机床加工。对于圆 柱孔齿坯,可采用粗车一精车的加工方案: 2大批量生产的齿坯加工 大批量生产中,无论花键孔或圆柱孔,均采 用高生产率的机床(如拉床、多轴自动或多刀半自 动车床等)
• 齿坯加工方案 • 齿坯加工方案的选择主要与齿轮的轮体结构、 技术要求和生产批量等因素有关。 • 1.中、小批生产的齿坯加工 • 中小批生产尽量采用通用机床加工。对于圆 柱孔齿坯，可采用粗车—精车的加工方案： • 2.大批量生产的齿坯加工 • 大批量生产中，无论花键孔或圆柱孔，均采 用高生产率的机床(如拉床、多轴自动或多刀半自 动车床等)
圆柱齿轮齿形加工方法 齿形加工方法很多,按加工中有无切削,可分为无切削加 工和有切削加工两大类。 ·无切削加工 无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等 新工艺。无切削加工具有生产率高,材料消耗少、成本低 等一系列的优点,目前已推广使用。但因其加工精度较低 工艺不够稳定,特别是生产批量小时难以采用,这些缺点 限制了它的使用。 ·有切削加工 按其加工原理可分为成形法和展成法两种
• 圆柱齿轮齿形加工方法 齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加 工和有切削加工两大类。 • 无切削加工 无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等 新工艺。无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低 等一系列的优点，目前已推广使用。但因其加工精度较低， 工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点 限制了它的使用。 • 有切削加工 按其加工原理可分为成形法和展成法两种