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齿轮加工工艺总结

来源: 作者: 时间:2010-05-19 点击:

一、 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,但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。
在上述各种齿轮中,以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好,可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿;双联或三联等多齿圈齿轮(图9-1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时,小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制,通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高,需要精滚或磨齿加工,而轴向距离在设计上又不允许加大时,可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构,以改善加工的工艺性。
 

二、齿轮的材料、热处理和毛坯 

(一)齿轮的材料与热处理
1.材料的选择
一般来说,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;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;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;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。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。
2.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。
(二)齿轮毛坯
齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮。当齿轮强度要求高,并要求耐磨损、耐冲击时,多用锻件毛坯。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;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。
 

三、 圆柱齿轮加工方法对照表

加工

刀具

机床

精度

生产率

适用范围

成形铣齿

模数铣刀

铣床

IT9以下

 

拉齿

齿轮拉刀

拉床

IT7~9

大量生产,内齿轮

滚齿

齿轮滚刀

滚齿机

IT7~10

通用性大,外啮合圆柱齿轮,蜗轮

插齿

插齿刀

插齿机

IT7~9

内外齿轮,多联,扇形齿轮,齿条

剃齿

剃齿刀

剃齿机

IT6~7

滚(插)后,淬火前精加工

冷挤齿

挤轮

挤齿机

IT7~8

淬硬前精加工代替剃齿

珩齿

珩磨轮

珩齿机

IT7

剃齿和高频淬火后精加工

磨齿

砂轮

磨齿机

IT3~7

淬硬后精密加工


方案

精度

粗糙度

过程路线

滚(插)齿

8级以下

Ra1.60.2

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

67

Ra0.80.2

不淬硬齿:滚(插)→剃

珩齿

67

Ra0.80.2

滚(插)→齿端→剃→淬→校正基孔→珩齿

磨齿

5级以上

Ra0.80.1

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。

 

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