第 8章 齿轮加工技术
8.1 齿轮加工原理
8.2 齿轮加工工艺及方法
8.3 齿轮的测量
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析结 束
8.1 齿轮加工原理
8,1,1常见齿轮的种类
齿轮在切削加工时，工件和刀具按一定规律运动，利用刀具切削刃对工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余的金属，
而得到所要求的表面形状。常用的齿轮有圆柱齿轮，圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等，而以圆柱齿轮应用最广。齿轮齿面的表面形状有渐开线表面，摆线表面，圆弧表面等，渐开线表面齿轮是最常用的齿轮，它能方便地在机床上加工出来,图 8-1为常见齿轮种类。
下一页 返回图 8-1 常见齿轮种类返回
(a)圆柱齿轮 (b)圆锥齿轮 (c)蜗杆蜗轮
8,1,2齿轮表面形成方法及其成型运动
轮齿加工机床在切削轮齿表面时，必须保证刀具和工件之间必要的相对运动。这些运动即为齿轮加工机床的成型运动。
成型运动是机床最基本的运动，除成型运动外，还需要辅助运动。齿轮机床辅助运动为分度、切入、快进、快退等操纵及控制。
要使被加工表面成型，必须通过刀具与工件间的相对运动形成两根发生线。由于所用的刀刃形状不同，形成发生线的方法也不相同，齿轮加工中主要有成型法和展成法两种。
上一页 下一页 返回
8.1 齿轮加工原理
1．成型法
成型法加工齿轮所采用的刀具为成型刀具，其刀刃形状 1
与被切齿轮齿槽的截面形状相同，即与发生线中的母线 2形状吻合，因而当刀具旋转时，即能在齿坯上切出渐开线，当刀具与工件相互移动时，即能使渐开线沿导线移动而加工出整个齿的齿槽，如 图 8-3所示。
2．展成法
展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮啮合副中的一个制成刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。
上一页 返回
8.1 齿轮加工原理图 8-3 成型法加工齿轮返回
8,2,1齿形加工的特点及方法
1．圆柱齿轮结构特点和传动精度
圆柱齿轮的结构因使用要求不同而异，从加工工艺角度出发可将其看成是由齿圈部分和轮体部分组成。按齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿、斜齿、人字齿等；按轮体的结构形式，齿轮可大致分为盘类齿轮，套类齿轮，轴类齿轮和齿条等，其中带孔的盘形齿轮在实际生产中应用最广。
为了满足齿轮的使用性能，一般对齿轮传动提出下列四项精度要求。
1)传递运动的准确性
要求齿轮在一转中的转角误差限制在一定范围内，使齿轮副传动比变化小，以保证传递运动准确。
下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2)传递运动的平稳性
要求齿轮在一齿转角内的最大转角误差在规定的范围内，
使齿轮工作时振动小，噪声低，无撞击，传动平稳。
3)载荷分布的均匀性
要求传动中工作齿面接触良好，以保证载荷分布均匀，
从而避免因应力集中而使齿面过早磨损而降低使用寿命。
4)齿侧间隙的合理性
要求啮合轮齿的非工作齿面留有一定的侧隙，以便储存润滑油，补偿弹性变形和热变形及齿轮的制造和安装误差。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2．齿形加工的方法及特点
一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的，为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多，按加工中有无切屑，可分为有切屑加工和无屑加工。
无屑加工近年来发展较快，具有生产率高，材料消耗少，
成本低等优点。主要加工方法有热轧、冷轧、精锻、粉末冶金等，但由于受到材料塑性和加工精度不够高，工艺不够稳定的限制，目前还未广泛应用，特别是生产批量小时难以采用。
齿形的有屑加工，由于加工精度较高，目前仍是齿面加工的主要方法，从加工原理上可将其分为成型法和展成法两种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
成型法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切削齿轮齿槽的形状相同。用成型法原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀在铣床上铣齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的制造安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出 9级～ 10级精度的齿轮。
此外，加工过程中需多次不连续分度，生产率也很低，因此主要用于单件小批量生产及修配工作中加工精度不高的齿轮。
展成法是应用齿轮啮合原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮，只要模数和压力角相等，都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法主要有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法，其中剃齿、珩齿、磨齿属于齿形精加工方法，展成法的加工精度和生产率都较高,刀具通用性好,所以在生产中应用十分广泛。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8,2,2齿形的铣削加工
1．圆柱直齿轮的铣削
图 8-8是圆柱齿轮铣削的状况，铣削圆柱齿轮是铣削工作主要内容之一，也是铣螺旋齿轮和圆锥齿轮的基础。
1)铣削前准备工作。必须先熟悉齿轮的工作图，了解齿轮模数，齿数，加工精度等所有技术要求，这些要求是加工调整计算、选刀的依据。
2)齿坯的检查、安装及校正。在安装齿坯前，必须先检查齿坯质量，通常将齿坯装在心轴上，再将心轴装在分度头及尾座两顶尖上，作齿坯径向跳动、端面跳动等方面校正。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法图 8-8 直齿圆柱齿轮的铣削返回
3)铣刀的选择。根据齿轮模数、压力角、齿轮齿数选择正确铣刀。
4)分度计算与调整。据齿轮齿数选择合适的分度方法，计算后进行有关调整。
5)确定合理铣削用量及切削液。按照切削用量选择原则，考虑齿轮铣刀是铲齿成型铣刀，所选铣削速度应比普通铣刀略低。
为了保证齿轮加工质量和铣刀耐用度，可采用乳化液、轻柴油等切削液。
6)对中心对刀是使铣刀廓形的对称平面通过齿坯轴线。如偏离标准中心，铣出的齿形将向一边倾斜，严重影响齿轮质量，
常用的方法有试切法，划线法。
7)铣削。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2．斜齿圆柱齿轮铣削
由于斜齿轮的齿槽是螺旋槽，因而铣削时必须使纵向工作台转过工作螺旋角。按法向模数 mn、当量齿数 Zυ =Z/COS3β
选择铣刀，其他加工方法，机床调整，铣削步骤可参看螺旋槽及圆柱齿轮铣削。
3．直齿圆锥齿轮铣削
由于锥齿轮是成圆锥形的，齿和齿槽都是大端大，小端小，因此不可能在一次进给中铣出符合要求的齿槽，为了将大端齿槽铣大，需要通过调整计算，其方法有几种，水平进给铣削是常用的一种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8,2,3齿形的滚齿加工
滚齿是齿形加工中生产率较高，应用广泛的一种加工方法。滚齿有较好的加工工艺性，可用来进行齿轮齿形的粗加工，也可用作精加工，对于 8～ 9级精度的齿形，滚齿可直接获得。
1．直齿圆柱齿轮滚切
滚切直齿圆柱齿轮时，可分以下几个步骤进行。
1）计算各套配换齿轮
根据滚齿机主运动传动链、展成运动传动链和轴向进给传动链分别计算滚刀速度配换齿轮，分齿配换齿轮，轴向进给配换齿轮，或查有关资料确定以上参数。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2)安装滚刀
刀具安装得正确与否，将决定被切削齿轮加工精度的高低，因此安装滚刀是一项十分重要的工作。
3)安装齿坯
齿坯的装夹精度、安装歪斜除影响齿轮的径向误差外，
还影响齿向误差，因此在安装齿坯时应高度重视。
4）齿轮径向切深的控制
滚齿时，滚刀在齿轮径向的切深在理论上应等于全齿高
(标准齿轮为 2.25 m)，但由于存在齿坯外圆误差及刀齿齿厚变化等原因，生产实际中并不以全齿高作为径向进刀的主要依据，而一般都通过测量公法线长度或弦齿厚来控制径向切深。通常分粗切和精切二次走刀，第一次切出全齿的绝大部分，经测量工件公法线长度或弦齿厚后，再决定第二次切削的径向进刀量，以达到设计要求。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2．滚切斜齿圆柱齿轮
滚切斜齿圆柱齿轮与滚切直齿圆柱齿轮有很多相同之处，
其不同处是斜齿轮的导线是一条螺旋线，因而在加工步骤中不同。
8,2,3 齿形的插齿加工
和滚齿加工一样，插齿也是利用展成法来加工的，它能加工直齿圆柱齿轮，还宜于加工多联齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。
插齿即可用于齿形的粗加工，也可用作精加工，插齿通常能加工 7级～ 9级精度齿轮，最高可达 6级。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
1．插齿刀的选择及安装
根据图纸上标注的模数、压力角选取插齿刀的类型及规格，插齿刀安装如 图 8-17所示，检查插齿刀的径向跳动及端面跳动，调整至允差范围内。
2．工件的安装
插削不同的齿轮时，相应配有不同的夹具。在设计插齿夹具时，应使夹具具有足够的刚性，并能承受因断续切削而产生的振动和冲击。 图 8-18为常见的插齿夹具结构形式，心轴是插削外齿轮最常用的夹具，安装心轴时，要注意检查其径向跳动并调整到规定的允差范围内。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法图 8-17 插齿刀的安装返回图 8-18 插齿夹具结构形式返回
(a)外齿轮夹具 (b)内齿轮夹具 (c)扇形齿轮夹具
3．插齿刀行程长度的调整
4．分齿挂轮的选取
按各插齿机调整计算公式计算或查表。
5．切削用量选择
按各插齿机调整选择合理的插齿刀每分钟往复行程次数，
选择径向进给挂轮及圆周进给挂轮。
6．插削齿轮
插齿加工中，影响插齿加工的误差因素很多，现根据 Y54
型插齿机中常见误差产生原因及消除方法列于表 8-6(见书 )中。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8,2,4齿形精加工
1．剃齿
剃齿是齿轮齿形精加工方法之一，剃齿精度一般可达 6
级～ 7级，齿面粗糙度 Ra值为 0.8μ m～ 0.2μ m。剃齿的生产率很高，剃削一个中等尺寸的齿轮通常为 2min～ 4 min。因此，
剃齿工艺广泛用于成批和大量生产中未经淬火的精度较高的齿轮。
1)剃齿原理
剃齿是根据一对轴线交叉的螺旋齿轮啮合中，沿齿向存在相对滑动而建立的一种加工方法。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2）剃齿加工质量
剃齿是一种利用剃齿刀与被剃齿轮作自由啮合进行展成加工的方法。剃齿刀与被剃齿轮之间没有强制性的啮合运动，
所以剃齿对齿轮运动精度提高不多。但对工作平稳性精度和接触精度都有较大的提高，并且能显著地改善齿轮表面的粗糙度。
3）保证剃齿质量应注意的问题
（ 1）剃前齿轮的材料
剃前齿轮硬度在 HRC20～ 30范围时，剃齿刀校正误差能力最强。如果齿轮材质不均匀，会引起滑刀或啃刀，会影响剃齿的齿形及表面粗糙度。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 2）剃齿前齿轮的精度
剃齿是一种高生产率的精加工方法，因此剃齿前齿轮应具有较高的加工精度，通常剃齿后的精度只能较剃齿前提高一级，
但对齿轮公法线变动不能修正。
（ 3）剃齿余量
剃齿余量的大小，对剃齿质量和生产率均有较大的影响。
（ 4）剃齿刀的选用
剃齿刀分为通用和专用两类。无特殊要求时，尽量选用通用剃齿刀，剃齿刀的制造精度分 A,B两级，分别用于加工 6～ 7
级齿轮；剃齿刀的分度圆螺旋角有 5o,10o和 15o三种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 5）齿轮的装夹
剃齿时，被剃齿轮通常装夹在心轴上。
2．珩齿
1)珩齿原理与特点
珩齿是对热处理后的齿轮进行光整加工的方法。珩齿的运动关系及所用机床和剃齿相同，不同的是珩齿所用的刀具
(珩轮 )是含有磨料的塑料螺旋齿轮。
珩齿与剃齿相比较，有以下特点：
(1)珩齿后齿面表面质量好。珩齿速度一般为 1m／ s～ 3m
／ s，磨粒的粒度细，因此珩磨过程实际上为一低速磨削、研磨、抛光的综合过程。齿面不会产生烧伤和裂纹。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 2）珩齿后齿面的粗糙度值减小。珩轮齿面上均匀密布着磨粒，珩齿后齿面切痕很细，且产生交叉网纹，使齿面粗糙度值明显减小。
（ 3）珩齿修正误差能力低。因珩轮本身有一定弹性，故不能在珩齿过程中强行切除误差部分的金属，所以珩齿修正能力不如剃齿。
2)珩齿方式
珩齿时，珩轮与工件齿面间需施加一定压力，按照施加压力方法不同，珩齿方法分为定隙珩齿、变压珩齿、定压珩齿三种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
3)珩齿的应用
由于珩齿修正误差能力差，目前珩齿主要用于去除热处理后的氧化皮及毛刺，使表面粗糙度 Ra值从 1.6μ m左右下降至 0.4μ m以下，为了保证齿轮的精度要求，必须提高珩前的加工精度和减少热处理变形。因此，珩前加工多采用剃齿，
如果磨齿后还需进一步降低表面粗糙度，也可采用珩齿使齿面粗糙度 Ra值进一步降低到 0.1μ m。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
珩齿时轴间角常取 15o。珩齿余量很小，一般若珩前为剃齿时，取 0.01mm～ 0.02mm；珩前为磨齿时，余量取
0.003mm～ 0.005mm。珩齿的切削速度一般为 1.2m/s～ 1.6m/s，
纵向进给量为 0.3mm/r(工件 )。
珩齿由于具有齿面粗糙度细、效率高、成本低、设备简单、操作方便等一系列优点，所以是一种很好的齿轮光整加工方法，一般可加工 6级～ 8级精度的齿轮。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
3．磨齿
磨齿是现有齿轮加工方法中加工精度最高的一种方法。
磨齿精度可达 3级，表面粗糙度 Ra值为 0.8μ m～ 0.2μ m，磨齿对磨前齿轮误差或热处理变形具有较强的修正能力，但磨齿后齿轮的齿形、齿距和齿间仍会产生一些误差。对于硬齿面的高精度齿轮，磨齿是目前唯一能够采用的工艺。磨齿最大的缺点是生产率低，加工成本较高。
1)磨齿的原理和方法
磨齿和切齿一样有成型法和展成法两大类，成型法是一种用成型砂轮磨齿的方法，生产率比展成法高，但由于砂轮修整比较费时，砂轮磨损后会产生齿形误差等原因使它的使用受到限制，但成型法是磨内齿的唯一方法。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2)磨齿中的几个工艺问题
（ 1）砂轮的选择
磨齿砂轮的选择对磨齿质量和生产率均有较大的影响，
由于所磨齿轮材料多为淬硬的碳素钢或合金钢，故砂轮磨料一般采用白刚玉，砂轮粒度和硬度的选择较复杂，对于碟形砂轮和大平面砂轮、磨齿时由于散热条件及刚性均较差，故粒度应较粗 (一般为 46#～ 60#)硬度应较软 (一般为 R1～ ZRl)；
锥面砂轮刚性较好，磨齿时可湿磨，散热条件较好，故粒度号可选用较细 (60#～ 80#)，硬度也稍硬 (R2～ Z1)；蜗杆砂轮因磨削时展成速度较快、粒度要细一些，当 m＝ 1mm～ 5mm时砂轮粒度为 80#～ 180#，硬度为 ZRl～ R1，且模数愈小，粒度愈细，硬度愈硬。砂轮结合剂一般均为陶瓷结合剂。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 2）磨齿余量
磨齿余量的大小直接影响磨齿效率和质量。磨齿余量的大小主要取决于齿轮尺寸、磨齿前加工精度和热处理变形，
高频淬火变形小，磨齿余量可小，渗碳淬火变形大，磨齿余量应大些，对于中等尺寸的淬火齿轮，一般取 0.3mm左右。
(3)磨齿时切削用量的选择
磨齿的切削用量包括磨削速度、磨削深度、纵向进给量和展成进给量等，磨削速度一般为 30m/s，磨削深度指一次磨削中齿面法向切入的深度，粗磨时可大，精磨时要小，碟形和大平面砂轮磨齿时较小 (一般粗磨 0.02mm～ 0.05mm，精磨
0.01mm～ 0.02mm)。纵向进给量指砂轮沿工件轴向的进给量，
碟形砂轮磨齿时粗进给为 3mm～ 8mm/双行程。精进给时为 1
mm～ 2mm/双行程，蜗杆砂轮磨齿时为 0.5mm/r～ 2mm/r。
上一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8.3.1公法线长度测量
测量公法线长度是采用普通游标卡尺或公法线百分尺作为测量工具，利用卡尺两卡脚或百分尺的两个测量面的两个互相平行的平面与齿轮两个或两个以上不相对的轮齿齿面相切时，两平面之间的垂直距离的测得值。
公法线长度测量是保证齿侧间隙的有效办法，其优点是测量简便、精确度高,Wk值不受齿轮外径的影响，因而得到广泛的应用，即适用于单件小批生产，也适用于大批生产。
下一页 返回
8.3 齿轮的测量
8.3.2 齿厚的测量
测量齿厚有两种方法，一种是分度圆弦齿厚测量法，另一种是固定弦齿厚测量法。齿厚测量法是保证齿侧间隙的单齿测量法，在生产中应用方便。其缺点是测量齿轮有齿顶圆直径误差的影响，因此要根据齿轮实际齿顶圆直径尺寸来决定弦齿高 h。
1．分度圆弦齿厚测量法
测量分度圆弦齿厚要在分度圆圆周上测量，量具使用齿轮游标卡尺，测量时将卡尺足尖落在分度圆上。
上一页 下一页 返回
8.3 齿轮的测量
2．固定弦齿厚测量法
固定弦齿厚是指标准齿条齿形与齿轮齿形对称相切时两切点间距感；而固定弦到齿顶的距离，就是固定弦齿高。
固定弦齿厚和弦齿高只与模数，压力角有关，而与齿数无关，也就是说不论被测齿轮的齿数多少，只要模数和压力角一定，它的齿厚尺寸就固定了，这一特点给计算和测量工作带来了很大的方便，固定弦齿厚的测量方法与分度圆弦齿厚测量方法相同，固定弦齿厚及弦齿高可按有关公式及表格得出。
上一页 返回
8.3 齿轮的测量
8.4.1齿轮的材料、热处理与毛坯
1．齿轮的材料与热处理
1）材料的选择
齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。
一般讲，对于低速、重载的传力齿轮，有冲击载荷的传力齿轮的齿面受压产生塑性变形或磨损，且轮齿容易折断，应选用机械强度、硬度等综合力学性能好的材料 (如 20CrMnTi)，经渗碳淬火，芯部具有良好的韧性，齿面硬度可达 56～ 62HRC；线速度高的传力齿轮，齿面易产生疲劳点蚀，所以齿面硬度要高，
可用 38CrMoAlA渗氮钢，这种材料经渗氮处理后表面可得到一层硬度很高的渗氮层，而且热处理变形小；非传力齿轮可以用非淬火钢、铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。
下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2）齿轮的热处理
齿轮加工中，根据不同的目的安排两种热处理工序。
（ 1)毛坯热处理 在齿坯加工前后安排预先热处理 (通常为正火或调质 )。其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。
（ 2)齿面热处理 齿形加工后，为提高齿面硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗或渗氮等表面热处理工序。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2．齿轮毛坯
齿轮的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低的齿轮。当齿轮要求强度高、
耐磨和耐冲击时，多用锻件。对于直径大于 400～ 600mm的齿轮，常用铸造方法铸造齿坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿；采用压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺，可制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
8.4.2 圆柱齿轮的加工工艺过程及工艺分析
1．圆柱齿轮的加工艺过程举例
齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材质和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、精度要求、生产批量和车间设备条件而定。一般可归纳成如下的工艺路线：
毛坯制造 —— 齿坯热处理 —— 齿坯加工 —— 齿形加工 —— 齿圈热处理 —— 齿轮定位表面精加工 —— 齿圈的精整加工。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2．圆柱齿轮的加工工艺过程分析
1）定位基准选择
齿轮加工时的定位基准应尽可能与设计基准相一致，以避免由于基准不重合而产生的误差，即要符合“基准重合”
原则。在齿轮加工的整个过程中 (如滚、剃、珩、磨等 )也应尽量采用相同的定位基准，即选用“基准统一”的原则。
对于小直径轴齿轮，可采用两端中心孔或锥体作为定位基准符合“基准统一”原则；对于大直径的轴齿轮，通常用轴颈和一个较大的端面组合定位，符合“基准重合”原则；
带孔齿轮则以孔和一个端面组合定位，既符合“基准重合”
原则，又符合“基准统一”原则。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2）齿坯加工
齿形加工前的齿轮加工称为齿坯加工。齿坯的外圆、端面或孔经常作为齿形加工、测量和装配的基准，所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。另外，齿坯加工在齿轮加工总工时中占有较大的比例，因而齿坯加工在整个齿轮加工中占有重要的地位。
齿坯加工的主要内容包括：齿坯的孔加工、端面和中心孔的加工 (对于袖类齿轮 )以及齿圈外圆和端面的加工；对于轴类齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工过程和一般轴、套类基本相同。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
3）齿形加工
齿圈上的齿形加工是整个齿轮加工的核心。尽管齿轮加工有许多工序，但都是为齿形加工服务的，其目的在于最终获得符合精度要求的齿轮。
齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、结构形状、生产类型和齿轮的热处理方法及生产工厂的现有条件，对于不同精度的齿轮，常用的齿形加工方案如下：
（ 1) 8级精度以下的齿轮。调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮可采用滚 (插 )齿 —— 剃齿或冷挤 —
— 齿端加工 —— 淬火 —— 校正孔的加工方案。根据不同的热处理方式，在淬火前齿形加工精度应提高一级以上。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
（ 2) 6～ 7级精度齿轮。对于淬硬齿面的齿轮可采用滚
(插 )齿 —— 齿端加工 —— 表面淬火 —— 校正基准 —— 磨齿 (蜗杆砂轮磨齿 )，该方案加工精度稳定；也可采用滚 (插 )—— 剃齿或冷挤 —— 表面淬火 —— 校正基准 —— 内啮合珩齿的加工方案，这种方案加工精度稳定，生产率高。
(3)5级以上精度的齿轮。一般采用粗滚齿 —— 精滚齿 —
— 表面淬火 —— 校正基准 —— 粗磨齿 —— 精磨齿的加工方案。
大批大量生产时也可采用粗磨齿 —— 精磨齿 —— 表面淬火 —
— 校正基准 —— 磨削外珩自动线的加工方案。这种加工方案加工的齿轮精度可稳定在 5级以上，且齿面加工纹理十分错综复杂，噪声极低，是品质极高的齿轮。磨齿是目前齿形加工中精度最高、表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可达
3～ 4级。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
4）齿端加工
齿轮的齿端加工方式有：倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺。经倒圆、倒尖、倒棱后的齿轮，沿轴向移动时容易进入啮合。
5）精基准的修整
齿轮淬火后其孔常发生变形，孔直径可缩小 0.0l～ 0.05mm。
为确保齿形精加工质量，必须对基准孔予以修整。修整的方法，
一般采用磨孔或推孔。对于成批或大批大量生产的未淬硬的外径定心的花键孔及圆柱孔齿轮，常采用推孔。推孔生产率高，
并可用加长推刀前导引部分来保证推孔的精度。对于以小径定心的花键孔或已淬硬的齿轮，以磨孔为好，可稳定地保证精度。
磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。
上一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
8.1 齿轮加工原理
8.2 齿轮加工工艺及方法
8.3 齿轮的测量
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析结 束
8.1 齿轮加工原理
8,1,1常见齿轮的种类
齿轮在切削加工时，工件和刀具按一定规律运动，利用刀具切削刃对工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余的金属，
而得到所要求的表面形状。常用的齿轮有圆柱齿轮，圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等，而以圆柱齿轮应用最广。齿轮齿面的表面形状有渐开线表面，摆线表面，圆弧表面等，渐开线表面齿轮是最常用的齿轮，它能方便地在机床上加工出来,图 8-1为常见齿轮种类。
下一页 返回图 8-1 常见齿轮种类返回
(a)圆柱齿轮 (b)圆锥齿轮 (c)蜗杆蜗轮
8,1,2齿轮表面形成方法及其成型运动
轮齿加工机床在切削轮齿表面时，必须保证刀具和工件之间必要的相对运动。这些运动即为齿轮加工机床的成型运动。
成型运动是机床最基本的运动，除成型运动外，还需要辅助运动。齿轮机床辅助运动为分度、切入、快进、快退等操纵及控制。
要使被加工表面成型，必须通过刀具与工件间的相对运动形成两根发生线。由于所用的刀刃形状不同，形成发生线的方法也不相同，齿轮加工中主要有成型法和展成法两种。
上一页 下一页 返回
8.1 齿轮加工原理
1．成型法
成型法加工齿轮所采用的刀具为成型刀具，其刀刃形状 1
与被切齿轮齿槽的截面形状相同，即与发生线中的母线 2形状吻合，因而当刀具旋转时，即能在齿坯上切出渐开线，当刀具与工件相互移动时，即能使渐开线沿导线移动而加工出整个齿的齿槽，如 图 8-3所示。
2．展成法
展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮啮合副中的一个制成刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。
上一页 返回
8.1 齿轮加工原理图 8-3 成型法加工齿轮返回
8,2,1齿形加工的特点及方法
1．圆柱齿轮结构特点和传动精度
圆柱齿轮的结构因使用要求不同而异，从加工工艺角度出发可将其看成是由齿圈部分和轮体部分组成。按齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿、斜齿、人字齿等；按轮体的结构形式，齿轮可大致分为盘类齿轮，套类齿轮，轴类齿轮和齿条等，其中带孔的盘形齿轮在实际生产中应用最广。
为了满足齿轮的使用性能，一般对齿轮传动提出下列四项精度要求。
1)传递运动的准确性
要求齿轮在一转中的转角误差限制在一定范围内，使齿轮副传动比变化小，以保证传递运动准确。
下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2)传递运动的平稳性
要求齿轮在一齿转角内的最大转角误差在规定的范围内，
使齿轮工作时振动小，噪声低，无撞击，传动平稳。
3)载荷分布的均匀性
要求传动中工作齿面接触良好，以保证载荷分布均匀，
从而避免因应力集中而使齿面过早磨损而降低使用寿命。
4)齿侧间隙的合理性
要求啮合轮齿的非工作齿面留有一定的侧隙，以便储存润滑油，补偿弹性变形和热变形及齿轮的制造和安装误差。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2．齿形加工的方法及特点
一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的，为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。齿形加工方法很多，按加工中有无切屑，可分为有切屑加工和无屑加工。
无屑加工近年来发展较快，具有生产率高，材料消耗少，
成本低等优点。主要加工方法有热轧、冷轧、精锻、粉末冶金等，但由于受到材料塑性和加工精度不够高，工艺不够稳定的限制，目前还未广泛应用，特别是生产批量小时难以采用。
齿形的有屑加工，由于加工精度较高，目前仍是齿面加工的主要方法，从加工原理上可将其分为成型法和展成法两种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
成型法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切削齿轮齿槽的形状相同。用成型法原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀在铣床上铣齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的制造安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出 9级～ 10级精度的齿轮。
此外，加工过程中需多次不连续分度，生产率也很低，因此主要用于单件小批量生产及修配工作中加工精度不高的齿轮。
展成法是应用齿轮啮合原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮，只要模数和压力角相等，都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法主要有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法，其中剃齿、珩齿、磨齿属于齿形精加工方法，展成法的加工精度和生产率都较高,刀具通用性好,所以在生产中应用十分广泛。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8,2,2齿形的铣削加工
1．圆柱直齿轮的铣削
图 8-8是圆柱齿轮铣削的状况，铣削圆柱齿轮是铣削工作主要内容之一，也是铣螺旋齿轮和圆锥齿轮的基础。
1)铣削前准备工作。必须先熟悉齿轮的工作图，了解齿轮模数，齿数，加工精度等所有技术要求，这些要求是加工调整计算、选刀的依据。
2)齿坯的检查、安装及校正。在安装齿坯前，必须先检查齿坯质量，通常将齿坯装在心轴上，再将心轴装在分度头及尾座两顶尖上，作齿坯径向跳动、端面跳动等方面校正。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法图 8-8 直齿圆柱齿轮的铣削返回
3)铣刀的选择。根据齿轮模数、压力角、齿轮齿数选择正确铣刀。
4)分度计算与调整。据齿轮齿数选择合适的分度方法，计算后进行有关调整。
5)确定合理铣削用量及切削液。按照切削用量选择原则，考虑齿轮铣刀是铲齿成型铣刀，所选铣削速度应比普通铣刀略低。
为了保证齿轮加工质量和铣刀耐用度，可采用乳化液、轻柴油等切削液。
6)对中心对刀是使铣刀廓形的对称平面通过齿坯轴线。如偏离标准中心，铣出的齿形将向一边倾斜，严重影响齿轮质量，
常用的方法有试切法，划线法。
7)铣削。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2．斜齿圆柱齿轮铣削
由于斜齿轮的齿槽是螺旋槽，因而铣削时必须使纵向工作台转过工作螺旋角。按法向模数 mn、当量齿数 Zυ =Z/COS3β
选择铣刀，其他加工方法，机床调整，铣削步骤可参看螺旋槽及圆柱齿轮铣削。
3．直齿圆锥齿轮铣削
由于锥齿轮是成圆锥形的，齿和齿槽都是大端大，小端小，因此不可能在一次进给中铣出符合要求的齿槽，为了将大端齿槽铣大，需要通过调整计算，其方法有几种，水平进给铣削是常用的一种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8,2,3齿形的滚齿加工
滚齿是齿形加工中生产率较高，应用广泛的一种加工方法。滚齿有较好的加工工艺性，可用来进行齿轮齿形的粗加工，也可用作精加工，对于 8～ 9级精度的齿形，滚齿可直接获得。
1．直齿圆柱齿轮滚切
滚切直齿圆柱齿轮时，可分以下几个步骤进行。
1）计算各套配换齿轮
根据滚齿机主运动传动链、展成运动传动链和轴向进给传动链分别计算滚刀速度配换齿轮，分齿配换齿轮，轴向进给配换齿轮，或查有关资料确定以上参数。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2)安装滚刀
刀具安装得正确与否，将决定被切削齿轮加工精度的高低，因此安装滚刀是一项十分重要的工作。
3)安装齿坯
齿坯的装夹精度、安装歪斜除影响齿轮的径向误差外，
还影响齿向误差，因此在安装齿坯时应高度重视。
4）齿轮径向切深的控制
滚齿时，滚刀在齿轮径向的切深在理论上应等于全齿高
(标准齿轮为 2.25 m)，但由于存在齿坯外圆误差及刀齿齿厚变化等原因，生产实际中并不以全齿高作为径向进刀的主要依据，而一般都通过测量公法线长度或弦齿厚来控制径向切深。通常分粗切和精切二次走刀，第一次切出全齿的绝大部分，经测量工件公法线长度或弦齿厚后，再决定第二次切削的径向进刀量，以达到设计要求。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2．滚切斜齿圆柱齿轮
滚切斜齿圆柱齿轮与滚切直齿圆柱齿轮有很多相同之处，
其不同处是斜齿轮的导线是一条螺旋线，因而在加工步骤中不同。
8,2,3 齿形的插齿加工
和滚齿加工一样，插齿也是利用展成法来加工的，它能加工直齿圆柱齿轮，还宜于加工多联齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。
插齿即可用于齿形的粗加工，也可用作精加工，插齿通常能加工 7级～ 9级精度齿轮，最高可达 6级。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
1．插齿刀的选择及安装
根据图纸上标注的模数、压力角选取插齿刀的类型及规格，插齿刀安装如 图 8-17所示，检查插齿刀的径向跳动及端面跳动，调整至允差范围内。
2．工件的安装
插削不同的齿轮时，相应配有不同的夹具。在设计插齿夹具时，应使夹具具有足够的刚性，并能承受因断续切削而产生的振动和冲击。 图 8-18为常见的插齿夹具结构形式，心轴是插削外齿轮最常用的夹具，安装心轴时，要注意检查其径向跳动并调整到规定的允差范围内。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法图 8-17 插齿刀的安装返回图 8-18 插齿夹具结构形式返回
(a)外齿轮夹具 (b)内齿轮夹具 (c)扇形齿轮夹具
3．插齿刀行程长度的调整
4．分齿挂轮的选取
按各插齿机调整计算公式计算或查表。
5．切削用量选择
按各插齿机调整选择合理的插齿刀每分钟往复行程次数，
选择径向进给挂轮及圆周进给挂轮。
6．插削齿轮
插齿加工中，影响插齿加工的误差因素很多，现根据 Y54
型插齿机中常见误差产生原因及消除方法列于表 8-6(见书 )中。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8,2,4齿形精加工
1．剃齿
剃齿是齿轮齿形精加工方法之一，剃齿精度一般可达 6
级～ 7级，齿面粗糙度 Ra值为 0.8μ m～ 0.2μ m。剃齿的生产率很高，剃削一个中等尺寸的齿轮通常为 2min～ 4 min。因此，
剃齿工艺广泛用于成批和大量生产中未经淬火的精度较高的齿轮。
1)剃齿原理
剃齿是根据一对轴线交叉的螺旋齿轮啮合中，沿齿向存在相对滑动而建立的一种加工方法。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2）剃齿加工质量
剃齿是一种利用剃齿刀与被剃齿轮作自由啮合进行展成加工的方法。剃齿刀与被剃齿轮之间没有强制性的啮合运动，
所以剃齿对齿轮运动精度提高不多。但对工作平稳性精度和接触精度都有较大的提高，并且能显著地改善齿轮表面的粗糙度。
3）保证剃齿质量应注意的问题
（ 1）剃前齿轮的材料
剃前齿轮硬度在 HRC20～ 30范围时，剃齿刀校正误差能力最强。如果齿轮材质不均匀，会引起滑刀或啃刀，会影响剃齿的齿形及表面粗糙度。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 2）剃齿前齿轮的精度
剃齿是一种高生产率的精加工方法，因此剃齿前齿轮应具有较高的加工精度，通常剃齿后的精度只能较剃齿前提高一级，
但对齿轮公法线变动不能修正。
（ 3）剃齿余量
剃齿余量的大小，对剃齿质量和生产率均有较大的影响。
（ 4）剃齿刀的选用
剃齿刀分为通用和专用两类。无特殊要求时，尽量选用通用剃齿刀，剃齿刀的制造精度分 A,B两级，分别用于加工 6～ 7
级齿轮；剃齿刀的分度圆螺旋角有 5o,10o和 15o三种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 5）齿轮的装夹
剃齿时，被剃齿轮通常装夹在心轴上。
2．珩齿
1)珩齿原理与特点
珩齿是对热处理后的齿轮进行光整加工的方法。珩齿的运动关系及所用机床和剃齿相同，不同的是珩齿所用的刀具
(珩轮 )是含有磨料的塑料螺旋齿轮。
珩齿与剃齿相比较，有以下特点：
(1)珩齿后齿面表面质量好。珩齿速度一般为 1m／ s～ 3m
／ s，磨粒的粒度细，因此珩磨过程实际上为一低速磨削、研磨、抛光的综合过程。齿面不会产生烧伤和裂纹。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 2）珩齿后齿面的粗糙度值减小。珩轮齿面上均匀密布着磨粒，珩齿后齿面切痕很细，且产生交叉网纹，使齿面粗糙度值明显减小。
（ 3）珩齿修正误差能力低。因珩轮本身有一定弹性，故不能在珩齿过程中强行切除误差部分的金属，所以珩齿修正能力不如剃齿。
2)珩齿方式
珩齿时，珩轮与工件齿面间需施加一定压力，按照施加压力方法不同，珩齿方法分为定隙珩齿、变压珩齿、定压珩齿三种。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
3)珩齿的应用
由于珩齿修正误差能力差，目前珩齿主要用于去除热处理后的氧化皮及毛刺，使表面粗糙度 Ra值从 1.6μ m左右下降至 0.4μ m以下，为了保证齿轮的精度要求，必须提高珩前的加工精度和减少热处理变形。因此，珩前加工多采用剃齿，
如果磨齿后还需进一步降低表面粗糙度，也可采用珩齿使齿面粗糙度 Ra值进一步降低到 0.1μ m。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
珩齿时轴间角常取 15o。珩齿余量很小，一般若珩前为剃齿时，取 0.01mm～ 0.02mm；珩前为磨齿时，余量取
0.003mm～ 0.005mm。珩齿的切削速度一般为 1.2m/s～ 1.6m/s，
纵向进给量为 0.3mm/r(工件 )。
珩齿由于具有齿面粗糙度细、效率高、成本低、设备简单、操作方便等一系列优点，所以是一种很好的齿轮光整加工方法，一般可加工 6级～ 8级精度的齿轮。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
3．磨齿
磨齿是现有齿轮加工方法中加工精度最高的一种方法。
磨齿精度可达 3级，表面粗糙度 Ra值为 0.8μ m～ 0.2μ m，磨齿对磨前齿轮误差或热处理变形具有较强的修正能力，但磨齿后齿轮的齿形、齿距和齿间仍会产生一些误差。对于硬齿面的高精度齿轮，磨齿是目前唯一能够采用的工艺。磨齿最大的缺点是生产率低，加工成本较高。
1)磨齿的原理和方法
磨齿和切齿一样有成型法和展成法两大类，成型法是一种用成型砂轮磨齿的方法，生产率比展成法高，但由于砂轮修整比较费时，砂轮磨损后会产生齿形误差等原因使它的使用受到限制，但成型法是磨内齿的唯一方法。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
2)磨齿中的几个工艺问题
（ 1）砂轮的选择
磨齿砂轮的选择对磨齿质量和生产率均有较大的影响，
由于所磨齿轮材料多为淬硬的碳素钢或合金钢，故砂轮磨料一般采用白刚玉，砂轮粒度和硬度的选择较复杂，对于碟形砂轮和大平面砂轮、磨齿时由于散热条件及刚性均较差，故粒度应较粗 (一般为 46#～ 60#)硬度应较软 (一般为 R1～ ZRl)；
锥面砂轮刚性较好，磨齿时可湿磨，散热条件较好，故粒度号可选用较细 (60#～ 80#)，硬度也稍硬 (R2～ Z1)；蜗杆砂轮因磨削时展成速度较快、粒度要细一些，当 m＝ 1mm～ 5mm时砂轮粒度为 80#～ 180#，硬度为 ZRl～ R1，且模数愈小，粒度愈细，硬度愈硬。砂轮结合剂一般均为陶瓷结合剂。
上一页 下一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
（ 2）磨齿余量
磨齿余量的大小直接影响磨齿效率和质量。磨齿余量的大小主要取决于齿轮尺寸、磨齿前加工精度和热处理变形，
高频淬火变形小，磨齿余量可小，渗碳淬火变形大，磨齿余量应大些，对于中等尺寸的淬火齿轮，一般取 0.3mm左右。
(3)磨齿时切削用量的选择
磨齿的切削用量包括磨削速度、磨削深度、纵向进给量和展成进给量等，磨削速度一般为 30m/s，磨削深度指一次磨削中齿面法向切入的深度，粗磨时可大，精磨时要小，碟形和大平面砂轮磨齿时较小 (一般粗磨 0.02mm～ 0.05mm，精磨
0.01mm～ 0.02mm)。纵向进给量指砂轮沿工件轴向的进给量，
碟形砂轮磨齿时粗进给为 3mm～ 8mm/双行程。精进给时为 1
mm～ 2mm/双行程，蜗杆砂轮磨齿时为 0.5mm/r～ 2mm/r。
上一页 返回
8.2 齿轮加工工艺及方法
8.3.1公法线长度测量
测量公法线长度是采用普通游标卡尺或公法线百分尺作为测量工具，利用卡尺两卡脚或百分尺的两个测量面的两个互相平行的平面与齿轮两个或两个以上不相对的轮齿齿面相切时，两平面之间的垂直距离的测得值。
公法线长度测量是保证齿侧间隙的有效办法，其优点是测量简便、精确度高,Wk值不受齿轮外径的影响，因而得到广泛的应用，即适用于单件小批生产，也适用于大批生产。
下一页 返回
8.3 齿轮的测量
8.3.2 齿厚的测量
测量齿厚有两种方法，一种是分度圆弦齿厚测量法，另一种是固定弦齿厚测量法。齿厚测量法是保证齿侧间隙的单齿测量法，在生产中应用方便。其缺点是测量齿轮有齿顶圆直径误差的影响，因此要根据齿轮实际齿顶圆直径尺寸来决定弦齿高 h。
1．分度圆弦齿厚测量法
测量分度圆弦齿厚要在分度圆圆周上测量，量具使用齿轮游标卡尺，测量时将卡尺足尖落在分度圆上。
上一页 下一页 返回
8.3 齿轮的测量
2．固定弦齿厚测量法
固定弦齿厚是指标准齿条齿形与齿轮齿形对称相切时两切点间距感；而固定弦到齿顶的距离，就是固定弦齿高。
固定弦齿厚和弦齿高只与模数，压力角有关，而与齿数无关，也就是说不论被测齿轮的齿数多少，只要模数和压力角一定，它的齿厚尺寸就固定了，这一特点给计算和测量工作带来了很大的方便，固定弦齿厚的测量方法与分度圆弦齿厚测量方法相同，固定弦齿厚及弦齿高可按有关公式及表格得出。
上一页 返回
8.3 齿轮的测量
8.4.1齿轮的材料、热处理与毛坯
1．齿轮的材料与热处理
1）材料的选择
齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。
一般讲，对于低速、重载的传力齿轮，有冲击载荷的传力齿轮的齿面受压产生塑性变形或磨损，且轮齿容易折断，应选用机械强度、硬度等综合力学性能好的材料 (如 20CrMnTi)，经渗碳淬火，芯部具有良好的韧性，齿面硬度可达 56～ 62HRC；线速度高的传力齿轮，齿面易产生疲劳点蚀，所以齿面硬度要高，
可用 38CrMoAlA渗氮钢，这种材料经渗氮处理后表面可得到一层硬度很高的渗氮层，而且热处理变形小；非传力齿轮可以用非淬火钢、铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。
下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2）齿轮的热处理
齿轮加工中，根据不同的目的安排两种热处理工序。
（ 1)毛坯热处理 在齿坯加工前后安排预先热处理 (通常为正火或调质 )。其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。
（ 2)齿面热处理 齿形加工后，为提高齿面硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗或渗氮等表面热处理工序。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2．齿轮毛坯
齿轮的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低的齿轮。当齿轮要求强度高、
耐磨和耐冲击时，多用锻件。对于直径大于 400～ 600mm的齿轮，常用铸造方法铸造齿坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿；采用压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺，可制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
8.4.2 圆柱齿轮的加工工艺过程及工艺分析
1．圆柱齿轮的加工艺过程举例
齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材质和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、精度要求、生产批量和车间设备条件而定。一般可归纳成如下的工艺路线：
毛坯制造 —— 齿坯热处理 —— 齿坯加工 —— 齿形加工 —— 齿圈热处理 —— 齿轮定位表面精加工 —— 齿圈的精整加工。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2．圆柱齿轮的加工工艺过程分析
1）定位基准选择
齿轮加工时的定位基准应尽可能与设计基准相一致，以避免由于基准不重合而产生的误差，即要符合“基准重合”
原则。在齿轮加工的整个过程中 (如滚、剃、珩、磨等 )也应尽量采用相同的定位基准，即选用“基准统一”的原则。
对于小直径轴齿轮，可采用两端中心孔或锥体作为定位基准符合“基准统一”原则；对于大直径的轴齿轮，通常用轴颈和一个较大的端面组合定位，符合“基准重合”原则；
带孔齿轮则以孔和一个端面组合定位，既符合“基准重合”
原则，又符合“基准统一”原则。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
2）齿坯加工
齿形加工前的齿轮加工称为齿坯加工。齿坯的外圆、端面或孔经常作为齿形加工、测量和装配的基准，所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。另外，齿坯加工在齿轮加工总工时中占有较大的比例，因而齿坯加工在整个齿轮加工中占有重要的地位。
齿坯加工的主要内容包括：齿坯的孔加工、端面和中心孔的加工 (对于袖类齿轮 )以及齿圈外圆和端面的加工；对于轴类齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工过程和一般轴、套类基本相同。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
3）齿形加工
齿圈上的齿形加工是整个齿轮加工的核心。尽管齿轮加工有许多工序，但都是为齿形加工服务的，其目的在于最终获得符合精度要求的齿轮。
齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、结构形状、生产类型和齿轮的热处理方法及生产工厂的现有条件，对于不同精度的齿轮，常用的齿形加工方案如下：
（ 1) 8级精度以下的齿轮。调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮可采用滚 (插 )齿 —— 剃齿或冷挤 —
— 齿端加工 —— 淬火 —— 校正孔的加工方案。根据不同的热处理方式，在淬火前齿形加工精度应提高一级以上。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
（ 2) 6～ 7级精度齿轮。对于淬硬齿面的齿轮可采用滚
(插 )齿 —— 齿端加工 —— 表面淬火 —— 校正基准 —— 磨齿 (蜗杆砂轮磨齿 )，该方案加工精度稳定；也可采用滚 (插 )—— 剃齿或冷挤 —— 表面淬火 —— 校正基准 —— 内啮合珩齿的加工方案，这种方案加工精度稳定，生产率高。
(3)5级以上精度的齿轮。一般采用粗滚齿 —— 精滚齿 —
— 表面淬火 —— 校正基准 —— 粗磨齿 —— 精磨齿的加工方案。
大批大量生产时也可采用粗磨齿 —— 精磨齿 —— 表面淬火 —
— 校正基准 —— 磨削外珩自动线的加工方案。这种加工方案加工的齿轮精度可稳定在 5级以上，且齿面加工纹理十分错综复杂，噪声极低，是品质极高的齿轮。磨齿是目前齿形加工中精度最高、表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可达
3～ 4级。
上一页 下一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
4）齿端加工
齿轮的齿端加工方式有：倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺。经倒圆、倒尖、倒棱后的齿轮，沿轴向移动时容易进入啮合。
5）精基准的修整
齿轮淬火后其孔常发生变形，孔直径可缩小 0.0l～ 0.05mm。
为确保齿形精加工质量，必须对基准孔予以修整。修整的方法，
一般采用磨孔或推孔。对于成批或大批大量生产的未淬硬的外径定心的花键孔及圆柱孔齿轮，常采用推孔。推孔生产率高，
并可用加长推刀前导引部分来保证推孔的精度。对于以小径定心的花键孔或已淬硬的齿轮，以磨孔为好，可稳定地保证精度。
磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。
上一页 返回
8.4 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析
