齒輪制造工藝

1 齒輪資料的選取

齒輪資料的挑選是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在在通用普遍的齒輪才有以下幾種：

1.1 鋼

鋼的性質(zhì)耐沖擊、耐性好，外表經(jīng)過特定的熱處理后大大提升其的硬度，為適用制作齒輪的資料。

1.2 鍛鋼

合金鋼依據(jù)所含金屬的成分及功能，可分別使資料的耐性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的功能等取得進步，也可經(jīng)過熱處理或化學熱處理改善資料的力學功能及進步齒面的硬度。所以對于既是高速、重載又要求尺度小、質(zhì)量小的航空用齒輪，就都用功能優(yōu)良的合金鋼來制作。

1.3 鑄鐵

鑄鋼耐磨性比較好，故用于大型的齒輪。

1.4 非金屬

非金屬資料能夠大大地降低齒輪傳動進程中的噪音，但缺點也比較明顯，耐磨性較差，只適用于部分傳動齒輪。

2 機械加工工藝

2.1 粗 / 精車

車削加工的本質(zhì)就是依照零件圖紙的尺度要求，在確保尺度質(zhì)量合格的情況下，確保切切削性、穩(wěn)定性、安全性。在進行精車加工的進程中，咱們有必要了解留意以下幾點：刀具的選取、切削途徑及參數(shù)的設(shè)定、產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 滾齒

滾切齒輪屬于展成法，可將看作無嚙合間 隙的齒輪與齒條傳動。當滾齒旋轉(zhuǎn)一周時，相當于齒條在法向移動一個刀齒，滾刀的接連傳動，猶如一根無限長的齒條在接連移動。當滾刀與滾齒坯間嚴格依照齒輪于齒條的傳動比強制嚙合傳動時，滾刀刀齒在一系列方位上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。隨著滾刀的筆直進給，即可滾切出所需的漸開線齒廓。

2.3 熱處理

熱處理是指資料在固態(tài)下，經(jīng)過加熱、保溫文冷卻的手段，以取得預(yù)期安排和功能的一種金屬熱加工工藝。

2.4 磨齒

利用磨齒機對齒輪的輪齒進行磨削加工的進程叫做磨齒。分為圓柱形齒輪的內(nèi)齒磨削和外齒磨削;圓柱斜齒輪的內(nèi)齒磨削和外齒磨削，以及傘齒輪的磨削。 磨齒機，是一種齒輪精加工用的金屬切削機床。用砂輪作為刀具來磨削現(xiàn)已加工出的齒輪齒面，用以進步齒輪精度和外表光潔度，這種加工辦法稱為“磨齒”。適用于精加工淬火后硬度較高的鋼料齒輪。是一種齒輪精加工用的金屬切削機床。用砂輪作為刀具來磨削現(xiàn)已加工出的齒輪齒面，用以進步齒輪精度和外表光潔度，這種加工辦法稱為“磨齒”。適用于精加工淬火后硬度較高的鋼料齒輪。

2.5 磨錐面/磨內(nèi)孔

經(jīng)過磨床進行外表或內(nèi)孔進行加工，也包括珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等設(shè)備。

2.6 安裝

安裝是一個漢語詞語，指將零件按規(guī)則的技能要求組裝起來，并經(jīng)過調(diào)試、查驗使之成為合格產(chǎn)品的進程，安裝始于安裝圖紙的規(guī)劃。.產(chǎn)品都是由若干個零件和部件組成的。依照規(guī)則的技能要求，將若干個零件接組成部件或?qū)⑷舾蓚€零件和部件接組成產(chǎn)品的勞動進程，稱為安裝。前者稱為部件安裝，后者稱為總安裝

3 工藝挑選

3.1 資料挑選

3.1.1 輕載、低速或中速、沖擊力小、精度較低的一般齒輪

選用中碳鋼，如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等鋼制作，常用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理制成軟齒面齒輪，正火硬度HBS160～200，一般調(diào)質(zhì)硬度HBS200～280。因硬度適中，精切齒廓可在熱處理后 進行，工藝簡單，成本低。齒面硬度不高則易于磨合，但承載才能也不高。這種齒輪主要用于規(guī)范系列減速箱齒輪、冶金機械、中載機械和機床中的一些次要齒輪。

3.1.2 中載、中速、接受必定沖擊載荷、運動較為平穩(wěn)的齒

選用中碳鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼，如45、50Mn、40Cr、42SiMn等鋼，也可選用55Tid、60Tid等低淬透性鋼。其終究熱處理選用高頻或中頻淬火及低溫回火，制成硬齒面齒輪，可達齒面硬度HRC50～55，齒輪心部堅持正火或調(diào)質(zhì)狀況，具有較好的耐性。因為感應(yīng)加熱外表淬火的齒輪變形小，若精度要求不高(如7級以下)，可不用再磨齒。機床中絕大多數(shù)齒輪就是這種類型的齒輪。對外表硬化的齒輪，應(yīng)留意控制硬化層深度及硬化層沿齒廓的合理散布。

3.1.3 重載、高速或中速，且受較大沖擊載荷的齒輪

選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼，如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等鋼。其熱處理選用滲碳、淬火、低溫回火，齒輪外表取得HRC58～63的高硬度，因淬透性較高，齒輪心部有較高的強度和耐性。這種齒輪的外表耐磨性、抗皮勞強度和齒根的抗彎強度及心部抗沖擊才能都比外表淬火的齒輪高，精度要求較高時，終一般要安排磨削。它適用于工作條件較為惡劣的轎車、拖拉機的變速箱和后橋齒輪。碳氮共滲與滲碳相比，熱處理變形小，生產(chǎn)周期短，力學功能高，而且還應(yīng)用于中碳鋼或中碳合金鋼，所以許多齒輪可用碳氮共滲來替代滲碳工藝。內(nèi)燃機坦克、飛機上的變速齒輪的負載和工作條件比轎車的更重、更惡劣，要求資料的功能更高，應(yīng)選用含合金元素高的合金滲碳鋼，以取得更高的強度和耐磨性。

3.1.4 精細傳動齒輪或磨齒有困難的硬齒面齒輪(如內(nèi)齒輪)

主要要求精度高，熱處理變形小，宜選用氮化鋼，如35CrMo、38CrMoAlA等鋼。熱處理選用調(diào)質(zhì)及氮化處理，氮化后齒面硬度高達HV850～1200(相當于HRC65～70)，熱穩(wěn)定性好(在500～550℃仍能堅持高硬度)，并有必定的抗蝕性。其缺點是硬化薄，不耐沖擊，故不適用于載荷頻頻變動的重載齒輪，而多用于載荷平穩(wěn)、光滑杰出的精細傳動齒輪或磨齒困難的內(nèi)齒輪。近年來，因為軟氮化和離子氮化工藝的開展，使工藝周期縮短，選用鋼種變寬，硬質(zhì)合金刀具制造，選用氮化處理的齒輪逐步廣泛。

3.2 車銑加工

3.2.1 車銑設(shè)備

數(shù)控車床是一種的加工設(shè)備，能夠?qū)X輪的軸向/徑向尺度進行粗加工與精加工.

3.2.2刀具類型

在進行數(shù)控車削的進程中，咱們需求有幾大要素需求掌握，刀具的挑選、工裝的承認、切削參數(shù)的設(shè)定。其間重要的環(huán)節(jié)就是刀具挑選。在挑選車削刀具的進程中需考慮刀具的原料、趕緊方法、刀桿形狀、刀片形狀、刀片后角、刀桿方向、內(nèi)切圓直徑、刀片切削刃長等。刀具類型一般取決于加工工件區(qū)域的不同，加工內(nèi)孔一般運用鏜孔刀。加工工件外圓尺度一般運用慣例外圓車刀;加工槽的進程中一般運用特種成型刀具。

3.2.3刀具裝夾

快速松開的趕緊方法能夠削減換刀時間，剛性趕緊的方法能夠削減振動、延常刀具壽命。

3.3 滾齒加工

滾齒設(shè)備是一種進行齒輪成型的設(shè)備，滾刀是加工進程中的重中之重，常用的加工外嚙合支撐和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時，滾刀相當于一個螺旋角很大的螺旋齒輪，其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)，工件相當于另一個螺旋齒輪，互相依照一對螺旋齒輪空間嚙合，以固定的速比旋轉(zhuǎn)，由依次切削的各相鄰方位的刀齒齒形。刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞自身軸線轉(zhuǎn)過一個齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)持平。值得說明的一點是用硬質(zhì)合金制作滾刀﹐能夠明顯進步切削速度和切齒效率。全體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制作工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪.

3.4熱處理

對工件外表進行強化的金屬熱處理工藝。它廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗皮勞強度和較大的沖擊載荷，又要求全體具有杰出的塑性和耐性的零件，如曲軸、凸輪軸、傳動齒輪等。外表熱處理分為外表淬火和化學熱處理兩大類。

車刀的蕞佳角度

一、車刀切削部分的組成

車刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖組成?！?三面二刃一刀尖

1）前刀面 刀具上切屑流過的外表。

2）主后刀面 刀具上與工件上的加工外表相對著而且彼此作用的外表，稱為主后刀面。

3）副后刀面 刀具上與工件上的已加工外表相對著而且彼此作用的外表，稱為副后刀面。

4）主切削刃 刀具的前刀面與主后刀面的交線稱為主切削刃。

5）副切削刃 刀具的前刀面與副后刀面的交線稱為副切削刃。

6）刀尖 主切削刃與副切削刃的交點稱為刀尖。刀尖實踐是一小段曲線或直線，稱修圓刀尖和倒角刀尖。

二、測量車刀切削角度的輔佐平面

為了確定和測量車刀的幾許角度，需求選取三個輔佐平面作為基準，這三個輔佐平面是切削平面、基面和正交平面。

1）切削平面——切于主切削刃某一選定點并筆直于刀桿底平面的平面。

2）基面——過主切削刃的某一選定點并平行于刀桿底面的平面。

3）正交平面——筆直于切削平面又筆直于基面的平面。

可見這三個坐標平面彼此筆直，構(gòu)成一個空間直角坐標系。

三、車刀的主要幾許角度及挑選

3.1前角(γ0 )挑選的準則

前角的巨細主要解決刀頭的鞏固性與鋒利性的矛盾。因而首要要根據(jù)加工資料的硬度來挑選前角。加工資料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根據(jù)加工性質(zhì)來考慮前角的巨細，粗加工時前角要取小值，精加工時前角應(yīng)取大值。前角一般在-5°～25°之間選取。

一般，制造車刀時并沒有預(yù)先制出前角（γ0），而是靠在車刀上刃磨出排屑槽來取得前角的。排屑槽也叫斷屑槽，它的作用大了去了折斷切屑，不發(fā)生纏繞； 操控切屑的流出方向，保持已加工外表的精度；降低切削抗力，延常刀具壽命。

3.2 后角(α0 )挑選的準則

首要考慮加工性質(zhì)。精加工時，后角取大值，粗加工時，后角取小值。其次考慮加工資料的硬度，加工資料硬度高，主后角取小值，以增強刀頭的鞏固性；反之，后角應(yīng)取小值。后角不能為零度或負值，一般在6°～12°之間選取。

3.3 主偏角(Kr )的選用準則

首要考慮車床、夾具和刀具組成的車削 工藝系統(tǒng)的剛性，如系統(tǒng)剛性好，主偏角應(yīng)取小值，這樣有利于進步車刀使用壽命、改進散熱條件及外表粗造度。其次要考慮加工工件的幾許形狀，當加工臺階時，主偏角應(yīng)取90°，加工中心切入的工件，主偏角一般取60°。主偏角一般在30°～90°之間，常用的是45°、75 °、90°。

3.4 副偏角(Kr′)的挑選準則

首要考慮車刀、工件和夾具有滿足的剛性，才能減小副偏角；反之，應(yīng)取大值；其次，考慮加工性質(zhì)，精加工時，副偏角可取10°～15°，粗加工時，副偏角可取5°左右。

3.5 刃傾角(λS)的挑選準則

主要看加工性質(zhì)，粗加工時，工件對車刀沖擊大， 取λS ≤ 0°，精加工時，工件對車刀沖擊力小， 取λS≥0°；一般取λS=0°。刃傾角一般在-10°～5°之間選取。

一、鉆孔與擴孔

1. 鉆孔

鉆孔是在實心資料上加工孔的地一道工序，鉆孔直徑一般小于 80mm 。鉆孔加工有兩種辦法：一種是鉆頭旋轉(zhuǎn)；另一種是工件旋轉(zhuǎn)。上述兩種鉆孔辦法發(fā)作的差錯是不相同的，在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔辦法中，因為切削刃不對稱和鉆頭剛性不足而使鉆頭引偏時，被加工孔的中心線會發(fā)作偏斜或不直，但孔徑根本不變；而在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔辦法中則相反，鉆頭引偏會引起孔徑改變，而孔中心線仍然是直的。

常用的鉆孔刀具有：麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等，其中常用的是麻花鉆，其直徑規(guī)格為 Φ0.1-80mm。

因為構(gòu)造上的約束，鉆頭的曲折剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均較低，加之定心性不好，鉆孔加工的精度較低，一般只能到達 IT13～IT11；外表粗糙度也較大，

Ra

一般為 50~12.5μm；但鉆孔的金屬切除率大，切削功率高。鉆孔首要用于加工質(zhì)量要求不高的孔，例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對于加工精度和外表質(zhì)量要求較高的孔，則應(yīng)在后續(xù)加工中經(jīng)過擴孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來到達。

2. 擴孔

擴孔是用擴孔鉆對已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進一步加工，以擴大孔徑并進步孔的加工質(zhì)量，擴孔加工既能夠作為精加工孔前的預(yù)加工，也能夠作為要求不高的孔的終究加工。擴孔鉆與麻花鉆類似，但刀齒數(shù)較多，沒有橫刃。

與鉆孔比較，擴孔具有下列特色：（1）擴孔鉆齒數(shù)多（3~8個齒）、導向性好，切削比較穩(wěn)定；（2）擴孔鉆沒有橫刃，切削條件好；（3）加工余量較小，容屑槽能夠做得淺些，鉆芯能夠做得粗些，刀體強度和剛性較好。擴孔加工的精度一般為

IT11~IT10

級，硬質(zhì)合金刀具修磨，外表粗糙度Ra為12.5~6.3μm。擴孔常用于加工直徑小于

的孔。在鉆直徑較大的孔時（D ≥30mm ），常先用小鉆頭（直徑為孔徑的 0.5~0.7 倍）預(yù)鉆孔，硬質(zhì)合金刀具，然后再用相應(yīng)尺度的擴孔鉆擴孔，這樣能夠進步孔的加工質(zhì)量和出產(chǎn)功率。

擴孔除了能夠加工圓柱孔之外，還能夠用各種特殊形狀的擴孔鉆（亦稱锪鉆）來加工各種沉頭座孔和锪平端面示。锪鉆的前端常帶有導向柱，用已加工孔導向。

二、鉸孔

鉸孔是孔的精加工辦法之一，在出產(chǎn)中運用很廣。對于較小的孔，相對于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟實用的加工辦法。

1. 鉸刀

鉸刀一般分為手用鉸刀及機用鉸刀兩種。手用鉸刀柄部為直柄，作業(yè)部分較長，導向作用較好，手用鉸刀有整體式和外徑可調(diào)整式兩種結(jié)構(gòu)。機用鉸刀有帶柄的和套式的兩種結(jié)構(gòu)。鉸刀不僅可加工圓形孔，也可用錐度鉸刀加工錐孔。

2. 鉸孔工藝及其運用

鉸孔余量對鉸孔質(zhì)量的影響很大，余量太大，鉸刀的負荷大，切削刃很快被磨鈍，不易取得光潔的加工外表，尺度公役也不易確保；余量太小，不能去掉上工序留下的刀痕，天然也就沒有改進孔加工質(zhì)量的作用。一般粗鉸余量取為0.35~0.15mm，精鉸取為

01.5~0.05mm。

為防止發(fā)作積屑瘤，鉸孔一般選用較低的切削速度（高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時，v ＜8m/min）進行加工。進給量的取值與被加工孔徑有關(guān)，孔徑越大，進給量取值越大，涂層硬質(zhì)合金刀具，高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時進給量常取為

0.3~1mm/r。

鉸孔時必須用恰當?shù)那邢饕哼M行冷卻、光滑和清洗，以防止發(fā)作積屑瘤并及時鏟除切屑。與磨孔和鏜孔比較，鉸孔出產(chǎn)率高，容易確保孔的精度；但鉸孔不能校對孔軸線的方位差錯，孔的方位精度應(yīng)由前工序確保。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。

鉸孔尺度精度一般為 IT9～IT7級，外表粗糙度Ra一般為

3.2~0.8

μm。對于中等尺度、精度要求較高的孔（例如IT7級精度孔），鉆—擴—鉸工藝是出產(chǎn)中常用的典型加工計劃。

三、鏜孔

鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工辦法，鏜孔作業(yè)既能夠在鏜床上進行，也能夠在車床上進行。

1. 鏜孔辦法

鏜孔有三種不同的加工辦法。

（1）工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進給運動 在車床上鏜孔大都屬于這種鏜孔辦法。工藝特色是：加工后孔的軸心線與工件的反轉(zhuǎn)軸線一致，孔的圓度首要取決于機床主軸的反轉(zhuǎn)精度，孔的軸向幾許形狀差錯首要取決于刀具進給方向相對于工件反轉(zhuǎn)軸線的方位精度。這種鏜孔辦法適于加工與外圓外表有同軸度要求的孔。

（2）刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進給運動 鏜床主軸帶動鏜刀旋轉(zhuǎn)，作業(yè)臺帶動工件作進給運動。

（3）刀具旋轉(zhuǎn)并作進給運動 選用這種鏜孔辦法鏜孔，鏜桿的懸伸長度是改變的，鏜桿的受力 變形也是改變的，靠近主軸箱處的孔徑大，遠離主軸箱處的孔徑小，構(gòu)成錐孔。此外，鏜桿懸伸長度增大，主軸因自重引起的曲折變形也增大，被加工孔軸線將發(fā)作相應(yīng)的曲折。這種鏜孔辦法只適于加工較短的孔。

2. 金剛鏜

與一般鏜孔比較，金剛鏜的特色是背吃刀量小，進給量小，切削速度高，它能夠取得很高的加工精度（IT7～IT6）和很光潔的外表（Ra為

0.4~0.05

μm）。金剛鏜初用金剛石鏜刀加工，現(xiàn)在普遍選用硬質(zhì)合金、CBN和人造金剛石刀具加工。首要用于加工有色金屬工件，也可用于加工鑄鐵件和鋼件。

金剛鏜常用的切削用量為：背吃刀量預(yù)鏜為 0.2~0.6mm，終鏜為0.1mm ；進給量為

0.01~0.14mm/r

；切削速度加工鑄鐵時為100~250m/min ，加工鋼時為150~300m/min ，加工有色金屬時為

300~2000m/min。

為了確保金剛鏜能到達較高的加工精度和外表質(zhì)量，所用機床（金剛鏜床）須具有較高的幾許精度和剛度，機床主軸支承常用精細的角觸摸球軸承或靜壓滑動軸承，高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)經(jīng)確平衡；此外，進給機構(gòu)的運動必須十分平穩(wěn)，確保作業(yè)臺能做平穩(wěn)低速進給運動。

金剛鏜的加工質(zhì)量好，出產(chǎn)功率高，在大批大量出產(chǎn)中被廣泛用于精細孔的終究加工，如發(fā)動機氣缸孔、活塞銷孔、機床主軸箱上的主軸孔等。但須引起留意的是：用金剛鏜加工黑色金屬制品時，只能運用硬質(zhì)合金和CBN制造的鏜刀，不能運用金剛石制造的鏜刀，因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力大，刀具壽數(shù)低。

3. 鏜刀

鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

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