齒輪加工基礎幻燈片

1、圓柱齒輪加工1 概述2 齒形加工3 齒輪加工工藝1 概述n一、功用與結構特點n二、主要技術要求n三、材料與毛坯一、功用與結構特點n功用：按一定的速比傳遞運動和動力。n結構特點：由齒圈（直齒、斜齒、人字齒）和輪體（盤類、套類、軸類、齒條類）兩部分組成有單聯(lián)齒輪，雙聯(lián)、三聯(lián)等多齒圈齒輪，單聯(lián)齒輪的工藝性最好，多齒圈齒輪的小齒圈的加工受其輪緣間的軸向距離的限制，工藝性較差。二、主要技術要求n（1）運動準確性 主要控制齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)回轉(zhuǎn)角的全部誤差。即控制齒輪副傳動比，保證傳遞運動準確。n（2）傳遞運動平穩(wěn)性 主要控制齒輪在一個齒距角范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。即控制齒輪副的瞬時傳動比，保證傳動平穩(wěn)，減小振動、沖

2、擊和噪聲。n（3）載荷分布均勻性（接觸精度） 主要控制齒面的接觸痕跡，以保證載荷分布均勻。n（4）傳動側(cè)隙 控制嚙合輪齒的非工作表面間留有一定的側(cè)隙，以便儲存潤滑油，補償彈性變形和熱變形以及齒輪的制造和安裝誤差。齒輪公差組及精度等級n（1）運動準確性 ：Fi、Fp、Fpk、Fi、Fr、Fw。（2）傳遞運動平穩(wěn)性：fi、ff、fpt、fi、fpb。（3）載荷分布均勻性：F。（4）傳動側(cè)隙 齒厚偏差：C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S。n齒輪副規(guī)定了12個等級，1、2級為待發(fā)展級，3、4、5級屬高精度級，6、7、8級屬中等精度級，912屬低精度級。n標注示例：766EJ 7FK

3、三、材料與毛坯n（一）材料與熱處理要求：具有一定的接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度，沖擊韌性和耐磨性。1）中碳鋼（如45鋼）進行調(diào)質(zhì)或表面淬火。適用于低速、輕載或中載的不重要齒輪。2）中碳合金鋼（如40Cr）進行調(diào)質(zhì)或表面淬火。適用于中速、中載及精度較高的齒輪。3）低碳合金鋼（如20Cr、20CrMnTi)進行滲碳淬火或碳氮共滲。適用于高速、中載或有沖擊載荷的齒輪。4）鑄鐵及其它非金屬材料（如夾布膠木、尼龍等）。適用于一些輕載齒輪。三、材料與毛坯n（二）毛坯棒料：不重要、受力不大且尺寸較小、結 構簡單的齒輪。鍛件：重要而受力較大的齒輪。鑄鋼件：直徑大或結構復雜，不宜鍛造的齒輪。晶粒粗，加工性能不好。

4、鑄鐵件：受力小，無沖擊的開式傳動齒輪。 2 齒形加工n無屑加工：包括熱軋、冷軋、壓鑄、注塑、粉末冶金等。生產(chǎn)率高、材料消耗少、成本低、精度低。目前尚末廣泛應用。n切削加工：加工精度高。目前仍是齒輪加工的主要方法。 仿形法：采用刀具刀刃形狀與被加工齒輪齒槽形狀相同的成形刀具來進行加工。分度精度低、生產(chǎn)率低，用于單件小批生產(chǎn)。有模數(shù)銑刀銑齒、成形砂輪磨齒、齒輪拉刀拉齒等。 展成法：齒輪刀具和齒坯嚴格保持一對齒輪嚙合的運動關系來進行加工。加工精度和生產(chǎn)率都比較高，應用十分廣泛。有滾齒、插齒、剃齒、珩齒、擠齒、 磨齒等。 n機床：萬能銑床。刀具：盤狀模數(shù)銑刀（m8mm)。加工精度：910級。銑刀的選擇

5、n即使是同一模數(shù)，當齒數(shù)不同時，齒槽形狀各不相同，因此，加工不同齒數(shù)和齒輪時，就應采用不同齒形的銑刀，這樣會使銑刀的數(shù)量非常多。生產(chǎn)中為了減少銑刀的數(shù)量，常用一把銑刀加工模數(shù)和壓力角相同、且具有一定齒數(shù)范圍的齒輪。模數(shù)在0.38mm時，每套由8個號銑刀組成；模數(shù)在916mm時，每套由15個號銑刀組成。 每號銑刀的齒形均按齒數(shù)范圍內(nèi)最少齒數(shù)的齒形設計。滾齒n原理：螺旋齒輪嚙合。滾刀是一個螺旋角很大，而齒數(shù)很少（13）、齒很長，能繞滾刀分度圓柱繞很多圈的螺旋齒輪。n滾削運動：主運動：滾刀的旋轉(zhuǎn)運動。進給運動：被切齒輪旋轉(zhuǎn)運動，滾刀沿齒輪軸線進給運動。滾刀旋轉(zhuǎn)一周，被切齒輪轉(zhuǎn)過N個齒，（N為滾刀頭數(shù)

6、）。n滾刀安裝：滾刀的螺旋線方向應與被加工齒輪的齒面線方向一致，需將滾刀軸線與被切齒輪端面安裝成一定的角度。滾齒的工藝特點n優(yōu)點：生產(chǎn)率高通用性好加工尺寸范圍大精度范圍大：47級缺點：齒面質(zhì)量較差（二）滾齒加工精度分析n1、影響傳動準確性的誤差分析輪齒沿節(jié)圓分布不均影響傳動準確性。主要原因：滾刀和被加工齒輪的相對位置和相對運動發(fā)生了變化。相對位置的變化（幾何偏心）產(chǎn)生齒輪的徑向誤差，相對運動的變化（運動偏心）產(chǎn)生齒輪的切向誤差。（1）齒輪的徑向誤差n由于幾何偏心由于幾何偏心（齒坯實際回轉(zhuǎn)（齒坯實際回轉(zhuǎn)中心與其基準孔中心與其基準孔中心不重合），中心不重合），使所切齒輪的輪使所切齒輪的輪齒發(fā)生徑向

7、位移齒發(fā)生徑向位移而引起分布不均。而引起分布不均?？赏ㄟ^齒圈徑向可通過齒圈徑向跳動跳動Fr和徑向和徑向綜合誤差綜合誤差Fi來來評定。評定。幾何偏心的主要原因n1）夾具心軸與工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合）夾具心軸與工作臺回轉(zhuǎn)中心不重合n2）齒坯內(nèi)孔與心軸有間隙）齒坯內(nèi)孔與心軸有間隙n3）齒坯孔與端面安裝不垂直）齒坯孔與端面安裝不垂直減少齒輪徑向誤差的措施減少齒輪徑向誤差的措施n1）提高齒坯加工精度）提高齒坯加工精度n2）提高夾具制造精度）提高夾具制造精度n3）提高夾具安裝精度，）提高夾具安裝精度，n4）改進夾具結構（可脹心軸、定位夾緊分開）改進夾具結構（可脹心軸、定位夾緊分開）（2）齒輪切向誤差n由于機

8、床工作臺的不等速旋轉(zhuǎn)，使所切齒輪的輪齒沿切向（即圓周方向）發(fā)生位移所引起的齒距累積誤差?？赏ㄟ^公法線長度變化量Fw來評定。n機床工作臺的不等速旋轉(zhuǎn)的主要原因是工作臺分度蝸輪本身齒距累積誤差及安裝偏心（與工作臺回轉(zhuǎn)中心不一致）減少齒輪徑向誤差的措施n1）提高分度蝸輪的制造及安裝精度n2）采用校正裝置去補償蝸輪的分度誤差n3）機床分度蝸桿副、錐度軸承磨損過大時應及時檢修。2、影響傳動平穩(wěn)性的加工誤差分析n主要因素是基節(jié)偏差Fpb和齒形誤差ff。n基節(jié)偏差引起一對齒過渡到另一對齒嚙合傳動比的突變。n齒形誤差引起每對齒嚙合過程中傳動比的瞬時變化。n滾齒時，一般基節(jié)偏差較小，主要受滾刀基節(jié)的影響，而齒形

9、誤差較大。（1）常見齒形誤差n出棱、不對稱、齒形角誤差、周期誤差、根切。（2）產(chǎn)生齒形誤差的原因n1）齒面出棱）齒面出棱刀齒存在不等分誤差，刀齒上的切削刃偏離刀齒存在不等分誤差，刀齒上的切削刃偏離滾刀基本蝸桿的螺旋表面，產(chǎn)生刀刃滾刀基本蝸桿的螺旋表面，產(chǎn)生刀刃“過切過切”、“空切空切”，導致齒面出棱。圖，導致齒面出棱。圖6-10。滾刀安裝后存在較大的徑向跳動和軸向竄動。滾刀安裝后存在較大的徑向跳動和軸向竄動。2）齒形角誤差n滾刀刀齒有齒形角誤差；刃磨刀齒前刀面的非徑向性誤差。由于刀齒后側(cè)面具有側(cè)后角，當前角為正，齒頂變肥，前角為負，齒頂變瘦。圖5-11。刃磨刀齒前刀面的非軸向性誤差。指直槽滾刀

10、前刀面沿軸向和孔軸線有平行度誤差。使刀齒偏離了正確的齒形位置，左右兩側(cè)刃偏離值不等而形成齒形歪斜。圖5-12。3）齒形不對稱n刀齒前刀面的非刀齒前刀面的非軸向性誤差。軸向性誤差。滾刀對中不好，滾刀對中不好，滾齒時滾刀的軸向滾齒時滾刀的軸向位置，應使一個刀位置，應使一個刀齒（或刀槽）的對齒（或刀槽）的對稱線通過齒坯中心，稱線通過齒坯中心，否則切出的齒形不否則切出的齒形不對稱。圖對稱。圖5-13。4）周期誤差n滾刀安裝后的徑向跳動和軸向竄動；分齒掛輪的運動誤差；分度蝸桿的徑向跳動和軸向竄動。（3）減少齒形誤差的措施n正確選擇滾刀和機床精度，重視滾刀的重磨、安裝精度。圖5-14、表5-3。3、影響載

11、荷均勻性的加工誤差分析n齒高方向的接觸精度由齒形精度和基節(jié)精度來保證；齒寬方向的接觸精度由齒向精度來保證。（1）齒向誤差產(chǎn)生的原因n刀架導軌相對于工作臺回轉(zhuǎn)軸線存在平行度誤差（徑向、切向）；圖5-15齒坯安裝歪斜。圖5-16。（2）減少齒向誤差的措施n1）導軌磨損后及時修刮以恢復精度；2）保證齒坯的定位精度、安裝精度（嚴格控制孔徑精度、基準端面跳動，夾具心軸找正），圖5-17。三、插齒n原理：一對齒輪嚙合。主運動：插齒刀上下往復運動。進給運動：插齒刀和工件的無間隙嚙合運動，插齒刀沿工件徑向的徑向進給運動，工件的徑向讓刀運動。（一）插齒的工藝特點n應用范圍直齒圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪、扇形齒輪

12、、齒條、斜齒輪（通過機床上裝置的螺旋導軌使插齒刀在上下往復運動的同時形成附加的螺旋運動來實現(xiàn)加工，但遠不如滾齒方便）等。n生產(chǎn)率 中等以上模數(shù)齒輪，由于插齒機、插齒刀的剛性較差，切削用量不能太大，再加上有“空程”損失，故生產(chǎn)率比滾齒低。而小模數(shù)齒輪、窄齒輪由于切入切出時間短，故生產(chǎn)率不低于滾齒。n精度：用于齒形的粗精加工，通常79級，最高6級（二）插齒加工質(zhì)量分析n1、傳動準確性、傳動準確性插齒比滾齒多了一個刀具蝸輪副，且插齒刀全部刀齒參加切削，插齒比滾齒多了一個刀具蝸輪副，且插齒刀全部刀齒參加切削，其本身制造的齒距累積誤差和安裝誤差，使公法線長度變動比滾其本身制造的齒距累積誤差和安裝誤差，使公法線長度變動比滾齒大。齒大。n2、傳動平穩(wěn)性、傳動平穩(wěn)性插齒刀設計時無近似誤差，制造時可獲得精確的齒形，齒形誤差插齒刀設計時無近似誤差，制造時可獲得精確的齒形，齒形誤差比滾齒小。比滾齒小。n3、載荷均勻性、載荷均勻性插齒上下往復運動頻繁，導軌易磨損，且刀桿剛性差，齒向誤差插齒上下往復運動頻繁，導軌