齒輪生產(chǎn)工藝流程

齒輪生產(chǎn)工藝流程展成法是應(yīng)用齒輪嚙合的原理來進(jìn)行加工的，用這種方法加工出來的齒形輪廓是刀具切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線。齒數(shù)不同的齒輪，只要模數(shù)和齒形角相同，都可以用同一把刀具來加工。用展成原理加工齒形的方法有：滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等方法。其中剃齒、珩齒和磨齒屬于齒形的精加工方法。展成法的加工精度和生產(chǎn)率都較高，刀具通用性好，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。一、滾齒（一）滾齒的原理及工藝特點(diǎn)滾齒是齒形加工方法中生產(chǎn)率較高、應(yīng)用最廣的一種加工方法。在滾齒機(jī)上用齒輪滾刀加工齒輪的原理，相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪作無側(cè)隙強(qiáng)制性的嚙合，見圖9-24所示。滾齒加工的通用性較好,既可加工圓柱齒輪，又能加工蝸輪；既可加工漸開線齒形，又可加工圓弧、擺線等齒形；既可加工大模數(shù)齒輪，大直徑齒輪。滾齒可直接加工8~9級(jí)精度齒輪，也可用作7級(jí)以上齒輪的粗加工及半精加工。滾齒可以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度，但因滾齒時(shí)齒面是由滾刀的刀齒包絡(luò)而成，參加切削的刀齒數(shù)有限，因而齒面的表面粗糙度較粗。為了提高滾齒的加工精度和齒面質(zhì)量，宜將粗精滾齒分開。（二）滾齒加工質(zhì)量分析1.影響傳動(dòng)精度的加工誤差分析影響齒輪傳動(dòng)精度的主要原因是在加工中滾刀和被切齒輪的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變化。相對(duì)位置的變化(幾何偏心)產(chǎn)生齒輪的徑向誤差；相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化(運(yùn)動(dòng)偏心)產(chǎn)生齒輪的切向誤差。(1)齒輪的徑向誤差齒輪徑向誤差是指滾齒時(shí)，由于齒坯的實(shí)際回轉(zhuǎn)中心與其基準(zhǔn)孔中心不重合，使所切齒輪的輪齒發(fā)生徑向位移而引起的周節(jié)累積公差，如圖9—4所示。齒輪的徑向誤差一般可通過測(cè)量齒圈徑向跳動(dòng)△Fr反映出來。切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪徑向誤差的主要原因如下：①調(diào)整夾具時(shí)，心軸和機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合。②齒坯基準(zhǔn)孔與心軸間有間隙，裝夾時(shí)偏向一邊。③基準(zhǔn)端面定位不好，夾緊后內(nèi)孔相對(duì)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生偏心。(2)齒輪的切向誤差齒輪的切向誤差是指滾齒時(shí)，實(shí)際齒廓相對(duì)理論位置沿圓周方向(切向)發(fā)生位移，如圖9-5所示。當(dāng)齒輪出現(xiàn)切向位移時(shí)，可通過測(cè)量公法線長度變動(dòng)公差△Fw來反映。切齒時(shí)產(chǎn)生齒輪切向誤差的主要原因是傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差造成的。在分齒傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)元件中，對(duì)傳動(dòng)誤差影響最大的是工作臺(tái)下的分度蝸輪。分度蝸輪在制造和安裝中與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合（運(yùn)動(dòng)偏心），使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中發(fā)生轉(zhuǎn)角誤差，并復(fù)映給齒輪。其次，影響傳動(dòng)誤差的另一重要因素是分齒掛輪的制造和安裝誤差，這些誤差也以較大的比例傳遞到工作臺(tái)上。2.影響齒輪工作平穩(wěn)性的加工誤差分析影響齒輪傳動(dòng)工作平穩(wěn)性的主要因素是齒輪的齒形誤差△ff和基節(jié)偏差△fpb。齒形誤差會(huì)引起每對(duì)齒輪嚙合過程中傳動(dòng)比的瞬時(shí)變化；基節(jié)偏差會(huì)引起一對(duì)齒過渡到另一對(duì)齒嚙合時(shí)傳動(dòng)比的突變。齒輪傳動(dòng)由于傳動(dòng)比瞬時(shí)變化和突變而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，從而影響工作平穩(wěn)性精度。滾齒時(shí)，產(chǎn)生齒輪的基節(jié)偏差較小，而齒形誤差通常較大。下面分別進(jìn)行討論。(1)齒形誤差齒形誤差主要是由于齒輪滾刀的制造刃磨誤差及滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此在滾刀的每一轉(zhuǎn)中都會(huì)反映到齒面上。常見的齒形誤差有如圖9-6所示的各種形式。圖a為齒面出棱、圖b為齒形不對(duì)稱、圖c為齒形角誤差、圖d為齒面上的周期性誤差、圖e為齒輪根切。由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開線，使齒輪傳動(dòng)中瞬時(shí)傳動(dòng)比不穩(wěn)定，影響齒輪的工作平穩(wěn)性。典型齒輪零件加工工藝分析圓柱齒輪加工工藝過程常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀、精度等級(jí)、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同而采用不同的工藝方案。下面列出兩個(gè)精度要求不同的齒輪典型工藝過程供分析比較。一、普通精度齒輪加工工藝分析（一）工藝過程分析圖9－17所示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr，精度為7－6－6級(jí)，其加工工藝過程見表9－6。從表中可見，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個(gè)階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準(zhǔn)修正及齒形精加工等。齒號(hào) Ⅰ Ⅱ 齒號(hào) Ⅰ Ⅱ模數(shù) 2 2 基節(jié)偏差 ±0.016 ±0.016齒數(shù) 28 42 齒形公差 0.017 0.018精度等級(jí) 7GK 7JL 齒向公差 0.017 0.017公法線長度變動(dòng)量 0.039 0.024 公法線平均長度 21.360－0.05 27.60－0.05齒圈徑向跳動(dòng) 0.050 0.042 跨齒數(shù) 4 5表9－6雙聯(lián)齒輪加工工藝過程序號(hào) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn)123456789101112131415 毛坯鍛造正火粗車外圓及端面，留余量1.5～2mm，鉆鏜花鍵底孔至尺寸φ30H12拉花鍵孔鉗工去毛刺上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求檢驗(yàn)滾齒（z＝42），留剃余量0.07～0.10mm插齒（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06mm倒角（Ⅰ、Ⅱ齒12°牙角）鉗工去毛刺剃齒（z＝42），公法線長度至尺寸上限剃齒（z＝28），采用螺旋角度為5°的剃齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限齒部高頻淬火：G52推孔珩齒總檢入庫 外圓及端面φ30H12孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及B面花鍵孔及A面花鍵孔及端面花鍵孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及A面花鍵孔及A面加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段。由于齒輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時(shí)采用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對(duì)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工。對(duì)于不需要淬火的齒輪，一般來說這個(gè)階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對(duì)于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。（二）定位基準(zhǔn)的確定定位基準(zhǔn)的精度對(duì)齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準(zhǔn)。1）內(nèi)孔和端面定位選擇既是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)又是測(cè)量和裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又能使齒形加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一，只要嚴(yán)格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時(shí)不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。2）外圓和端面定位齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)要小。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。（三）齒端加工如圖9－18所示，齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動(dòng)中易崩裂。用銑刀進(jìn)行齒端倒圓，如圖9－19所示。倒圓時(shí)，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿圓弧作往復(fù)擺動(dòng)（每加工一齒往復(fù)擺動(dòng)一次）。加工完一個(gè)齒后工件沿徑向退出，分度后再送進(jìn)加工下一個(gè)齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。齒輪加工工藝流程介紹齒輪，汽車行業(yè)主要的基礎(chǔ)傳動(dòng)元件，通常每輛汽車中有18~30個(gè)齒部，齒輪的質(zhì)量直接影響汽車的噪聲、平穩(wěn)性及使用壽命。齒輪加工機(jī)床是一種復(fù)雜的機(jī)床系統(tǒng)，是汽車行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，世界上各汽車制造強(qiáng)國如美國、德國和日本等也是齒輪加工機(jī)床制造強(qiáng)國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國80%以上的汽車齒輪由國產(chǎn)制齒裝備加工完成。同時(shí)，汽車產(chǎn)業(yè)消費(fèi)了60%以上的齒輪加工機(jī)床，汽車產(chǎn)業(yè)將一直是機(jī)床消費(fèi)的主體。齒輪加工工藝1.鑄造制坯熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鑄造工藝。近年來，楔橫軋技術(shù)在軸類加工上得到了大范圍推廣。這項(xiàng)技術(shù)特別適合為比較復(fù)雜的門路軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小，而且生產(chǎn)效率高。2.正火這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為終極熱處理做組織預(yù)備，以有效減少熱處理變形。所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi,一般的正火由于受職員、設(shè)備和環(huán)境的影響比較大，使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切削加工和終極熱處理，使得熱變形大而無規(guī)律，零件質(zhì)量無法控制。為此，采用等溫正火工藝。實(shí)踐證實(shí)，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。3.車削加工為了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，使用機(jī)械夾緊不重磨車刀，實(shí)現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而進(jìn)步了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。另外，數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)目，經(jīng)濟(jì)性好。4.滾、插齒加工齒部所用設(shè)備仍大量采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，固然調(diào)整維護(hù)方便，但生產(chǎn)效率較低，若完成較大產(chǎn)能需要多機(jī)同時(shí)生產(chǎn)。隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進(jìn)行，經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地進(jìn)步使用壽命，一般能進(jìn)步90%以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時(shí)間，效益顯著。5.剃齒徑向剃齒技術(shù)以其效率高，設(shè)計(jì)齒形、齒向的修形要求易于實(shí)現(xiàn)等上風(fēng)被廣泛應(yīng)用于大批量汽車齒輪生產(chǎn)中。公司自1995年技術(shù)改造購進(jìn)意大利公司專用徑向剃齒機(jī)以來，在這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)應(yīng)用成熟，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。6.熱處理汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學(xué)性能。對(duì)于熱后不再進(jìn)行磨齒加工的產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠的熱處理設(shè)備是必不可少的。公司引進(jìn)的是德國勞易公司的連續(xù)滲碳淬火生產(chǎn)線，獲得了滿足的熱處理效果。7.磨削加工主要是對(duì)經(jīng)過熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進(jìn)行精加工，以進(jìn)步尺寸精度和減小形位公差。齒輪加工采用節(jié)圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部