齿轮夹具和齿轮加工工艺

齿 轮 夹 具 和 齿 轮 加 工 工 艺 第 一 节 齿 轮 夹 具 一 、 齿 轮 夹 具 定 位 基 准 的 选 择 齿 轮 按 齿 坯 形 状 分 为 轴 类 和 盘 类 。 加 工 轴 类 时 一 般 采用 双 顶 尖 孔 定 位 。 盘 类 齿 轮 的 定 位 基 准 应 与 设 计 基 准 及 与 轴 连 接 的 装 配基 准 （ 圆 孔 和 花 键 孔 等 ） 相 一 致 。 盘 类 齿 轮 的 端 面 作 为辅 助 辅 助 定 位 基 准 。 因 此 在 齿 坯 加 工 时 ， 端 面 对 内 孔 的圆 跳 动 不 得 大 于 0.04mm。 二 、 滚 齿 夹 具 的 结 构 及 技 术 要 求 滚 齿 夹 具 一 般 采 用 组 合 结 构 ， 即 由 夹 具 底 座 和 心 轴 组成 ， 同 一 规 格 的 夹 具 ， 底 座 能 安 装 不 同 规 格 的 心 轴 ， 具有 成 本 底 调 整 方 便 的 优 点 。 最 常 用 的 滚 齿 夹 具 如 图 示 ： 底 座 根 据 工 件 的 大 小 可 分 成 23种 ， 按 工 件 的 分 度 圆 选 用 。 两 端 棉 对 中 心 线 的 端 面 跳 动 不 能 大 于 0.005mm。 心 轴 的 圆 柱 面 为 工 作 表 面 ， 其 直 径 为 工 件 最 小 孔 径 减 去 公 差 0.0050.01cm。 心 轴 的 径 向 跳 动 不 大 于 0.005cm。 定 位 端 面 与 心 轴 的 垂 直 度 不 大 于 0.005mm。 为 保 持 夹 具 精 及使 用 寿 命 ， 心 轴 必 须 经 过 淬 硬 处 理 和 磨 削 。 各 压 圈 、 垫片 的 两 端 面 要 平 行 平 行 度 不 大 于 0.005mm。 为 使 工 件 夹紧 时 受 力 均 匀 ， 压 紧 用 的 垫 圈 一 般 采 用 球 面 垫 圈 。 三 、 削 齿 夹 具 的 结 构 及 技 术 要 求 剃 齿 夹 具 一 般 采 用 心 轴 形 式 。 因 剃 齿 余 量 小 ， 故 切 削力 也 小 。 常 采 用 如 图 示 ： 压 套 与 工 件 接 触 的 端 面 要 求 平 整 ， 端 面 跳 动 不 大 于 0.005mm。 端 面 及 内 孔 表 面 粗 糙 度 不 大 于 Ra0.4um。 心 轴 工 作 尺 寸 选 取 与 滚 齿 夹 具 相 同 ， 径 向 跳 动 不 大 于 0.005mm。 端 面 及 外 圆 的 表 面 粗 糙 度 不 大 于 Ra0.4um 。 压 套 与 心 轴 都 要 经 过 淬 硬 处 理 ， 中 心 孔 需 要 经 过 研磨 ， 表 面 粗 糙 度 不 大 于 Ra0.2um， 其 60度 锥 面 处 接 触 面积 应 大 于 80%。 四 、 插 齿 夹 具 结 构 及 技 术 要 求 常 用 插 齿 夹 具 结 构 如 图 所 示 ： 工 作 尺 寸 小 于 40mm时 。 心 轴 采 用 整 体 结 构 。 大 于 40mm时 采 用 镶 套 结 构 。 心 轴 工 作 尺 寸 的 选 取 与 滚 齿 夹 具 相 同 。 与 工 作 台 连 接 处 锥 度 为 1： 10。 外 径 及 锥 面 径 向 跳 动 不 大 于 0.005mm。 表 面 粗 糙 度 不 大 于 Ra0.4um。 心 轴 必 须 经 过 淬 硬 处 理 和 磨 削 ， 螺 纹 部 位 不淬 硬 。 垫 圈 两 平 面 要 平 整 ， 两 端 面 平 行 度 误 差 不 大 于Ra0.005mm。 第 二 节 齿 轮 加 工 工 艺 基 本 知 识 一 个 零 件 往 往 需 要 经 过 几 种 机 床 加 工 ， 齿 轮 加 工 也 是这 样 。 如 加 工 轴 齿 轮 ， 需 要 经 过 车 削 、 铣 削 、 磨 削 、 齿形 加 工 、 钳 加 工 等 工 序 。 而 这 些 加 工 工 序 是 彼 此 联 系 的 ，因 此 加 工 时 必 须 全 面 考 虑 ， 具 体 分 析 零 件 的 特 点 及 技 术要 求 ， 根 据 产 品 的 质 量 、 生 产 批 量 、 经 济 性 ， 以 及 设 备条 件 等 情 况 选 择 适 当 的 加 工 方 法 ， 定 制 出 经 济 的 、 先 进的 、 合 理 的 工 艺 过 程 。 1、 齿 坯 加 工1 经 锻 打 或 铸 造 后 的 齿 轮 的 毛 坯 ， 需 正 火 处 理 ， 内 部 的组 织 均 匀 具 有 较 好 的 切 削 性 能 。 齿 坯 的 外 圆 、 端 面 、 内孔 通 常 采 用 车 削 加 工 。 生 产 批 量 较 大 时 ， 内 孔 加 工 ， 往往 采 用 拉 削 。 特 别 是 花 键 孔 ， 只 能 采 用 拉 削 的 方 法 。 齿坯 的 孔 及 端 面 ， 是 以 后 齿 形 加 工 的 基 准 ， 其 精 度 高 低 直接 影 响 齿 轮 的 精 度 。 因 此 盘 类 齿 的 孔 与 外 圆 应 有 同 轴 度要 求 。 特 别 是 端 面 跳 动 ， 应 取 齿 向 误 差 的 1/21/3。 对 于轴 类 齿 轮 ， 各 配 合 表 面 和 齿 轮 外 圆 径 向 跳 动 都 要 有 要 求 。轴 类 齿 轮 的 两 端 中 心 孔 是 齿 形 加 工 的 基 准 为 提 高 其 精 度 ，往 往 对 中 心 孔 要 进 行 研 磨 加 工 。 2、 齿 形 加 工 对 齿 轮 加 工 来 说 ， 齿 形 加 工 是 主 要 的 工 序 ， 常 用 的 方 法 有 滚 齿 、插 齿 、 剃 齿 、 磨 齿 、 珩 齿 。 对 于 8级 精 度 以 下 的 调 质 齿 轮 ， 可 采 用滚 齿 或 插 齿 直 接 加 工 成 所 需 齿 形 的 方 法 。 由 于 滚 齿 的 生 产 效 率 高 于插 齿 ， 只 有 在 不 能 采 用 滚 齿 加 工 时 ， 才 采 用 插 齿 的 方 法 。 要 求 较 高的 齿 轮 采 用 滚 -剃 工 艺 加 工 。 由 于 剃 齿 对 公 法 线 长 度 变 动 没 有 修 整 作用 ， 因 此 ， 剃 前 齿 轮 的 公 法 线 长 度 就 应 符 合 图 纸 要 求 。 另 外 剃 齿 余量 的 大 小 ， 直 接 影 响 被 加 工 齿 轮 的 精 度 、 生 产 率 ， 余 量 太 大 会 降 低剃 齿 效 率 ， 质 量 差 ， 刀 具 磨 损 快 ， 余 量 太 小 剃 前 齿 轮 的 误 差 及 表 面缺 陷 不 能 全 部 消 除 。 剃 齿 余 量 的 大 小 ， 应 根 据 剃 前 齿 轮 的 精 度 状 况确 定 。 加 工 高 精 度 的 齿 轮 还 可 采 用 滚 -珩 ， 滚 -磨 或 滚 -剃 -珩 ， 滚 -剃 -磨的 工 艺 。 磨 齿 加 工 能 达 到 6级 精 度 以 上 ， 但 成 本 高 ， 生 产 率 低 。 3、 工 艺 规 程 的 编 制 零 件 按 一 定 顺 序 ， 从 原 材 料 制 成 产 品 的 全 部 过 程 ， 叫 生 产 过 程 。其 中 按 一 定 顺 序 逐 步 地 变 原 材 料 或 半 成 品 为 成 品 的 有 关 过 程 ， 叫 做工 艺 过 程 。 将 工 艺 过 程 的 各 项 内 容 写 成 文 件 ， 这 就 是 工 艺 规 程 。 齿轮 加 工 工 艺 规 程 ， 是 指 导 齿 轮 加 工 的 主 要 技 术 文 件 。1。 制 定 齿 轮 加 工 工 艺 规 程 的 步 骤（ 1） 对 齿 轮 进 行 工 艺 分 析明 确 其 精 度 和 主 要 技 术 要 示 ， 分 析 其 中 哪 些 比 较 难 达 到 ， 以 便 在 编 制工 艺 规 程 时 制 定 措 施 。 再 分 析 一 下 结 构 是 否 合 理 ， 有 否 无 法 加 工 的现 象 能 否 使 工 艺 性 更 好 些 。（ 2） 选 择 合 适 的 毛 坯（ 3） 确 定 每 个 表 面 的 加 工 方 法 。 （ 4） 选 择 基 准 。 轴 类 齿 轮 通 常 用 中 心 孔 作 定 位 基 准 ， 而 盘 类 齿 轮 以孔 径 和 端 面 作 定 位 基 准 。 （ 5） 拟 定 工 艺 路 线 齿 轮 加 工 一 般 分 为 四 个 阶 段 ： 齿 坯 的 粗 加 工 齿 坯 的 精 加 工 齿 形 加 工 热 处 理 以 后 的 光 整 加 工2。 在 安 排 加 工 顺 序 时 一 般 应 遵 照 的 原 则 ：（ 1） 先 基 准 作 为 定 位 基 准 的 表 面 应 先 加 工 。（ 2） 先 主 后 次 基 准 表 面 加 工 之 后 应 先 对 精 度 要 求 高 的 主 要 表 面 进 行 粗 加工 ， 然 后 进 行 次 要 表 面 的 粗 加 工 。（ 3） 先 粗 后 精 粗 加 工 安 排 在 前 面 ， 以 减 少 对 其 它 表 面 加 工 精 度 的 影 响 。（ 4） 在 精 加 工 阶 段 ， 要 求 高 的 精 加 工 表 面 安 排 在 扣 面 ， 以 免 受 其 它 表 面加 工 的 影 响 和 碰 伤 表 面 。（ 5） 合 理 安 排 热 处 理 工 序 在 机 械 加 工 以 前 进 行 退 火 、 正 火 处 理 ， 在 粗加 工 后 进 行 调 质 或 时 效 处 理 。 对 于 要 求 渗 碳 淬 火 或 高 频 淬 火 的 。 （ 6） 确 定 各 工 序 的 具 体 内 容 包 括 选 择 机 床 、 夹 具 、 刀 具 和 量 具 ， 确 定工 序 余 量 工 序 尺 寸 ， 确 定 切 削 余 量 时 间 定 额 等 。 3、 齿 轮 加 工 工 艺 实 例 现 介 绍 一 双 联 齿 轮 的 工 艺 过 程 ， 其 尺 寸 及 技 术 要 求 如图 6-4所 示 。 3、 齿 轮 加 工 时 应 注 意 事 项1、 选 择 准 确 的 工 艺 基 准 在 拉 削 孔 径 时 应 切 削 力 很 大 ， 工 件 在 切 削 时 工 件 近切 削 处 变 形 很 大 。 如 果 用 大 端 作 为 支 承 面 ， 在 变 形 恢 复 后 ， 会 出 现 凹 进 去的 现 象 。 因 此 通 常 用 小 端 面 作 为 拉 削 支 承 面 。 拉 削 后 ， 各 个 工 序 都 以 孔 径（ 或 花 键 底 径 ） 做 为 定 位 基 准 ， 精 加 工 后 的 各 工 序 ， 有 以 大 端 面 为 辅 助 基准 。 因 此 作 为 基 准 的 端 面 与 孔 径 ， 其 垂 直 度 有 较 高 的 要 求 。 才 能 保 证 齿 轮的 齿 向 误 差 。2、 找 正 工 件 安 在 心 轴 上 ， 心 轴 安 装 在 机 床 ， 应 该 用 百 分 表 （ 或 千 分 表 ） 进行 找 正 使 心 轴 的 位 置 精 度 。 例 如 ， 同 轴 度 、 垂 直 度 等 准 确 程 度 与 工 件 技 术要 求 有 关 。3、 选 择 合 适 的 刀 具 ， 根 据 齿 轮 精 度 要 求 ， 选 择 精 度 合 适 的 刀 具 。4、 调 整 机 床 必 要 时 对 机 床 有 关 部 位 进 行 调 整 ， 如 导 轨 、 轴 承 间 隙 等 。 使 其牌 良 好 的 工 件 状 态 。5、 正 确 安 装 工 件 工 件 安 装 时 各 接 触 表 面 不 能 沾 有 铁 屑 ， 杂 物 和 油 污 等 。 并 防 止 工 件 装 夹 歪 斜 。6、 注 意 刀 具 行 程 位 置 如 插 齿 加 工 多 联 齿 轮 中 小 齿 轮 时 ， 要 认 真 调 整 刀 具 行程 位 置 。 第 三 节 热 处 理 对 齿 轮 精 度 的 影 响一 、 齿 轮 热 处 理 的 种 类1。 退 火 和 正 火 退 火 就 是 将 钢 加 热 到 一 定 温 度 ， 保 温 一 段 时 间 然 后随 炉 缓 慢 冷 却 下 来 ， 以 期 得 到 接 近 平 衡 状 态 组 织 的 一 种热 处 理 方 法 。 正 火 和 退 火 的 不 同 之 处 ， 在 于 加 热 后 的 工 件 从 炉 中取 出 置 于 空 气 中 冷 却 下 来 。 它 的 冷 却 速 度 要 比 退 火 快 些 ，因 此 最 终 的 组 织 和 性 能 有 些 差 异 。 退 火 和 正 火 的 作 用（ 1） 降 低 硬 度 ， 提 高 塑 性 ， 改 善 切 削 加 工 性 能 和 压 力 加工 性 能 。（ 2） 细 化 晶 粒 ， 调 整 组 织 ， 改 善 材 料 机 械 性 能 。（ 3） 消 除 前 一 道 工 序 （ 铸 造 、 锻 造 、 冷 加 工 等 ） 所 产 生 的内 应 力 ， 为 下 一 道 工 序 做 组 织 上 的 准 备 。退 火 和 正 火 大 多 做 为 齿 轮 的 预 先 热 处 理 ， 少 数 为 调 质 处 理 。 2。 淬 火 淬 火 是 将 齿 轮 加 工 到 高 温 奥 氏 体 状 态 ， 保 温 一 段 时间 ， 然 后 快 速 冷 却 下 来 ， 以 得 到 高 硬 度 的 马 氏 体 组 织 的一 种 方 法 。 淬 火 后 的 齿 轮 硬 度 一 般 可 达 到 HRC6065， 提 高 了齿 轮 的 硬 度 和 耐 磨 性 。3。 高 频 淬 火 高 频 淬 火 是 将 齿 轮 快 速 加 热 到 临 界 点 以 上 温 度 然 后进 行 急 冷 的 淬 火 过 程 ， 使 齿 轮 能 获 得 高 硬 度 的 耐 磨 表 面层 和 富 有 韧 性 的 心 部 。 高 频 淬 火 的 优 点优 点 ：（ 1） 生 产 效 率 高 工 人 劳 动 条 件 好 便 于 实 现 机 械 化 和 自 动 化 ， 操 作 也 比较 简 单 。（ 2） 被 处 理 的 工 件 机 械 性 能 好 ， 特 别 是 疲 劳 极 限 和 冲 击 韧 性 ， 硬 度 也比 普 通 淬 火 高 一 些（ 3） 变 形 较 小 ， 晶 粒 较 小 工 作 表 面 不 脱 碳 不 氧 化 。（ 4） 可 以 进 行 零 件 的 局 部 淬 火 ， 易 于 控 制 淬 层 深 度 。缺 点 ： 设 备 较 贵 ， 较 复 杂 ， 不 易 调 整 。 耗 电 大 ， 维 护 费 用 较 高 ， 移 动 也 不方 便 ； 另 外 现 有 设 备 的 功 率 不 够 大 ， 设 备 效 率 也 不 够 高 。 才 能 得 到 最 好 的 性 能 ， 如 果 工 件 没 有 被 淬 透 ， 则 调 质 后的 机 械 性 能 就 大 为 降 低 ， 合 金 刚 比 碳 钢 淬 透 性 好 。