学习情境5圆柱齿轮的机械加工工艺卡片设计23044.pptx

《学习情境5圆柱齿轮的机械加工工艺卡片设计23044.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学习情境5圆柱齿轮的机械加工工艺卡片设计23044.pptx（71页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械制造工艺学学习情境学习情境5 5 圆柱齿轮的机械加工圆柱齿轮的机械加工工艺卡片设计工艺卡片设计任务任务 直齿圆柱齿轮的加工直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定工艺规程制定 机械制造工艺学 给定任务：给定任务：图图5-1所示为成批生产，材料为所示为成批生产，材料为40Cr，精度为，精度为7级的双联圆级的双联圆柱齿轮；图柱齿轮；图5-2所示为小批量生产，材料为所示为小批量生产，材料为40Cr，精度为，精度为6-5-5的高精度单齿圆柱齿轮。试编制其机械加工工艺过程。的高精度单齿圆柱齿轮。试编制其机械加工工艺过程。任务任务 直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定图图5-1 双联齿轮

2、双联齿轮图图5-2 高精度齿轮简图高精度齿轮简图机械制造工艺学 任务分析：任务分析：1.圆圆柱柱齿轮齿轮的功用的功用与结构与结构特点特点(a)、(b)、(c)单联、双联、三联盘形齿轮单联、双联、三联盘形齿轮 (d)内齿轮内齿轮 (e)套筒齿轮套筒齿轮 (f)轴齿轮轴齿轮 (g)齿条齿条图图5-3 圆柱齿轮的结构形式圆柱齿轮的结构形式任务任务 直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定直齿圆柱齿轮的加工工艺规程制定机械制造工艺学1.1.齿轮的功用和结构特点齿轮的功用和结构特点 （1 1）功用）功用：按照规定的速比传递：按照规定的速比传递运动和动力运动和动力 。（2 2）结构特点）结构特点：工艺观点大体上可以

3、把它们分为：工艺观点大体上可以把它们分为齿圈和轮体两部分。齿圈和轮体两部分。齿圈上的轮齿的分布形式：齿圈上的轮齿的分布形式：直齿，斜齿，人字齿，直齿，斜齿，人字齿，单齿圈（工艺性好），多齿圈。单齿圈（工艺性好），多齿圈。齿圈上的轮齿的齿形：齿圈上的轮齿的齿形：渐开线齿轮和摆线齿轮渐开线齿轮和摆线齿轮 轮体的结构特点：轮体的结构特点：盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮、内齿轮，齿条。扇形齿轮、内齿轮，齿条。应用最广应用最广：渐开线齿形直齿盘形圆柱齿轮：渐开线齿形直齿盘形圆柱齿轮 任务分析：任务分析：机械制造工艺学55 圆柱齿轮加工圆柱齿轮加工(a)(a)、(b)(b

4、)、(c)(c)单联、单联、双联、双联、三联三联盘形齿轮盘形齿轮；(d)(d)内齿轮；内齿轮；(e)(e)套筒齿轮；套筒齿轮；(f)(f)轴齿轮；轴齿轮；(g)(g)齿条齿条 机械制造工艺学 齿轮的加工工艺性：齿轮的加工工艺性：齿轮的结构形式直接影响齿轮的结构形式直接影响齿轮的加工工艺过程。齿轮的加工工艺过程。单齿圈盘类齿轮单齿圈盘类齿轮的结构工艺性的结构工艺性最好最好，可采用任，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联双联或三联等多齿圈齿轮的等多齿圈齿轮的小齿圈小齿圈的加工受齿的加工受齿圈间轴向距离的限制，其齿形加工方法的选择就受圈间轴向距离的限制，其齿形加

5、工方法的选择就受到限制，到限制，加工工艺性差加工工艺性差。机械制造工艺学2.2.齿轮的技术要求齿轮的技术要求齿齿轮轮本本身身的的制制造造精精度度，对对整整个个机机器器的的工工作作性性能能、承承载载能能力力及及使使用用寿寿命命都都有有很很大大影影响响。根根据据其其使使用用条条件件，齿齿轮轮传传动动应应满满足足以下要求：以下要求：（1 1）运动精度运动精度 要求齿轮能准确地传递运动，要求齿轮能准确地传递运动，传动比恒定传动比恒定，即要求齿轮，即要求齿轮在在一转中一转中，转角误差不超过一定范围。，转角误差不超过一定范围。（2 2）工作平稳性。工作平稳性。要要求求齿齿轮轮传传动动平平稳稳，无无冲冲击击

6、，振振动动和和噪噪声声小小，这这就就需需要要限限制制齿齿轮轮传传动动时时瞬瞬时时传传动动比比的的变变化化，即即限限制制齿齿轮轮在在转转过过一一个个齿齿形形角角时的时的转角误差转角误差。机械制造工艺学（3 3）接触精度）接触精度 齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触要齿轮工作时齿面接触要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。（4 4）齿侧间隙。齿侧间隙。一一对对相相互互啮啮合合的的齿齿轮轮

7、，其其齿齿面面间间必必须须留留有有一一定定的的间间隙隙，即即为为齿齿侧侧间间隙隙，其其作作用用是是贮贮存存润润滑滑油油，使使齿齿面面工工作作时时减减少少磨磨损损；同同时时可可以以补补偿偿热热变变形形、弹弹性性变变形形、加加工工误误差差和和安安装装误误差差等等因因素素引起的引起的齿侧间隙减小，防止卡死齿侧间隙减小，防止卡死。机械制造工艺学3.齿齿坯的技坯的技术术要求要求基准孔（或基准孔（或轴轴）的直）的直径径公差，基准端面的端面跳公差，基准端面的端面跳动动机械制造工艺学4.4.齿轮材料与毛坯齿轮材料与毛坯齿轮材料齿轮材料齿齿轮轮的的材材料料及及热热处处理理对对齿齿轮轮的的加加工工质质量量和和使使

8、用用性性能能都都有有很很大大的的影影响响，选选择择时时主主要要应应考考虑虑齿齿轮轮的的工工作作条条件件（如如速速度度与与载载荷）荷）和失效形式和失效形式（如点蚀、如点蚀、剥落或折断等）。剥落或折断等）。（1 1）中碳结构钢（如）中碳结构钢（如4545钢）钢）这这种种钢钢经经进进行行调调质质或或表表面面淬淬火火后后，综综合合力力学学性性能能较较好好，但但齿齿面面粗粗糙糙度度较较粗粗，主主要要适适用用于于低低速速、轻轻载载或或中中载载的的一一般般用用途途的的齿轮。齿轮。机械制造工艺学（2 2）中碳合金结构钢（如中碳合金结构钢（如40Cr40Cr）这这种种钢钢进进行行调调质质或或表表面面淬淬火火后后

9、综综合合力力学学性性能能较较4545钢钢好好，且且热热处处理理变变形形小小，适适用用于于速速度度较较高高、载荷大及精度较高的载荷大及精度较高的齿轮。齿轮。某某些些高高速速齿齿轮轮，为为提提高高齿齿面面的的耐耐磨磨性性，减减少少热热处处理理后后的的变变形形，不不再再进进行行磨磨齿齿，可可选选用用氮氮化化钢钢（如（如38CrMoAlA38CrMoAlA）进行）进行氮化氮化处理。处理。机械制造工艺学（3 3）渗碳钢（渗碳钢（如如20Cr20Cr和和20CrMnTi20CrMnTi等）等）这这种种钢钢经经渗渗碳碳或或碳碳氮氮共共渗渗等等渗渗碳碳淬淬火火后后，齿齿面面硬硬度度可可达达5863HRC，而而

10、芯芯部部又又有有较较高高的的韧韧性性，既既耐耐磨磨又又能能承承受受冲冲击击载载荷荷，适适用用于于高高速速、中中载载或或有有冲冲击击载载荷的荷的齿轮。齿轮。（4）铸铸铁铁及及其其它它非非金金属属材材料料（如如夹夹布布胶胶木木与与尼尼龙等）龙等）这这些些材材料料强强度度低低，容容易易加加工工，适适用用于于一一些些较较轻轻载载荷下荷下的齿轮传动。的齿轮传动。机械制造工艺学齿轮毛坯齿轮毛坯 棒料棒料；小尺寸，结构简单，不太重要的齿轮小尺寸，结构简单，不太重要的齿轮 锻件锻件：一般均采用锻造毛坯一般均采用锻造毛坯。强度高，耐磨，耐冲击强度高，耐磨，耐冲击 生产批量较小或尺寸较大的采用自由锻造，生产批量较

11、大生产批量较小或尺寸较大的采用自由锻造，生产批量较大的中小齿轮采用模锻。的中小齿轮采用模锻。铸钢铸钢：对于直径很大且结构比较复杂、不便锻造的齿轮对于直径很大且结构比较复杂、不便锻造的齿轮，可采用铸钢毛坯。铸钢齿轮的晶粒较粗，力学性能较差，且加可采用铸钢毛坯。铸钢齿轮的晶粒较粗，力学性能较差，且加工性能不好，故工性能不好，故加工前应先经过正火处理加工前应先经过正火处理，消除内应力和硬度，消除内应力和硬度的不均匀性，的不均匀性，以改善加工性能。以改善加工性能。机械制造工艺学知识准备：知识准备：一、毛坯的选择一、毛坯的选择 1.1.常见毛坯的种类常见毛坯的种类 1 1）铸件）铸件形状复杂的零件毛坯，

12、宜采用铸造方法制造。目前铸形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产率高，造。金属模机器造型生产率高，铸件精度高，但设备铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸件可的中小铸件。其次，少量

13、质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）。机械制造工艺学)型材型材 型材有很多的品种。常用型材的断面有圆型材有很多的品种。常用型材的断面有圆形、方形、长方形、六角形，以及管材、板材、带材形、方形、长方形、六角形，以及管材、板材、带材等。型材有热轧和冷拉两种等。型材有热轧和冷拉两种)锻件锻件 锻件能获得纤维组织的连续性和均匀分布，锻件能获得纤维组织的连续性和均匀分布，从而提高了零件的强度，所以适用于制造强度要求较从而提高了零件的强度，所以适用于制造强度要求较高，形状比较简单的零件毛坯。高，形状比较简单的零件毛坯。)焊

14、接件焊接件 将型钢或钢板焊接成所需要的结构件，将型钢或钢板焊接成所需要的结构件，其优点是结构重量轻，制造周期短，但焊接结构的抗其优点是结构重量轻，制造周期短，但焊接结构的抗振性差，零件的热变形大。振性差，零件的热变形大。)冲压件冲压件 冲压件的精度较高，冲压生产的效率冲压件的精度较高，冲压生产的效率也比较高，适于加工形状复杂，批量较大的中小尺寸也比较高，适于加工形状复杂，批量较大的中小尺寸板料零件。板料零件。机械制造工艺学2.选择毛坯应考虑的因素毛坯质量的提高，对减少机械加工量，降低加工成本，提高加工材料的利用率都是十分有利的。但是，在一定的生产技术的条件下，毛坯质量的提高也将伴随着毛坯制造难

15、度的增加，也就意味着毛坯制造成本的增加。因此，在选择毛坯材料和制造方法时，应考虑如下几个问题。1）零件生产纲领的大小 当零件产量较大时，应选择精度和生产率比较高的毛坯制造方法。在单件小批生产时，应选择精度较低和生产率较低的毛坯生产方法。2）毛坯材料及工艺特性 毛坯材料的选择一般是根据零件在机器中的作用为依据的。主要是考虑机器工作对零件强度、刚度、韧性、耐磨性、耐腐蚀等方面的要求。在满足使用要求原前提下，再来考虑加工工艺对毛坯材料及工艺性的要求。机械制造工艺学对机械性能要求高的钢制零件，应选择锻造毛坯。对机械性能要求高的钢制零件，应选择锻造毛坯。对某些材料，如铸铁、铸铝等，只能采用铸造成对某些材

16、料，如铸铁、铸铝等，只能采用铸造成形。形。3）零件的结构形状和尺寸）零件的结构形状和尺寸 零件形状的复杂程零件形状的复杂程度、尺寸的大小对毛坯的制造方法确定有很大的度、尺寸的大小对毛坯的制造方法确定有很大的影响。形状复杂的零件，一般不宜采用金属模铸影响。形状复杂的零件，一般不宜采用金属模铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸、造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸、精铸，而应选择砂型铸造、自由锻和焊接等方法精铸，而应选择砂型铸造、自由锻和焊接等方法制造毛坯。制造毛坯。4）毛坯的制造还必须考虑现有的生产条件，）毛坯的制造还必须考虑现有的生产条件，充分挖潜，提高毛坯质量。充分挖潜，提高毛

17、坯质量。机械制造工艺学二、实现机械零件加工精度的方法二、实现机械零件加工精度的方法 1.1.试切法试切法即先加工出很小的一部分表面，测量试切所得的尺寸，即先加工出很小的一部分表面，测量试切所得的尺寸，调整、试切，再测量；如此反复，直到达到图纸要求调整、试切，再测量；如此反复，直到达到图纸要求的尺寸后，再切削出整个待加工表面。的尺寸后，再切削出整个待加工表面。2.2.定尺寸刀具法定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸（如麻花钻、扩孔钻、铰刀等）来用刀具的相应尺寸（如麻花钻、扩孔钻、铰刀等）来保证工件被加工部位尺寸精度的方法称为定尺寸刀具保证工件被加工部位尺寸精度的方法称为定尺寸刀具法。在孔加工中，使用麻花

18、钻、扩孔钻、铰刀等刀具，法。在孔加工中，使用麻花钻、扩孔钻、铰刀等刀具，其尺寸具有一定的精度范围，因此所加工出来的孔的其尺寸具有一定的精度范围，因此所加工出来的孔的精度也保持在一定的范围内。精度也保持在一定的范围内。机械制造工艺学3.3.调整法调整法利用机床上的定程装置或对刀装置或预先调整利用机床上的定程装置或对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工出一批工件。的位置精度，然后加工出一批工件。4.4.自动控制法自动控制法采用一定的装置，使工件在达到图样要求的尺采用一定的装置，使工件在达到图样要求的尺寸时，自动停止加工

19、。具体方法主要有两种：寸时，自动停止加工。具体方法主要有两种：自动测量，自动测量，数字控制。数字控制。机械制造工艺学任务实施：任务实施：一、圆柱齿轮加工工艺过程一、圆柱齿轮加工工艺过程 机械制造工艺学机械制造工艺学机械制造工艺学圆柱齿轮的加工工艺过程圆柱齿轮的加工工艺过程 编制齿轮加工工艺过程大致可以划分如下编制齿轮加工工艺过程大致可以划分如下几个阶段：几个阶段：1)1)齿轮毛坯的形成齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件；：锻件、棒料或铸件；2)2)粗加工：粗加工：切除较多的余量；切除较多的余量；3)3)半精加工半精加工：滚、插齿；：滚、插齿；4)4)热处理热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频感应：调

20、质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等；加热淬火等；5)5)精加工精加工：精修基准、精加工齿形。：精修基准、精加工齿形。二、二、圆柱齿轮加工工艺分析圆柱齿轮加工工艺分析 机械制造工艺学对精度要求较高的齿轮加工工艺路线对精度要求较高的齿轮加工工艺路线 毛坯制造毛坯制造-齿坯热处理齿坯热处理-齿坯加工齿坯加工-齿形加工（包括齿形加工（包括齿端加工）齿端加工）-齿圈热处理齿圈热处理-精基准修整精基准修整-齿形精整加工齿形精整加工 终结检查。终结检查。（一）定位基准选择（一）定位基准选择 基准重合，基准统一原则基准重合，基准统一原则：孔齿轮孔齿轮 ：大批：大批:内孔，大端面内孔，大端面-专用心轴，生产率

21、高专用心轴，生产率高 小批：外圆，大端面小批：外圆，大端面-不用心轴，生产率低；不用心轴，生产率低；轴齿轮轴齿轮：大直径：轴颈加大端面；大直径：轴颈加大端面；小直径：两端中心孔小直径：两端中心孔机械制造工艺学 盘形齿轮加工齿形时一般采用的两种定位方式：盘形齿轮加工齿形时一般采用的两种定位方式：(1)(1)内孔和端面定位内孔和端面定位 符合符合“基准重合基准重合”原则。原则。采采用用专专用用心心轴轴，定定位位精精度度较较高高，生生产产率率高高，故故广广泛泛用用于于成成批批及及大大量量生生产产中中。为为保保证证内内孔孔的的尺尺寸寸精精度度和和基基准准端端面面的的跳跳动动要求，要求，应尽量在一次安装

22、中同时加工内孔和基准端面。应尽量在一次安装中同时加工内孔和基准端面。图图2-50 以内孔和端面定位以内孔和端面定位 图图2-51 以外圆和端面定位以外圆和端面定位机械制造工艺学 (2)(2)外圆和端面定位，外圆和端面定位，不不符符合合“基基准准重重合合”原原则则。用用端端面面作作轴轴向向定定位位，以以外外圆圆为为找找正正基基准准，不不需需专专用用心心轴轴，生生产产率率较较低低，故故适适用用于于单单件件小小批批生生产产。为为保保证证齿齿轮轮的的加加工工质质量量，必必须须严严格格控控制制齿齿坯坯外外圆圆对对内内孔孔的的同轴度误差。同轴度误差。图图2-50 以内孔和端面定位以内孔和端面定位 图图2-

23、51 以外圆和端面定位以外圆和端面定位机械制造工艺学（二）（二）齿坯齿坯的加工方法的加工方法1.齿坯的加工内容齿坯的加工内容 加工内容：齿圈外圆，端面，孔（轴）。加工内容：齿圈外圆，端面，孔（轴）。齿坯精度；与齿轮精度等级有关。齿坯精度；与齿轮精度等级有关。对于轴齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工过程和一般对于轴齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工过程和一般轴、套基本相似，现主要讨论盘类齿轮齿坯的加工过程。轴、套基本相似，现主要讨论盘类齿轮齿坯的加工过程。齿坯的加工工艺方案主要齿坯的加工工艺方案主要取决于齿轮的轮体结构和取决于齿轮的轮体结构和生产类型。生产类型。2.2.加工方案加工方案 机械制造工艺学1 1

24、）大批大量生产的齿坯加工）大批大量生产的齿坯加工 大批大量加工中等尺寸齿坯时，多采用大批大量加工中等尺寸齿坯时，多采用“钻钻拉拉多刀多刀车车”的工艺方案：的工艺方案：（1 1）以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔；）以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔；（2 2）拉孔；）拉孔；（3 3）以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切）以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。槽及倒角等。这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线，所以生产效率高。动线，所以生产效率高。机械制造工艺学(3)(3)单件、中小批生产单件、中小批生产 粗

25、车粗车（端面、外圆、内孔，外圆、端面定位）、（端面、外圆、内孔，外圆、端面定位）、精车精车（端面、外圆、内孔，外圆、端面定位）。（端面、外圆、内孔，外圆、端面定位）。2 2）成批生产的齿坯加工）成批生产的齿坯加工 成批生产齿坯时，常采用成批生产齿坯时，常采用“车车拉拉车车”的工艺方案：的工艺方案：（1 1）以齿坯外圆或轮毅定位，精车外圆、端面和内孔；）以齿坯外圆或轮毅定位，精车外圆、端面和内孔；（2 2）以端面支承拉孔（或花键孔）；）以端面支承拉孔（或花键孔）；（3 3）以孔定位精车外圆及端面等。）以孔定位精车外圆及端面等。这种方案可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。这种方案可由卧式车床或转塔车

26、床及拉床实现。特点：特点：加工质量稳定，生产效率较高加工质量稳定，生产效率较高。机械制造工艺学 （三）齿轮热处理（三）齿轮热处理（1）齿坯（毛坯）热处理）齿坯（毛坯）热处理：预备热处理，预备热处理，目的是为了消除锻造内应力，改善材料的加工性能，目的是为了消除锻造内应力，改善材料的加工性能，为为以后的淬火时减少变形做好组织准备。以后的淬火时减少变形做好组织准备。正火正火，（粗加工前），（粗加工前）、调质，（粗加工后）、调质，（粗加工后）正正火火：安安排排在在齿齿坯坯加加工工前前，使使拉拉孔孔和和切切齿齿加加工工中中刀刀具具磨磨损较慢，表面粗糙度较小，生产中应用较多。损较慢，表面粗糙度较小，生产中

27、应用较多。调调质质：一一般般安安排排在在齿齿坯坯粗粗加加工工之之后后，可可消消除除锻锻造造内内应应力力和和粗粗加加工工引引起起的的残残余余应应力力，提提高高材材料料的的综综合合力力学学性性能能，但但齿坯硬度稍高，不易切削，所以生产中应用较少齿坯硬度稍高，不易切削，所以生产中应用较少。机械制造工艺学（2 2）齿形热处理齿形热处理：目的：目的：为提高齿面的硬度及耐磨性，为提高齿面的硬度及耐磨性，种类种类(根据材料与技术要求选择根据材料与技术要求选择)：渗碳淬火，表面淬火，渗碳淬火，表面淬火，碳氮共渗，渗氮。碳氮共渗，渗氮。（变形大的终加工前，变形小的终加工后）（变形大的终加工前，变形小的终加工后）

28、经渗碳淬火经渗碳淬火的齿轮齿面硬度高耐磨性较好，使用寿命长。的齿轮齿面硬度高耐磨性较好，使用寿命长。但齿轮变形较大，对高精度齿轮尚需进行磨齿加工。但齿轮变形较大，对高精度齿轮尚需进行磨齿加工。表面淬火表面淬火的齿轮变形小，但内孔直径一般会缩小的齿轮变形小，但内孔直径一般会缩小0.010.010.05 mm0.05 mm，淬火后应予以修正。，淬火后应予以修正。有键槽的齿轮，有键槽的齿轮，淬火后内孔常出现椭圆形现象，淬火后内孔常出现椭圆形现象，为此为此键槽加工应安排在齿轮淬火之后。键槽加工应安排在齿轮淬火之后。机械制造工艺学（四）齿形加工方案选择（四）齿形加工方案选择齿齿形形加加工工方方案案的的选

29、选择择，主主要要取取决决于于齿齿轮轮的的精精度度等等级、生产批量和齿轮的热处理方法等。级、生产批量和齿轮的热处理方法等。（1 1）滚齿（或插齿）滚齿（或插齿）齿端加工齿端加工渗碳淬火渗碳淬火修修正基准正基准磨齿：磨齿：适于较小批量，精度为适于较小批量，精度为36级级淬硬齿轮。淬硬齿轮。（2 2）滚齿（或插齿）滚齿（或插齿）齿端加工齿端加工剃齿剃齿表面淬表面淬火火修正基准修正基准珩齿：珩齿：适于较大批量，并且精度要求为适于较大批量，并且精度要求为68级级的淬硬齿轮。的淬硬齿轮。机械制造工艺学（3）滚齿（或插齿）滚齿（或插齿）剃齿（冷挤）：剃齿（冷挤）：适用于较大批量，精度要求中等，且不淬硬的齿轮

30、。适用于较大批量，精度要求中等，且不淬硬的齿轮。（4）对）对8级精度以下的齿轮，用滚齿（或插齿）就能满足级精度以下的齿轮，用滚齿（或插齿）就能满足要求。要求。当需要淬火时，在淬火前应将精度提高一级或在淬火后当需要淬火时，在淬火前应将精度提高一级或在淬火后珩齿，珩齿，、滚齿（或插齿）、滚齿（或插齿）齿端加工齿端加工热处理（淬火）热处理（淬火）修正修正内孔；内孔；、滚齿（或插齿）、滚齿（或插齿）齿端加工齿端加工热处理（淬火）热处理（淬火）修正修正基准基准珩齿。珩齿。机械制造工艺学剃剃-珩珩齿齿方方案案生生产产率率高高，广广泛泛用用于于7 7级级精精度度齿齿轮轮的的成成批批生生产产中。中。磨磨齿齿方

31、方案案生生产产率率低低，一一般般用用于于6 6级级精精度度以以上上或或虽虽低低于于6 6级级但但淬火后变形较大的齿轮。淬火后变形较大的齿轮。随随着着刀刀具具材材料料的的不不断断发发展展，用用硬硬滚滚、硬硬插插、硬硬剃剃代代替替磨磨齿齿，用珩齿代替剃齿，用珩齿代替剃齿，可取得很好的经济效益。可取得很好的经济效益。5级精度以上的齿轮一般应取磨齿方案。级精度以上的齿轮一般应取磨齿方案。机械制造工艺学 （五）五）齿齿端加工端加工齿齿轮轮的的齿齿端端加加工工有有倒倒圆圆、倒倒尖尖、倒倒棱棱和和去去毛毛刺刺等等，一一般般在在齿轮倒角机上进行。齿轮倒角机上进行。作作用用：倒倒圆圆、倒倒尖尖后后的的齿齿轮轮，

32、沿沿轴轴向向滑滑动动时时容容易易进进入入啮啮合，所以滑移齿轮常进行齿端倒圆。合，所以滑移齿轮常进行齿端倒圆。倒倒棱棱可可去去除除齿齿端端的的锐锐边边，这这些些锐锐边边经经渗渗碳碳淬淬火火后后很很脆脆，在齿轮传动中易崩裂。在齿轮传动中易崩裂。机械制造工艺学 （六）（六）基准修正基准修正作作用用：齿齿轮轮淬淬火火后后基基准准孔孔常常产产生生变变形形，为为保保证证齿齿形形精精加加工工质量，质量，对基准孔必须进行修正。对基准孔必须进行修正。对对大大径径定定心心的的花花键键孔孔齿齿轮轮，通通常常用用花花键键推推刀刀修修正正。推推孔孔时时要要防防止止推推刀刀歪歪斜斜，有有的的工工厂厂采采用用加加长长推推刀

33、刀前前引引导导来来防防止止推推刀刀歪斜，取得了较好效果。歪斜，取得了较好效果。对圆柱孔齿轮的修正对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，推孔生产率高，常用于内孔未淬硬的齿轮；常用于内孔未淬硬的齿轮；磨磨孔孔精精度度高高，但但生生产产率率低低，对对整整体体淬淬火火齿齿轮轮和和内内孔孔较较大大、齿厚较薄的齿轮，均以磨孔为宜，以齿轮分度圆定心。齿厚较薄的齿轮，均以磨孔为宜，以齿轮分度圆定心。机械制造工艺学（七）齿轮的检验（七）齿轮的检验终结检验终结检验鉴别成品的质量，评定其是否合格鉴别成品的质量，评定其是否合格中间检验中间检验及时发现问题，防止成批报废。及时发现问题，防止

34、成批报废。机械制造工艺学齿形的加工方法及其应用齿形的加工方法及其应用 常见的齿形加工方法、常见的齿形加工方法、精度和适用范围精度和适用范围 拓展提高：拓展提高：机械制造工艺学1.成形法成形法成成形形法法是是利利用用与与被被加加工工齿齿轮轮的的齿齿槽槽形形状状一一致致的的刀刀具（成型刀具），具（成型刀具），在齿坯上加工出齿面的方法。在齿坯上加工出齿面的方法。齿齿面面的的成成形形加加工工方方法法有有铣铣齿齿、成成形形插插齿齿、拉拉齿齿等等，最常用的是铣齿。最常用的是铣齿。优点：优点：机床较简单，可利用通用机床加工；机床较简单，可利用通用机床加工；缺缺点点：加加工工同同一一模模数数的的齿齿轮轮，齿齿

35、数数不不同同，齿齿廓廓形形状就不相同，需采用不同的成形刀具。状就不相同，需采用不同的成形刀具。机械制造工艺学 成形铣齿一般在成形铣齿一般在普通铣床普通铣床上进行。铣齿时工件安装在分上进行。铣齿时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台作直线进给运度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台作直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一个齿，再加工另一动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一个齿，再加工另一个齿槽，依次加工出所有齿槽。个齿槽，依次加工出所有齿槽。图图2-54 铣齿加工示意图铣齿加工示意图机械制造工艺学(a)盘状模数铣刀 (b)指状模数铣刀 一般将铣削一般将铣削模数相

36、同模数相同而而齿数不同的齿轮齿数不同的齿轮所用的铣所用的铣刀制成一组，分刀制成一组，分8 8个（或个（或1515个）型号。每号铣刀加工个）型号。每号铣刀加工一定齿数范围的齿轮一定齿数范围的齿轮.加工直齿和螺旋齿（斜齿）圆柱齿轮的成形铣刀有加工直齿和螺旋齿（斜齿）圆柱齿轮的成形铣刀有盘状模数铣刀和指状模数铣刀两种；指状模数铣刀适盘状模数铣刀和指状模数铣刀两种；指状模数铣刀适用于加工模数用于加工模数m m88的齿轮；盘状模数铣刀适用于加工的齿轮；盘状模数铣刀适用于加工模数模数m m8 8的齿轮。的齿轮。机械制造工艺学 3 3）铣齿的工艺特点）铣齿的工艺特点（1 1）成本较低）成本较低 齿轮铣刀结构

37、简单，在普通的铣床上即可齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。（2 2）生产率低）生产率低 铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。（3 3）加工精度低）加工精度低 为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，各号各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作制作的。因此，各号铣刀加工范围内的齿轮除最小齿数的的。因此，各号铣刀

38、加工范围内的齿轮除最小齿数的外，其它齿数的齿轮，外，其它齿数的齿轮，只能获得近似的齿形只能获得近似的齿形，产生一定的，产生一定的齿形误差。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不齿形误差。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。高。铣齿的加工精度为铣齿的加工精度为1111级至级至9 9级，齿面粗糙度值级，齿面粗糙度值RaRa为为6.36.33.2m3.2m。机械制造工艺学4 4）铣齿的应用）铣齿的应用 单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮；单件小批生产或维修工作中加工精度不高的低速齿轮；不但可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮，还可以加不但可以加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮，还可以

39、加工齿条、锥齿轮及蜗轮等。工齿条、锥齿轮及蜗轮等。机械制造工艺学2.展成法展成法是应用是应用齿轮啮合原理齿轮啮合原理进行齿形加工的方法，即以保持刀进行齿形加工的方法，即以保持刀具和齿坯之间按渐开线齿轮啮合的运动关系来实现齿形加工具和齿坯之间按渐开线齿轮啮合的运动关系来实现齿形加工的。的。加工方法：加工方法：主要有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等。主要有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等。优点：优点：（1 1）一把刀具可以加工同一模数、不同齿数的齿轮。一把刀具可以加工同一模数、不同齿数的齿轮。只要刀具与被加工齿轮的只要刀具与被加工齿轮的模数和压力角相同模数和压力角相同，一把刀具，一把刀具可以加工同一模

40、数、不同齿数的齿轮。可以加工同一模数、不同齿数的齿轮。（2 2）生产率和加工精度都比较高。）生产率和加工精度都比较高。在齿轮加工中，展成法应用最广泛。在齿轮加工中，展成法应用最广泛。机械制造工艺学(1)(1)滚滚 齿齿(属于展成法加工属于展成法加工)加工原理：加工原理：按照展成法的原理，在滚齿机上用齿轮滚刀来按照展成法的原理，在滚齿机上用齿轮滚刀来加工齿轮、蜗轮等齿面的方法就是滚齿。加工齿轮、蜗轮等齿面的方法就是滚齿。滚齿加工过程中，刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的滚齿加工过程中，刀具与工件模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动。啮合传动。当齿轮滚刀按给定的切削速度旋转时，便在工件上逐渐切当齿轮滚

41、刀按给定的切削速度旋转时，便在工件上逐渐切出渐开线的齿形。出渐开线的齿形。齿形的形成齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对工是由滚刀在连续旋转中依次对工件切削的若干条包络线包络而成的。件切削的若干条包络线包络而成的。机械制造工艺学(1)(1)滚滚 齿齿(属于展成法加工属于展成法加工)有三种运有三种运动动：主运主运动动：即即滚滚刀的旋刀的旋转转运运动动n n0 0 。分分齿齿运运动动：保保证滚证滚刀刀转转速和被切速和被切齿轮转齿轮转速之速之间啮间啮合关合关系的运系的运动动。垂直垂直进给进给运运动动：滚滚刀沿被切刀沿被切齿轮齿轮的的轴轴线轴轴线方向作垂直方向作垂直进给进给运运动动。机械制造工艺学 齿

42、轮滚刀齿轮滚刀 从滚齿加工原理可知，齿轮滚刀是从滚齿加工原理可知，齿轮滚刀是一个蜗杆形刀具一个蜗杆形刀具。为为了了形形成成切切削削刃刃的的前前角角和和后后角角，在在蜗蜗杆杆上上开开出出了了容容屑屑槽槽，并经铲背形成滚刀。并经铲背形成滚刀。机械制造工艺学 滚齿机的外形及组成部分滚齿机的外形及组成部分机械制造工艺学特点：特点：（1 1）适应性好）适应性好 由于滚齿加工是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加由于滚齿加工是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加工与其工与其模数和齿形角相同的不同齿数的齿轮模数和齿形角相同的不同齿数的齿轮。（2 2）生产率高）生产率高 滚齿为连续切削，无空行程；可用多头滚刀来提

43、高粗滚滚齿为连续切削，无空行程；可用多头滚刀来提高粗滚效率，所以滚齿生产率一般比插齿高。效率，所以滚齿生产率一般比插齿高。（3 3）加工精度高加工精度高 与铣齿相比，齿形精度高，精滚加工可加工出与铣齿相比，齿形精度高，精滚加工可加工出78级精级精度度齿面粗糙度值齿面粗糙度值Ra为为3.20.8 m 的齿轮。的齿轮。（4）适用场合）适用场合 滚齿加工适于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮，滚齿加工适于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮，但不能加但不能加工内齿轮，扇形齿轮和相距很近的多联齿轮工内齿轮，扇形齿轮和相距很近的多联齿轮。机械制造工艺学 （2 2）插）插齿齿 插插齿齿原理：是利用一原理：是利用一对齿轮

44、啮对齿轮啮合的原理来合的原理来实现齿实现齿形加工的。形加工的。插插齿齿刀刀实质上是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有实质上是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮。后角的齿轮。(a)插齿的工作原理 (b)插齿切削运动机械制造工艺学 主要运动有：主要运动有：主运动：主运动：即插齿刀的直线往复运动。即插齿刀的直线往复运动。分齿运动：分齿运动：即为插齿刀与工件各绕自身轴线旋转的啮即为插齿刀与工件各绕自身轴线旋转的啮合运动，合运动，径向进给运动：径向进给运动：插齿刀向工件的径向进给运动，以切插齿刀向工件的径向进给运动，以切出工件的轮齿的齿长。出工件的轮齿的齿长。让刀运动：让刀运动：在插齿刀返回时

45、，工件相对于插齿刀的径在插齿刀返回时，工件相对于插齿刀的径向退让运动。以避免刀面与已加工表面发生摩擦。向退让运动。以避免刀面与已加工表面发生摩擦。(a)插齿的工作原理 (b)插齿切削运动插齿工作原理与切削运动插齿工作原理与切削运动机械制造工艺学插齿机外形简图插齿机外形简图 插齿机是用插齿刀采插齿机是用插齿刀采用展成法插削内、外圆用展成法插削内、外圆柱齿轮齿面的齿轮加工柱齿轮齿面的齿轮加工机床。机床。这种机床特别适宜这种机床特别适宜加工在滚齿机上不能加加工在滚齿机上不能加工的内齿轮和多联齿轮。工的内齿轮和多联齿轮。装上附件，插齿机还装上附件，插齿机还能加工齿条，但插齿机能加工齿条，但插齿机不能加

46、工蜗轮。不能加工蜗轮。机械制造工艺学 插齿刀插齿刀盘盘形形插插齿齿刀刀：主主要要用用于于加加工工模模数数为为1 112 12 mmmm的的直直齿齿外外齿齿轮轮及及大大直径内齿轮，直径内齿轮，碗碗形形直直齿齿插插齿齿刀刀：主主要要用用于于加加工工模模数数为为1 18 8 mmmm的的多多联联齿齿轮轮和和带有凸肩的齿轮，带有凸肩的齿轮，锥柄插齿刀：锥柄插齿刀：主要用于加工模数为主要用于加工模数为1 13.75 mm3.75 mm的内齿轮。的内齿轮。(a)盘形插齿刀盘形插齿刀 (b)碗形直齿插齿刀碗形直齿插齿刀 (c)锥柄插齿刀锥柄插齿刀插齿刀插齿刀机械制造工艺学 4.4.插齿的工艺特点与应用插齿的

47、工艺特点与应用 与滚齿相比，插齿有以下工艺特点：与滚齿相比，插齿有以下工艺特点：（1 1）齿形精度比滚齿高）齿形精度比滚齿高 这是由于插齿刀在设计时没有滚刀那种近似造形误差，这是由于插齿刀在设计时没有滚刀那种近似造形误差，加之在制造时可通过加之在制造时可通过高精度磨齿机获得精确的渐开线齿形。高精度磨齿机获得精确的渐开线齿形。（2 2）齿面的表面粗糙度值小）齿面的表面粗糙度值小 这主要是由于插齿过程中参与包络的刀刃数远比滚齿时这主要是由于插齿过程中参与包络的刀刃数远比滚齿时为多。为多。机械制造工艺学（3）插齿的生产率比滚齿低）插齿的生产率比滚齿低 这是因为插齿刀的这是因为插齿刀的切削速度切削速度

48、受往复运动惯性限制受往复运动惯性限制难以提难以提高高，目前插齿刀每分钟往复行程次数一般只有几百次。此外，目前插齿刀每分钟往复行程次数一般只有几百次。此外，插齿插齿有空行程损失有空行程损失，其实际切削长度只有其总行程长度的，其实际切削长度只有其总行程长度的1/3左右。左右。（4 4）插齿适应范围广）插齿适应范围广 插齿非常适于加工内齿轮、双联或多联齿轮、齿条、扇插齿非常适于加工内齿轮、双联或多联齿轮、齿条、扇形齿轮等，而滚齿则无法加工形齿轮等，而滚齿则无法加工（5 5）插齿既可用于齿形的粗加工，也可用于精加工）插齿既可用于齿形的粗加工，也可用于精加工。插齿通常能加工插齿通常能加工79级精度齿轮，

49、最高可达级精度齿轮，最高可达6级。级。机械制造工艺学 剃齿一般可达到剃齿一般可达到6 67 7级精度，齿面表面粗级精度，齿面表面粗糙度为糙度为Ra Ra 0.80.80.40.4mm，剃齿的生产率高，在成批个产中主要用于剃齿的生产率高，在成批个产中主要用于滚滚（或插）齿加工后，淬火前的精加工。（或插）齿加工后，淬火前的精加工。3 3、齿轮精加工简介、齿轮精加工简介齿轮的精加工方法有剃齿、珩齿、磨齿和研齿。齿轮的精加工方法有剃齿、珩齿、磨齿和研齿。（1 1）剃齿）剃齿 剃齿是用剃齿刀对齿轮的齿面进行精加工的方法。剃齿是用剃齿刀对齿轮的齿面进行精加工的方法。机械制造工艺学 加工原理：加工原理：剃剃

50、齿时齿时刀具与工件作一种刀具与工件作一种自由自由啮啮合的展成运合的展成运动动。安装安装时时，剃，剃齿齿刀与工件刀与工件轴线倾轴线倾斜一个剃斜一个剃齿齿刀螺旋角刀螺旋角。其加工。其加工过过程就是剃程就是剃齿齿刀刀带动带动工件作双面无工件作双面无侧侧隙的隙的对滚对滚，并并对对剃剃齿齿刀和刀和工件施加一定工件施加一定压压力。力。在在对滚过对滚过程中，二者沿程中，二者沿齿齿向和向和齿齿形方向均形方向均产产生相生相对对滑移，滑移，利用剃齿刀沿齿向开出的锯齿刀槽沿工件齿向利用剃齿刀沿齿向开出的锯齿刀槽沿工件齿向切去一切去一层很薄的金属层很薄的金属，同时，工作台带动工件作往复运动，以，同时，工作台带动工件作