课题六机械加工质量分析与控制

1、任务七齿轮零件的加工7.1 项目任务书任务齿轮零件的加工学习领域齿轮加工工艺规程、齿轮参数测量、齿轮加工设备的使用学习情境齿轮的加工方法、齿轮加工工艺规程的制定学习目标了解齿轮加工的方法，掌握各种加工方法和加工精度以及应用范围能力目标通过对齿轮加工工艺的编制，能够掌握齿轮加工的各种方法、特点，能对齿轮进行正确的测量，解决实际问题主要内容（ * 重齿轮加工方法 * 、齿轮加工工艺特点 * 、齿轮机床、齿轮测量点、难点）教学组织1. 实训、讨论、讲解2. 多媒体教学1.实训编制齿轮加工工艺文件，对齿轮进行公法线长度和精度测量2.课堂教学过程分析各种齿轮加工方法的工艺特点及适用场合，选择合理的加工方

2、案，并制定加工工艺规程，完成工艺卡的填写3.小组行动每个小组 5 人合作完成实训，最后小组汇报教学仪器设备齿轮测量工具、多媒体教室教学参考资料教材、测量工具使用说明书1.圆柱齿轮的主要技术要求是什么2.拟定圆柱齿轮的加工工艺过程任务报告3.齿形加工方法有哪些？有何特点4. 如何进行齿轮精度的测量7.2 齿轮加工的相关知识7.2.1 圆柱齿轮的功用和结构特点1.圆柱齿轮的功用齿轮在机械传动中主要是传递动力以及改变转速，具有传动比准确、传动力大、效率高、结构紧凑、可靠性好等特点，在各种机器、汽车、仪器仪表中应用广泛。2.圆柱齿轮的结构特点根据齿轮结构特点的不同，齿轮有多种分类方法。（ 1）按齿圈的

3、数量分为单联齿轮、 多联齿轮，如图 7-1 所示。普通的单齿圈齿轮工艺性好，双联或三联齿轮的小齿圈往往会受到台肩的影响，限制了某些加工方法。齿轮精度要求高时，通常还将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮后再进行组合。（ a）单联齿轮（b）双联齿轮（ c）三联齿轮图 7-1 齿轮分类（ 2）按轮齿的形状分为直齿轮、斜齿轮和人字齿轮等。（ 3）按轮体的结构分为外齿轮、内齿轮、轴齿轮、扇形齿轮、齿条等。7.2.2 圆柱齿轮的技术要求1.齿轮传动精度机械产品的工作性能、承载能力、使用寿命及工作精度等，均与齿轮的质量有着密切的关系。根据齿轮的使用条件，齿轮制造须满足以下几方面的要求：（ 1）运动精度。即要求齿轮能准

4、确地传递运动，且传动比恒定。主动齿轮转过一个角度时，从动齿轮应该相应地按给定速比转过一个角度，转角误差不超过规定的范围。（ 2）工作平稳性。即要求齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声要小。齿轮转动时瞬时传动比的变化越小，齿轮工作越平稳。（ 3）接触精度。即要求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，避免因载荷分布不均匀引起齿面过早磨损。选择齿轮精度时，应以齿轮传动的用途、传递功率的大小、齿轮的圆周速度及工作条件等为依据，并参考同类机械进行具体选择。2.齿侧间隙齿侧间隙是一对相互啮合的齿轮在非工作齿面间留有的一定间隙，可用于贮存润滑油，使齿面工作时减少磨损；同时可以补

5、偿因热变形、弹性变形、加工误差和安装误差等引起的齿侧间隙减小，防止齿轮卡死。齿侧间隙的大小根据齿轮副的工作条件合理确定，特别是对于工作时需要反转的齿轮，齿侧间隙会引起反向冲击和空行程，不宜过大。7.2.3 齿轮常用的材料、毛坯及热处理1.齿轮常用的材料齿轮材料的选择与齿轮的工作可靠性、使用寿命、工作效率、润滑等要求密切相关。在齿轮工作过程中，啮合齿面之间同时存在滚动和滑动摩擦，齿面还受到脉动或交变弯曲应力的作用，使齿面磨损、胶合或疲劳破坏。因此，要求齿轮具有优良的耐磨性能、抗疲劳性能。齿轮的材料种类很多，对于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮，常用45 号钢制作，经调质或正火后改善金相组织和加

6、工性能；对于中速、中载及精度较高的齿轮常用中碳合金钢，如： 20Cr 、 20CrMnTi 、40Cr 等；铸铁、非金属材料用于一些轻载的或非传力齿轮。2.齿轮毛坯齿轮的毛坯要根据齿轮的材料、结构形式、大小和生产批量等因素来选择，主要有棒料、锻件和铸件。棒料主要用于尺寸小、结构简单且受力不大、对强度要求低的不重要齿轮；锻件主要用于受力较大，强度要求高、耐磨和耐冲击的齿轮；铸铁件主要用于受力小，尺寸大、结构较复杂，工作平稳、速度较低、无冲击或冲击小的的齿轮；铸钢件主要用于尺寸较大、形状复杂，有一定强度、耐磨性要求，但不宜采用锻造件的齿轮。3.齿轮的热处理齿轮加工中根据不同的目的，一般安排两种热处

7、理工序：（ 1）毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预先热处理以消除铸造、锻造及粗加工时引起的残余应力、改善材料的切削性能。常用的热处理方法有：退火、正火、调质。（ 2）齿面热处理。即齿形加工后进行热处理，以提高齿面的硬度和耐磨性。常用的齿面热处理方法有：高频表面淬火、整体淬火、化学热处理等。7.3 齿轮加工常用的方法及装备齿轮加工的关键是齿形加工，按照加工原理分为成形法和展成法。成形法是利用与被加工齿轮的齿槽形状完全相符的成形铣刀，在齿坯上加工出齿面的方法；展成法是利用一对齿轮啮合或齿轮与齿条啮合的原理，将其中一个齿轮或齿条作为刀具，在啮合过程中加工齿面的方法，齿形的轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络

8、线。7.3.1 成形加工1.成形加工原理成形铣齿一般在普通铣床上进行加工，还可以在刨床上刨齿或是在插床上进行插齿加工。在铣床上铣齿时，工件安装在分度头上，加工时需要两个成形运动：一个是铣刀绕自身的轴线旋转， 另一个是铣刀的旋转中心沿齿坯（ a）盘形铣刀（ b）指状铣刀轴线方向直线移动， 铣完一个齿槽后， 齿坯退图 7-2圆柱齿轮的成形加工回初始位置，分度头带齿坯旋转360/z 的角度（ z 被加工齿轮的齿数） ，再重复铣齿的动作，依次加工出所有齿槽。2.成形刀具如图 7-2 所示。两种刀具在加工中所需常用的成形齿轮刀具有盘形铣刀和指状铣刀，要的运动是相同的。指状铣刀体积小，节省刀具材料，适用于

9、加工大模数的直齿、斜齿齿轮特别是人字齿齿轮。由于渐开线齿轮的齿形与模数、齿数和齿形角有关，当模数m 和压力角选定后，齿数不同的齿轮其渐开线的形状是不一样的。因此，用成形法铣削齿轮时，要铣出完全准确的齿廓形状，每一种齿数的齿轮需要一把专用的铣刀很不经济，在实际生产中，某一种模数的铣刀一般只做有限把，每把铣刀分别铣削齿形相近的一定齿数范围的齿轮。所以，成形法加工的齿轮精度较低，为9 12级，齿面粗糙度为Ra 3.2 6.3m ；生产率低，一般用于单件小批生产。模数 m 8mm时，每种模数的铣刀只有8 把；模数 m8 mm时，每种模数的铣刀有15 把；每把铣刀都有号数，每号铣刀加工的齿数范围各不相同

10、，使用时查表7-1 选用。直齿轮按齿数选择刀号，斜齿轮按当量齿数选择刀号。表 7-1 盘形齿轮铣刀的刀号及其加工的齿轮范围刀号12345678加工齿12 13141617 20212526 34355455134135 以上数范围7.3.2 滚齿加工1.滚齿加工工艺特点及应用滚齿加工是齿形加工中应用比较广、效率较高的一种加工方法。此方法用一把滚刀就能加工出模数相同而齿数不同的直齿、斜齿圆柱齿轮，还可以用于加工蜗轮或链轮。但是，不适宜加工内齿轮和相距较近的多联齿轮。滚齿加工方法在工艺上具有以下特点：（ 1）加工精度高。滚齿是利用展成法原理来加工齿轮的，齿形没有原理误差，精度较高，一般可达 8 7

11、 级，最高可获得 54 级的齿轮。但轮齿面由滚刀刀齿包络而形成，因此，表面质量不高，但加工精度和表面质量都比铣齿高。（ 2）滚齿加工适应范围广。从仪器仪表中的小模数齿轮到矿山和化工机械中的大型齿轮都广泛采用滚齿加工。（ 3）生产效率高。滚齿加工是多刃刀具的连续切削过程，生产效率比一般的铣齿或插齿加工的高。（ 4）通用性好。每一把滚刀可加工一种模数的、任何齿数的齿轮。2.滚齿原理如图 7-3 所示是齿轮滚刀用展成法加工齿轮的原理图， 齿轮滚刀相当于一个经过开槽和铲齿的蜗杆，具有许多刀刃并磨出后角，齿轮滚刀的法向截面近似于齿条，当滚刀连续滚动时，就相当于齿条在沿刀具轴向连续地移动，当被切齿轮与移动

12、的齿条相互啮合转动，滚刀切削刃的一系列连续位置的包络线就形成被切齿轮的齿廓曲线。 滚齿的成形运动是由滚刀的旋转运动和工件的旋转运动组成的复合运动（ B 11+B 12），为了滚切出全齿宽，滚刀还要沿工件轴向做进给运动 A 2。滚齿时，滚刀和工件之间必须保持严格的相对运动关系：滚刀转一周， 工件相应地转过 K/z 转（ K 为滚刀的头数， z 为齿轮的齿数） 。3.滚齿机图 7-4（ a）所示为Y3150E（ a）滚齿成形运动（ b）滚刀运动轨迹图 7-3 滚齿加工原理型滚齿机床外形图。滚刀安装在刀架上，刀架可沿着立柱的垂直导轨上下移动，工件则安装在心轴上。（ b）B 11（主运动）、工件的旋（

13、 a）图 7-4 滚齿机外形及传动示意图如图 7-4（ b）所示，滚齿时滚齿机必须有滚刀的旋转运动转运动 B12、垂直进给运动 A 2（进给运动）等。4.齿轮滚刀如图 7-5 所示， 有整体式和镶嵌式，中小模数的滚刀一般做成整体式。在齿轮加工中，齿轮滚刀的应用范围很广，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、 标准及变位齿轮，加工范围大，模数为 0.1 40mm 的齿轮， 均可用齿轮滚刀加工。同一把滚刀在加工同一模数的齿轮时不受齿轮齿数的限制。5.滚刀的安装滚刀的刀齿是沿螺旋线分布的，螺（a）整体式（b）镶嵌式图 7-5 齿轮滚刀旋升角为 。滚齿时，为了切出准确的齿廓，滚刀的螺旋线方向应与被加工齿

14、轮的齿面线方向一致，使滚刀轴线与被切齿轮端面之间形成了一个倾斜角度，称为安装角 ，安装角 等于滚刀的螺旋升角 ，使滚刀和工件处于正确的啮合位置。用右旋滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角，如图 7-6（ a）所示；用左旋（a）（ b）图 7-6 齿轮滚刀滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角，如图7-6（ b）所示。图中的虚线表示滚刀与齿坯接触一侧的滚刀螺旋线方向。当加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀的安装角不仅与滚刀螺旋线方向及螺旋升角有关，而且还与被加工齿轮的螺旋方向及螺旋角 大小有关。当滚刀与被加工齿轮的螺旋线方向相同（即二者都是左旋，或者都是右旋）时，滚刀的安装角 ，当滚刀与被加工齿轮的螺旋线方向相反时，滚刀的安

15、装角 。7.3.3 插齿加工1.插齿的工艺特点及应用范围插齿加工也是利用展成法原理来加工齿轮的，适用于加工内外齿轮、齿条、多联齿轮、扇形齿轮、无空刀槽人字齿轮等，也可以加工斜齿轮。相对于滚齿加工，插齿加工具有以下工艺特点：（ 1）插齿的齿形精度比滚齿高。滚齿时，形成齿形包络线的切线数量只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关，但插齿时，形成齿形包络线的切线数量由圆周进给量的大小决定，并可以选择。此外，插齿刀的齿形比较简单，可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形，所以插齿可以得到较高的齿形精度。插齿即可用于齿形的粗加工，也可以用于精加工。插齿通常能加工7 9 级精度齿轮，最高可达6 级。（ 2）齿

16、面的粗糙度比滚齿小。插齿时插齿刀沿齿向的切削是连续的，且参与包络的刀刃数多，所以插齿时齿面的粗糙度值较小。（ 3）运动精度比滚齿差。插齿刀的一个刀齿相应切削工件的一个齿槽，插齿刀本身的周节累积误差必然会反映到工件上；而滚齿加工中，工件的每一个齿槽都是由滚刀相同的 2 3 圈刀齿加工出来的，因此，滚刀的齿距累积误差不影响齿轮的齿距精度，滚齿的运动精度比插齿高。（ 4）生产效率比滚齿低。插齿刀往复运动限制了插齿刀的切削速度，此外插齿存在空行程，所以效率较滚齿低。2.插齿原理插齿利用的是展成法原理，插齿的加工过程模拟了一对平行轴直齿圆柱齿轮的啮合过程，插齿刀实质上是一个端面磨有前角、齿顶及齿侧均磨有

17、后角的齿轮，也称为产形齿轮。插齿刀的模数和压力角与被加工齿轮的相等。插齿原理如图 7-7 所（a）（ b）示，插齿时，刀具沿工件图 7-7插齿原理轴线方向作高速的往复直线运动，同时还与工件做无间隙的啮合运动，直到在工件上加工出全部齿廓。在加工过程中，刀具往复一次仅切出工件齿槽的很小一部分，工件齿槽的齿面曲线由插齿刀的切削刃多次切削轨迹包络而成。如图 7-7（ b）所示。3.插床图 7-8 所示为 Y5132 型插齿机。插齿刀安装在主轴上，在刀架的带动下作上下往复运动和回转运动；工件装在工作台心轴上做回转运动，同时随工作台水平摆动实现让刀。（a）（b）图 7-8插齿原理插齿加工时，机床必须具备以

18、下运动。（ 1）展成运动。在加工过程中，插齿刀旋转B 11 和工件旋转B12 组成复合的成形运动即展成运动，加工中插齿刀和工件必须保持一对齿轮的啮合关系，即在刀具转过一个齿时，工件也应准确地转过一个齿。（ 2）切削加工的主运动。插齿刀作上下往复运动，向下为切削运动 A 2，向上为返回的退刀运动。（ 3）径向进给运动。为了逐渐切至工件的全齿深，插齿刀必须有径向进给。径向进给量是插齿刀每往复一次，刀架带动插齿刀向工件中心径向移动的距离，当加工至全齿深后，机床便自动停止径向进给运动。（ 4）让刀运动。插齿刀上下往复运动时，为了避免插齿刀在回程擦伤已加工表面和减少刀具磨损，回程时刀具和工件之间应让开一

19、段距离，再次向下进行插削加工时工件应恢复到原位，以便刀具向下切削工件。这种让开和恢复原位的运动称为让刀运动，是由工作台的摆动来实现的。（a）盘形插齿刀（b）碗形直齿插齿刀（ c）筒形插齿刀（d）锥柄插齿刀图 7-9插齿刀4.插齿刀插齿刀按其外形分为盘形、碗形、筒形和锥柄4 种，如图7-9 所示。盘形插齿刀主要用于加工模数为1 12mm 直齿、斜齿和人字齿轮；碗形插齿刀主要加工模数为1 8mm 带台肩的齿轮或者多联的内外直齿轮，它与盘形插齿刀的区别在于工作时夹紧用的螺母可容纳在插齿刀的刀体内，因而不妨碍加工；筒形插齿刀用于加工内齿轮和模数小的外齿轮，靠内孔的螺纹旋紧在插齿机的主轴上；锥柄插齿刀主

20、要用于加工模数为1 3.75mm 直齿和斜齿内齿轮。7.3.4 剃齿加工简介1.剃齿加工工艺特点及应用剃齿是利用展成原理加工齿轮的一种精加工方法，剃齿常用于未淬火圆柱齿轮滚齿或插齿后的精加工，是软齿面齿轮的精加工中应用最广泛的方法之一。剃齿加工的齿轮能达到精度为 6 8 级，表面粗糙度为 Ra1.5 0.32m。2.剃齿原理如图 7-10 所示，剃齿是利用一对螺旋角不等的螺旋齿轮啮合时齿面产生相对滑移的原理，使剃齿刀从被加工齿轮的齿面上剃去一层很薄金属的精加工方法。加工时，剃齿刀作为主动齿轮，被加工齿轮为从动轮，剃齿刀带动从动轮做双面无侧隙的对滚，并对剃齿刀和工件施加一定的压力，在对滚过程中，

21、二者沿齿向和齿形方向均产生相对滑移，实现加工。如图 7-10 所示，剃齿加工应具备：剃齿刀的正反转运动 n1 ，在剃齿刀的带动下， 被加工齿轮正反转运动 n2；工件沿轴向的往复移动fz ，剃出全齿宽；工件每往复一次后的径向进给运动fj ，剃出全齿深。剃齿为精加工，余量的大小对加工质量及生产率有一定影响。余量不足时，齿轮误差和齿面缺陷不能全部除去；余量过大，刀具磨损快，剃齿质量反而降低。选择余量时可参考表 7-2。图 7-10剃齿原理表 7-2 剃齿余量模数1 1.752 33.25 4455.56剃齿余量0.070.080.090.10.113.剃齿刀剃齿刀实质是一个沿齿向开了很多刀槽的高精度

22、螺旋齿轮，如图 7-11（ a）所示。 7-11（ b）为盘形剃齿刀，用于直齿、斜齿圆柱齿轮，7-11（ c）为蜗轮剃齿刀，此种刀具加工困难，只在加工精密蜗轮时采用。 剃齿刀的制造精度分为 A 、B、C 三级，分别用于 6、7、8 级的齿轮加工。剃齿刀分度圆直径随模数大小有三种：85mm、 180mm 和 240mm，其中 240mm 应用普遍。分度圆的螺旋角也有三种，分别是5、 10、 15，其中5多用于斜齿轮加工和多联齿轮中的小齿轮加工， 15常用于直齿圆柱齿轮的加工， 10的不常用。剃齿刀螺旋角方向有左、右旋两种，选用时应与被加工齿轮的旋向相反。（a）（b）（c）图 7-11剃齿刀7.3

23、.4 珩齿加工简介1.珩磨加工的工艺特点及应用珩齿与剃齿同属齿轮自由啮合，修正齿轮的切向误差很有限，应该在珩磨前的齿面加工中尽可能采用滚齿来提高齿轮的运动精度。珩齿可以精加工淬硬齿轮，得到较小的表面粗糙度和较高的齿面精度。但由于珩齿修正误差能力较弱，一般珩齿只用于减小齿轮热处理后的 图 7-12 珩齿加工表面粗糙度值，是一种很好的齿轮光整加工方法。一般 Ra 可从 1.6m 降至 0.4m 以下，加工精度 68 级。2.珩齿原理珩齿是齿轮热处理后光整加工的一种方法，其加工原理与剃齿相似，也是利用一对交错轴齿轮的啮合传动，区别在于珩齿刀具是钢坯上浇涛或热压有磨料、环氧树脂等材料的斜齿珩磨轮，如图

24、7-13 所示（m 4，带齿芯；m4，不带齿芯） 。加工中利用珩磨轮上的磨 （a）带齿芯 （ b）不带齿芯料，通过压力和相对滑动速度来切除金属。图 7-13 珩磨轮7.3.5 磨齿加工简介1.磨齿加工的特点及应用磨齿加工采用的是强制啮合的方式，对磨前齿轮误差或热处理产生的变形修正能力强，多用于高精度的硬齿面齿轮的精加工。磨齿加工是齿形加工方法中精度最高的一种方法，一般条件下加工精度可达4 6 级，最高可达3 级，表面粗糙度为Ra0.8 0.2m。磨齿加工可以加工表面硬度很高的齿轮，但是磨齿加工的效率低， 机床复杂， 调整困难， 故加工成本较高，主要应用于齿轮精度要求很高的场合。2.磨齿加工原理

25、磨齿机通常分为成形砂轮磨齿和展成法磨齿，成形法磨齿机应用较少，一般都采用展成法来磨削齿面。用展成法原理加工齿轮的磨齿机根据工作方式不同，又可分为连续磨削和单齿分度两种。（ 1）连续磨削连续磨削的磨齿机是利用蜗杆形砂轮来磨削齿轮图 7-14连续磨削齿轮原理的，如图 7-14 所示，其工作原理与滚齿机相似，蜗杆形砂轮相当于滚刀，加工时砂轮与工件做展成运动形成渐开线，齿轮精度可达6 级。（ 2）单齿分度单齿分度磨削齿轮的工作原理是利用齿条和齿轮的啮合原理来实现的。用砂轮代替齿条，加工时，被切齿轮在假想的齿条上滚动，每往复滚动一次，完成一个或两个齿面的磨削加工，砂轮的磨削面是直线，加工完一个齿后分度一

26、次再加工另一个齿，经过多次反复才能完成全部齿面的加工。单齿分度常用的机床有碟形双砂轮磨齿机，如图 7-15（ a）所示、大平面砂轮磨齿机，（a）（b）（ c）图 7-15单齿分度磨削齿轮原理如图 7-15（ b）所示、锥形砂轮磨齿机，如图 7-15（ c）所示。其中，大平面砂轮磨齿机的精度最高，可达 3 级精度，但效率较低。7.3.6齿形加工方案齿形加工方案的选择主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。表 7-3列出了齿形加工方案所能达到的精度及适用范围。表 7-3齿形加工方案及其适用范围齿面加工方案齿轮精度齿面粗糙度 Ra适用范围等 级（ m）铣齿9 级以下单件修配生产中， 加工低

27、精度的外圆柱6.33.2齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮拉齿7 级大批量生产 7 级内齿轮 .外齿轮拉刀制1.60.4造复杂，故少用滚齿各种批量生产中， 加工中等质量外圆柱3.21.6齿轮及蜗轮各种批量生产中，加工中等质量的内、插齿87 级1.6外圆柱齿轮、多联齿轮及小型齿条滚（或插）齿淬火用于齿面淬火的齿轮珩齿0.80.4滚齿剃齿0.80.4滚齿剃齿淬火76 级主要用于大批量生产珩齿0.40.2滚（插）齿淬火磨63 级用于高精度齿轮的齿面加工，生产率齿0.40.2滚（插）齿磨齿低，成本高63 级7.4 常用的装夹方式齿轮加工中，工件的安装形式很多，主要取决于工件的形状、大小、精度要求等因素，除此之外

28、还要考虑生产批量和装备投入条件的制约。7.4.1 滚齿、插齿装夹方式图 7-16滚齿、插齿安装方式图 7-17 剃齿、珩齿装夹方式滚齿、插齿加工通常用端面及内孔定位的方式进行安装，如图7-16 所示。工件以孔作为定心、以端面作为支承，定心心轴装在铸铁底座的钢套上，用螺母压紧。为了适应加工不同尺寸的工件，底座可以安装不同规格的心轴，还有可胀心轴和花键心轴等。这种工件装夹方式使用方便，通用性好，夹紧可靠，夹具结构简单，生产效率高，但要求工件要具有较高的齿坯精度和专用心轴，一般用于大量生产中。安装夹具时，心轴与机床工作台回转中心不重合、或齿坯内孔与心轴间有间隙、安装时偏向一边或基准端面定位不好、夹紧

29、后内孔相对工作台中心产生偏斜等都会使切齿时产生齿轮的径向误差。为了提高定心精度，可采用精密可胀心轴以消除配合间隙。7.4.2 剃齿、珩齿装夹方式剃齿、珩齿加工齿轮时，齿坯一般采用心轴的形式进行装夹。如图 7-17 所示。在装夹时，主要考虑齿坯的定位精度和装夹方便，要保证心轴与工件的内孔的同轴度要求，而在加工过程中，切削力较小，对端面的夹紧力要求不高。7.4.3 齿轮轴的装夹加工齿轮轴时，一般采用双顶尖方式或是一夹一顶的形式。 如图 7-18 所示的为双顶尖装夹方式， 采用鸡心夹头拨动，也可以把下顶尖改为三瓜卡盘或弹簧夹头。采用这种装夹方式，夹具结构简单，装夹方便，但是比较容易使轴颈表面受到破坏

30、，所以使用时常留出一定的加工余量或是外加铜片，避免装夹时造成的损坏。7.5 齿轮零件的加工实践图 7-18 齿轮轴装夹方式加工如图7-19 所示齿轮，材料为40Cr，精度为6 5 5MP ，大批量生产。7.5.1 确定加工方案、选择加工设备及工装设备1.技术要求（ 1）精度分析第 I 公差组为 6 级精度，检测项目齿距累积误差Fp，其公差值 Fp=0.063mm ；第公差组为 5 级精度，检测项目齿形误差ff 和基节偏差f pb，公差值 ff=0.007mm ，基节极限偏差 f pb= 0.0065mm；第公差组为5 级精度，检测项目齿向误差F ，公差值F=0.007mm ；公法线长度 W k

31、= 80.58 00.2214 mm ，跨测齿数 k=8 ；齿厚上偏差代号M ，M= 0.14mm ；齿厚下偏差代号 P， P= 0.224mm 。（ 2）齿坯基准面精度齿轮内孔 85mm 的精度为IT6 ；两端面对内孔轴线的端面圆跳动分别为0.014 和0.020mm。（ 3）表面粗糙度基准孔的表面粗糙度为Ra 0.8m，两端面的表面粗糙度为Ra 1.6m，齿轮工作面的表面粗糙度为Ra 0.8m，齿顶圆柱面的表面粗糙度为Ra 3.2m。2.确定加工方案、选择加工设备及工装设备齿坯加工方案的选择主要与齿轮的材质、热处理、齿轮结构、精度要求、生产批量和生产环境等因素有关。齿轮加工可分两大部分：轮

32、体部分和齿圈部分。轮体一般采用普通车床加工，齿轮的精度要求高，应采用磨床进行精加工；根据齿轮的精度等级，并考虑生产批量较大，键槽采用拉削方法加工，齿圈部分采用滚齿机进行滚齿加工，由于齿面表面粗糙度为Ra0.8m，选用磨齿机对齿面进行精加工。齿轮加工工艺过程一般包括以下内容：毛坯制造毛坯热处理齿坯加工齿形加工齿圈热处理齿轮定位面精加工齿形精加工。图 7-19 齿轮零件图7.5.2 划分加工阶段齿轮加工工序大致可划分为以下几个阶段：（ 1）齿轮毛坯的形成：由于生产批量较大，为提高生产率，采用锻件作为毛坯。（ 2）粗加工：主要切除较多的余量。（ 3）半精加工：车、滚、插齿面，为精加工作好准备。（ 4

33、）热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频淬火等。（ 5）精加工：精修基准、精加工齿面，最终达到精度要求。7.5.3 制订加工工艺过程1.选择定位基准齿轮加工时，定位基准的选择应符合基准重合的原则，尽可能选择与装配基准、测量基准一致，同时在齿轮加工的整个过程中 ( 如滚齿、剃齿、珩齿加工等 ) 应选用同一定位基准，以保持基准统一。在齿轮精度较高，生产批量大，因此，选用内孔和端面定位的形式，选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故采用芯轴定位生产率高，广泛用于成批生产中。2.热处理工

34、序安排为了消除毛坯锻造和粗加工中造成的残余应力，改善齿轮材料的内部金相组织，提高切削加工性能，在齿轮毛坯加工前后（铸件或锻件安排在粗加工前，棒料则安排在粗加工后）安排预先热处理，通常进行正火、调质处理。为了提高齿轮齿面的硬度，增加齿轮的承载能力和耐磨性，常采用齿面热处理的形式来达到目的。一般有齿面渗碳淬火，高频淬火，渗碳、渗氮或碳氮共渗。3.加工工序安排加工顺序的安排同样要遵循：先粗后精、先主后次等原则。轮齿的粗、精加工都安排在齿圈的半、精加工之后，以提高轮齿的加工精度。毂上的键槽一般有较高的精度，对其所进行的加工应安排在齿圈热处理之后，以减少热处理产生的变形影响其精度要求。该齿轮的加工工艺路

35、线为：毛坯热处理齿坯粗、半精加工齿形加工齿圈热处理齿轮定位面精加工齿形精加工。4.确定工序尺寸粗车时，外圆及各段尺寸按图纸加工尺寸均留余量2mm ；半精车时，内孔加工至84.800.0350.2mm，其余加工至图样mm ，总长及 A 面留余量尺寸。滚齿时，齿面，留磨齿余量0.2 0.3mm。磨削加工：端面磨至图纸规定尺寸。拉削加工：拉削键槽至图纸规定尺寸。磨齿加工：磨削轮齿至图纸规定尺寸。5.选择加工设备外圆加工设备：普通车床CA6140磨削加工设备：万能外圆磨床MW1420轮齿加工设备：滚齿机YC3180 、磨齿机键槽加工设备：拉床6. 填写工艺过程卡片根据分析最终拟定齿轮加工工艺过程表7-

36、6 所示：表 7-6 高精度齿轮工序号工序名称工序内容定位基准加工机床0 备料1锻自由锻毛坯空气锤2热处理正火3车粗车全部加工表面，均留余量 2mm外圆、端面卧式车床4车精车内孔至84.8 00.035 mm，总长及 A 面留外圆、端面卧式车床余量 0.2mm，其余加工至图样尺寸5滚齿滚制齿面， 留磨齿余量 0.2 0.3mm，表面粗内孔、端面 A滚齿机糙度达 Ra1.6m6钳齿端面倒角，并去毛剌7热处理齿部高频淬火， 52 58HRC8磨靠磨大端面 A内孔外圆磨床9磨磨端面 B，总长至尺寸大端面 A平面磨床10拉拉键槽到尺寸大端面 A，内孔拉床11磨磨内孔 85 00.022mm至要求，加工前找正内内孔、大端面 A内圆磨床孔及大端面（允差0.01mm）12磨齿磨齿至图样规定尺寸内孔、大端面 A磨齿机