齿轮加工基础幻灯片

1、圆柱齿轮加工1 概述2 齿形加工3 齿轮加工工艺1 概述n一、功用与结构特点n二、主要技术要求n三、材料与毛坯一、功用与结构特点n功用：按一定的速比传递运动和动力。n结构特点：由齿圈（直齿、斜齿、人字齿）和轮体（盘类、套类、轴类、齿条类）两部分组成有单联齿轮，双联、三联等多齿圈齿轮，单联齿轮的工艺性最好，多齿圈齿轮的小齿圈的加工受其轮缘间的轴向距离的限制，工艺性较差。二、主要技术要求n（1）运动准确性 主要控制齿轮在一转内回转角的全部误差。即控制齿轮副传动比，保证传递运动准确。n（2）传递运动平稳性 主要控制齿轮在一个齿距角范围内的转角误差。即控制齿轮副的瞬时传动比，保证传动平稳，减小振动、冲

2、击和噪声。n（3）载荷分布均匀性（接触精度） 主要控制齿面的接触痕迹，以保证载荷分布均匀。n（4）传动侧隙 控制啮合轮齿的非工作表面间留有一定的侧隙，以便储存润滑油，补偿弹性变形和热变形以及齿轮的制造和安装误差。齿轮公差组及精度等级n（1）运动准确性 ：Fi、Fp、Fpk、Fi、Fr、Fw。（2）传递运动平稳性：fi、ff、fpt、fi、fpb。（3）载荷分布均匀性：F。（4）传动侧隙 齿厚偏差：C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S。n齿轮副规定了12个等级，1、2级为待发展级，3、4、5级属高精度级，6、7、8级属中等精度级，912属低精度级。n标注示例：766EJ 7FK

3、三、材料与毛坯n（一）材料与热处理要求：具有一定的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度，冲击韧性和耐磨性。1）中碳钢（如45钢）进行调质或表面淬火。适用于低速、轻载或中载的不重要齿轮。2）中碳合金钢（如40Cr）进行调质或表面淬火。适用于中速、中载及精度较高的齿轮。3）低碳合金钢（如20Cr、20CrMnTi)进行渗碳淬火或碳氮共渗。适用于高速、中载或有冲击载荷的齿轮。4）铸铁及其它非金属材料（如夹布胶木、尼龙等）。适用于一些轻载齿轮。三、材料与毛坯n（二）毛坯棒料：不重要、受力不大且尺寸较小、结 构简单的齿轮。锻件：重要而受力较大的齿轮。铸钢件：直径大或结构复杂，不宜锻造的齿轮。晶粒粗，加工性能不好。

4、铸铁件：受力小，无冲击的开式传动齿轮。 2 齿形加工n无屑加工：包括热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金等。生产率高、材料消耗少、成本低、精度低。目前尚末广泛应用。n切削加工：加工精度高。目前仍是齿轮加工的主要方法。 仿形法：采用刀具刀刃形状与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具来进行加工。分度精度低、生产率低，用于单件小批生产。有模数铣刀铣齿、成形砂轮磨齿、齿轮拉刀拉齿等。 展成法：齿轮刀具和齿坯严格保持一对齿轮啮合的运动关系来进行加工。加工精度和生产率都比较高，应用十分广泛。有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、挤齿、 磨齿等。 n机床：万能铣床。刀具：盘状模数铣刀（m8mm)。加工精度：910级。铣刀的选择

5、n即使是同一模数，当齿数不同时，齿槽形状各不相同，因此，加工不同齿数和齿轮时，就应采用不同齿形的铣刀，这样会使铣刀的数量非常多。生产中为了减少铣刀的数量，常用一把铣刀加工模数和压力角相同、且具有一定齿数范围的齿轮。模数在0.38mm时，每套由8个号铣刀组成；模数在916mm时，每套由15个号铣刀组成。 每号铣刀的齿形均按齿数范围内最少齿数的齿形设计。滚齿n原理：螺旋齿轮啮合。滚刀是一个螺旋角很大，而齿数很少（13）、齿很长，能绕滚刀分度圆柱绕很多圈的螺旋齿轮。n滚削运动：主运动：滚刀的旋转运动。进给运动：被切齿轮旋转运动，滚刀沿齿轮轴线进给运动。滚刀旋转一周，被切齿轮转过N个齿，（N为滚刀头数

6、）。n滚刀安装：滚刀的螺旋线方向应与被加工齿轮的齿面线方向一致，需将滚刀轴线与被切齿轮端面安装成一定的角度。滚齿的工艺特点n优点：生产率高通用性好加工尺寸范围大精度范围大：47级缺点：齿面质量较差（二）滚齿加工精度分析n1、影响传动准确性的误差分析轮齿沿节圆分布不均影响传动准确性。主要原因：滚刀和被加工齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化（几何偏心）产生齿轮的径向误差，相对运动的变化（运动偏心）产生齿轮的切向误差。（1）齿轮的径向误差n由于几何偏心由于几何偏心（齿坯实际回转（齿坯实际回转中心与其基准孔中心与其基准孔中心不重合），中心不重合），使所切齿轮的轮使所切齿轮的轮齿发生径向

7、位移齿发生径向位移而引起分布不均。而引起分布不均。可通过齿圈径向可通过齿圈径向跳动跳动Fr和径向和径向综合误差综合误差Fi来来评定。评定。几何偏心的主要原因n1）夹具心轴与工作台回转中心不重合）夹具心轴与工作台回转中心不重合n2）齿坯内孔与心轴有间隙）齿坯内孔与心轴有间隙n3）齿坯孔与端面安装不垂直）齿坯孔与端面安装不垂直减少齿轮径向误差的措施减少齿轮径向误差的措施n1）提高齿坯加工精度）提高齿坯加工精度n2）提高夹具制造精度）提高夹具制造精度n3）提高夹具安装精度，）提高夹具安装精度，n4）改进夹具结构（可胀心轴、定位夹紧分开）改进夹具结构（可胀心轴、定位夹紧分开）（2）齿轮切向误差n由于机

8、床工作台的不等速旋转，使所切齿轮的轮齿沿切向（即圆周方向）发生位移所引起的齿距累积误差。可通过公法线长度变化量Fw来评定。n机床工作台的不等速旋转的主要原因是工作台分度蜗轮本身齿距累积误差及安装偏心（与工作台回转中心不一致）减少齿轮径向误差的措施n1）提高分度蜗轮的制造及安装精度n2）采用校正装置去补偿蜗轮的分度误差n3）机床分度蜗杆副、锥度轴承磨损过大时应及时检修。2、影响传动平稳性的加工误差分析n主要因素是基节偏差Fpb和齿形误差ff。n基节偏差引起一对齿过渡到另一对齿啮合传动比的突变。n齿形误差引起每对齿啮合过程中传动比的瞬时变化。n滚齿时，一般基节偏差较小，主要受滚刀基节的影响，而齿形

9、误差较大。（1）常见齿形误差n出棱、不对称、齿形角误差、周期误差、根切。（2）产生齿形误差的原因n1）齿面出棱）齿面出棱刀齿存在不等分误差，刀齿上的切削刃偏离刀齿存在不等分误差，刀齿上的切削刃偏离滚刀基本蜗杆的螺旋表面，产生刀刃滚刀基本蜗杆的螺旋表面，产生刀刃“过切过切”、“空切空切”，导致齿面出棱。图，导致齿面出棱。图6-10。滚刀安装后存在较大的径向跳动和轴向窜动。滚刀安装后存在较大的径向跳动和轴向窜动。2）齿形角误差n滚刀刀齿有齿形角误差；刃磨刀齿前刀面的非径向性误差。由于刀齿后侧面具有侧后角，当前角为正，齿顶变肥，前角为负，齿顶变瘦。图5-11。刃磨刀齿前刀面的非轴向性误差。指直槽滚刀

10、前刀面沿轴向和孔轴线有平行度误差。使刀齿偏离了正确的齿形位置，左右两侧刃偏离值不等而形成齿形歪斜。图5-12。3）齿形不对称n刀齿前刀面的非刀齿前刀面的非轴向性误差。轴向性误差。滚刀对中不好，滚刀对中不好，滚齿时滚刀的轴向滚齿时滚刀的轴向位置，应使一个刀位置，应使一个刀齿（或刀槽）的对齿（或刀槽）的对称线通过齿坯中心，称线通过齿坯中心，否则切出的齿形不否则切出的齿形不对称。图对称。图5-13。4）周期误差n滚刀安装后的径向跳动和轴向窜动；分齿挂轮的运动误差；分度蜗杆的径向跳动和轴向窜动。（3）减少齿形误差的措施n正确选择滚刀和机床精度，重视滚刀的重磨、安装精度。图5-14、表5-3。3、影响载

11、荷均匀性的加工误差分析n齿高方向的接触精度由齿形精度和基节精度来保证；齿宽方向的接触精度由齿向精度来保证。（1）齿向误差产生的原因n刀架导轨相对于工作台回转轴线存在平行度误差（径向、切向）；图5-15齿坯安装歪斜。图5-16。（2）减少齿向误差的措施n1）导轨磨损后及时修刮以恢复精度；2）保证齿坯的定位精度、安装精度（严格控制孔径精度、基准端面跳动，夹具心轴找正），图5-17。三、插齿n原理：一对齿轮啮合。主运动：插齿刀上下往复运动。进给运动：插齿刀和工件的无间隙啮合运动，插齿刀沿工件径向的径向进给运动，工件的径向让刀运动。（一）插齿的工艺特点n应用范围直齿圆柱齿轮、多联齿轮、内齿轮、扇形齿轮

12、、齿条、斜齿轮（通过机床上装置的螺旋导轨使插齿刀在上下往复运动的同时形成附加的螺旋运动来实现加工，但远不如滚齿方便）等。n生产率 中等以上模数齿轮，由于插齿机、插齿刀的刚性较差，切削用量不能太大，再加上有“空程”损失，故生产率比滚齿低。而小模数齿轮、窄齿轮由于切入切出时间短，故生产率不低于滚齿。n精度：用于齿形的粗精加工，通常79级，最高6级（二）插齿加工质量分析n1、传动准确性、传动准确性插齿比滚齿多了一个刀具蜗轮副，且插齿刀全部刀齿参加切削，插齿比滚齿多了一个刀具蜗轮副，且插齿刀全部刀齿参加切削，其本身制造的齿距累积误差和安装误差，使公法线长度变动比滚其本身制造的齿距累积误差和安装误差，使公法线长度变动比滚齿大。齿大。n2、传动平稳性、传动平稳性插齿刀设计时无近似误差，制造时可获得精确的齿形，齿形误差插齿刀设计时无近似误差，制造时可获得精确的齿形，齿形误差比滚齿小。比滚齿小。n3、载荷均匀性、载荷均匀性插齿上下往复运动频繁，导轨易磨损，且刀杆刚性差，齿向误差插齿上下往复运动频繁，导轨