第三节 齿轮加工
一、 一、 概述
（一） （一） 齿轮的功用与结构特点
1、 1、 功用：按规定的速比传递运动和动力。 2、 2、 结构 轮体 齿圈 3、 3、 分类
直齿 （1）按齿圈的分布形式 斜齿 人字齿 盘形——最广泛 套筒 （2）按轮体 轴 扇形 齿条
（二） （二） 齿轮的技术要求：
齿轮传动有如下几方面的精度要求： 1、传递运动的准确性。 2、工作的平稳性。 3、齿面接触的均匀性。 4、有一定的齿侧间隙。
在我国GB10095-88标准中规定了齿轮传动有12个精度等级，精度由高到低依次为1级、2级?12级。其中常用的精度等级为6～9级。7级精度是基础级，是设计中普遍采用且在一般条件下用滚、插、剃三种切齿方法就能得到的精度等级。
按齿轮各项误差对传动性能的主要影响，标准中将齿轮每个精度等级的各项公差分成三个公差组 传递运动的准确性 三大公差组 传动的平稳性 载荷的均匀性
根据齿轮的精度等级，齿轮的工作齿面和基准面应有相应的表面粗糙度要求。 表：齿轮孔、齿轮轴和齿面的表面粗糙度（Ra：um） 精度等级 齿轮孔 齿轮轴 齿形面
二、 二、 齿轮的毛坯与材料，热处理
1、 1、 齿轮的材料
对一般传力齿轮，齿轮材料应具有一定的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和耐磨性要求；
对受冲击载荷的齿轮传动，其轮齿容易折断。此时，要求材料有较大的机械强度和较好的冲击韧性； 对高精度齿轮，要求材料淬火时变形小，并具有较好的精度保持性。 此外，还应考虑齿轮的结构情况，如大直径齿轮可选用铸钢和铸\\铁。 中碳钢 中碳含金结构钢 渗碳钢 齿轮材料 铸钢 铸铁 胶布胶木
尼龙
2、齿轮的毛坯 (1)圆钢。 (2)锻件。
(3)铸钢。用于直径较大、形状复杂且受力较大的齿轮。一般适用于齿轮直径在400～600mm以上。 (4)铸铁。机械强度较差，但加工性能好，成本低，故适用于受力不大、无冲击的低速齿轮。 除上述毛坯外，对高速轻载齿轮，为减少噪音，可用夹布胶木制造，或用尼龙、塑料压铸成形。 3、齿轮的热处理 (1)切齿前的预备热处理 切齿前常用的热处理方法有：
①退火。铸铁毛坯应进行退火，以便使内部组织均匀，消除内应力和改善切削性能。
②正火。铸钢毛坯要正火，其作用与退火相同、低碳钢的锻件毛坯，其正火主要是为改善材料的切削性能。 ③调质。中碳钢锻件毛坯调质处理的目的，一是为了提高材料的机械性能，二是对切齿后需淬火的齿轮提供良
5 0.4～0.2 0.2 0.4 6 0.8 0.4 0.8～0.4 7 1.6～0.8 0.8 0.8 8 1.6 1.6 3.2 9 3.2 1.6 6.3 好的条件。
(2)切齿后的热处理
切齿后热处理主要是为了提高齿面硬度。具体方法有：
①高频表面淬火。淬火后轮齿变形较小，齿面硬度较高，芯部韧性好，是最常用的表面淬火方法。
②整体淬火。这种方法简便易行，但淬火后常引起内孔变形、端面翘曲及径向跳动增大。由于齿芯韧性不好，故轮齿容易冲击折断。
③化学热处理。对含碳量比较低的齿坯材料，可采用齿面渗碳淬火及渗氮、氰化等处理。这种齿面硬度很高，齿芯韧性较好，可用于高速或有冲击的齿轮。由于表面硬化层较薄，故不宜用于重载齿轮。 三、齿轮加工的一般工艺路线
齿轮加工过程可大致分为齿坯加工和齿形加工两个阶段。其主要工艺有两方面，一是齿坯内孔（或轴颈）和基准端面的加工精度，它是齿轮加工、检验和装配的基准，对齿轮质量影响很大；二是齿形加工精度，它直接影响齿轮传动质量，是整个齿轮加工的核心。
1、齿坯加工阶段
齿坯加工主要包含毛坯制备、内孔和基准端面加工、圆和其他表面加工等过程。
内孔和基准端面应在一次装夹中加工，以保证基准端面对内孔的垂直度要求，外圆精加工应以内孔在芯轴上定位，以保证外圆对内孔的同轴度要求。
齿坯的加工方案与轮体结构、技术要求及生产规模等多种因素有关，具体加工过程四。 2、齿形加工阶段
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。对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮，用铣齿、滚齿或插齿等方法都可直接达到加工精度要求；
对淬硬齿轮，需在淬火前将精度提高一级，以保证淬火后达到预期精度，其加工方案可采用： 滚（插）齿—→齿端加工—→齿面淬火—→修正内孔。 6～7级精度淬硬齿轮有如下两种加工方案：
（1）剃-珩齿方案：滚（插）齿—→齿端加工—→剃齿—→表面淬火—→修正基准—→珩齿。 （2）磨齿方案：滚（插）齿—→齿端加工—→渗碳淬火—→修正基准—→磨齿。
剃-珩齿方案生产率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案的生产率低，一般用于6级精度以上或淬火后变形较大的齿轮。单件小批生产或5级精度以上的齿轮一般采用磨齿方案。
对于不淬硬的7级精度齿轮，可用滚齿方案。
目前一些机床厂和汽车拖拉机厂使用滚（插）齿—→冷挤齿的加工方案，此方案可稳定地获得7级精度，适用于大批量生产。
课题： 齿轮零件的加工工艺（圆盘类）
七、 十、 教学目的：掌握各种齿形加工方法的加工原理、工艺特点、及应用场合。
了解齿轮加工的主要技术要求、主要工艺问题及一般工艺路线。掌握普通精度齿轮的加工工艺分析及工艺过程拟定。一般了解蜗轮轮齿的加工方法及其工艺特点。
八、 十一、 教学重点：各种齿形加工的加工原理及工艺特点、普通精度齿轮的加
工工艺分析及工艺过程拟定。
九、 十二、 教学难点：齿轮的加工工艺分析
四、教学时 数： 2 学时，其中实践性教学 学时。 五、习题：
六、教学后记：
四、齿坯机械加工
齿坯加工工艺主要取决于轮体结构形状和生产批量，对轴类和盘类齿轮其齿坯的加工工艺与一般轴和圆盘零件基本相同，唯加工时应重点保证齿形加工基准面的精度要求。轴齿轮的基准面是轴颈，盘形齿轮的基准面是孔和端面。由于齿坯的外圆，端面或内孔常是作为齿形加工，测量和装配的基准，这些对齿形的加工有重要的影响。下面以盘形齿轮为例分析齿坯加工的主要过程。
1、中、小批生产的齿坯加工
(1)以齿坯外圆或凸缘作为粗基准，三爪卡盘装夹，在普通车床或转塔车床上粗加工外圆、端面和内孔；
(2)夹紧外圆，精镗内孔和基准端面；
(3)以内孔在芯轴上定位，精车外圆、端面及其它表面。 对花键孔齿坯，其加工方案大致相仿，可以为：
粗加工外圆、端面和花键底孔→以花键底孔定位，端面支承拉出花键→以花键孔在芯轴上定位，精车外圆、端面及其它表面。
2、大批量生产的齿坯加工
无论圆柱孔或花键孔的齿轮，其齿坯均采用高生产率机床加工，如拉床、多轴自动或多刀半自动车床等。其加工方案为：
(1)以外圆为粗基准，粗加工端面和内孔(或花键)底孔 (2)以端面支承拉孔（内孔或花键孔）
(3)以孔在芯轴上定位，在多刀半自动车床上粗车外圆、端面； (4)不卸一下芯轴，在另一台车床上继续精车外圆、端面及其它表面。
对直径较小的齿坯，可采用棒料在卧式多轴自动或半自动车床上将外圆、基准端面和内孔在一道工序中全部加工完成。 十、 十三、 齿形加工方法
铣齿 仿形法 磨齿 拉齿
齿形加工方法 滚齿
插齿
展成法 剃齿
磨齿 珩齿
(一)、滚 齿 1、滚齿工艺特点
滚齿是加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的一种方法。滚齿加工的尺寸范围很大，小至仪器仪表中的小模数齿轮，大到矿山和化工机械中的大型齿轮。
滚齿用于未淬硬齿形的粗精加工。对于8、9级精度的齿轮，滚齿后可直接获得。如果采用A级齿轮滚刀和高精度滚齿机，也可直接加工出7级精度的齿轮。对于7级精度以上的齿轮，通常用滚齿作为剃齿或磨齿等精加工前的粗加工和半精加工工序。
滚齿加工时，齿面是由滚刀的刀齿包络而成的，由于参加切削的刀齿数有限，且滚刀沿工件轴向进给时，会在齿面留一下纵向波纹，故齿面较为粗糙。
2、滚齿加工精度分析 （二）、插 齿
1、1、加工原理与工艺特点