优化圆柱齿轮加工工艺的典型方法

圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产类型及生产条件不同而采用不同的工艺方案。下面列出两个精度不同、生产类型不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。

1）普通精度齿轮加工工艺分析

（1）工艺过程分析。图8-35所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7-6-6级，齿面硬度为50～55HRC，成批生产，其加工要求见表8-10，机械加工工艺过程见表8-11。

图8-35　双联齿轮

表8-10　双联齿轮技术要求

表8-11　双联齿轮机械加工工艺过程

续　表

从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯制造、毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。

第一阶段是齿坯加工阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布的均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有直接的关系，所以，这一阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度达到规定的技术要求。在这一阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，一般也在这一阶段的后期完成。

第二阶段是齿形加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也是齿轮的最后加工阶段，加工完成后的轮齿精度应达到图样要求。对于需要淬硬的齿轮，则必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。

第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要是对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。

最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准进行修正，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度要求的。以修正过的基准面定位进行齿形精加工，就可以使定位正确可靠，余量分布也比较均匀，达到精加工的目的。

（2）齿端加工。如图8-36所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等。对于滑移变速齿轮，齿端倒圆、倒尖后沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经淬火后很脆，在齿轮传动中容易崩裂。图8-37为在倒角机上用倒角刀进行齿端倒圆的加工示意图，倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧做往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常在滚齿、插齿之后。轮，材料为40Cr，精度为6-5-5级，齿面硬度为50～55HRC，单件小批生产，其技术要

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图8-36　齿端加工形式

图8-37　齿端倒圆加工示意图

图8-38　用齿轮分度圆定心

（3）精基准修正。齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。对于大径定心的花键孔齿轮，通常采用花键推刀修正，推孔时要防止歪斜。对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔。对于整体淬火后内孔变形大、硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。磨孔时一般以齿轮分度圆定心，见图8-38，用经过自磨的三爪卡盘，通过三只均布且与轮齿分度圆接触的圆柱销装夹，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。

2）高精度齿轮加工工艺分析

（1）工艺过程分析。图8-39所示为一高精度齿求见表8-12，机械加工工艺过程见表8-13。

图8-39　高精度齿轮

表8-12　高精度齿轮技术要求

表8-13　高精度齿轮机械加工工艺过程

（2）加工工艺特点。

①定位基准的精度要求较高。由图8-39可知，作为定位基准的内孔，其尺寸精度标注为φ85H5，基准端面的粗糙度较低，Ra值为1.6μm，它对基准孔的跳动度为0.014mm，这几项均比一般精度的齿轮要求要高。因此，在齿坯加工过程中，除了要注意控制端面与内孔的垂直度外，仍需留一定的余量进行精加工。精加工孔和端面采用磨削，先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔为定位基准磨端面，以确保齿形精加工用的精基准的精度。

②齿形精度要求高。精度等级为6-5-5级，为满足齿形精度要求，其加工方案应选择磨齿，即滚（或插）齿→齿端加工→高频淬火→修正基准→磨齿。磨齿精度可达4级，但生产率低。本例齿面热处理采用高频淬火，变形较小，故留磨余量可缩小到0.1mm左右，以提高磨齿效率。