圆柱齿轮加工工艺和常用工艺装备

w2001

　　一、齿轮的功用与结构特点
" S7 Z: h7 k5 B　　齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。
( B( E4 s( `5 @, W. N! ~; w$ c2 G　　齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图9-1所示。
1 z: m4 {7 T! y" H
　　在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联等多齿圈齿轮(图9-1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。
8 k4 |: c( d) K. s# D　　二、齿轮的技术要求
　　齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件，齿轮传动应满足以下几个方面的要求。
- Z: r  w( s% [6 n/ ?　　(一)传递运动准确性
' x9 J, H! w* P　　要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
　　(二)传递运动平稳性
　　要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
　　(三)载荷分布均匀性
+ r. f7 \9 g5 U# g8 l2 z0 o　　要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。
3 v) f, G0 x. S0 o( _/ s- u3 ~　　(四)传动侧隙的合理性
% Q+ W  r6 e! V　　要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。
" X- S3 E% a3 c( h% E# y　　齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮，主要要求齿轮的运动精度较高；对于高速动力传动用齿轮，为了减少冲击和噪声，对工作平稳性精度有较高要求；对于重载低速传动用的齿轮，则要求齿面有较高的接触精度，以保证齿轮不致过早磨损；对于换向传动和读数机构用的齿轮，则应严格控制齿侧间隙，必要时，须消除间隙。
　　B10095?88中对齿轮及齿轮副规定了12个精度等级，从1~12顺次降低。其中1~2级是有待发展的精度等级，3~5级为高精度等级，6~8级为中等精度等级，9级以下为低精度等级。每个精度等级都有三个公差组,分别规定出各项公差和偏差项目，见表9-1。　表9-1 齿轮公差组
公差组
; ^! {! U; N/ Z5 P) N. G公差及偏差项目
对传动性能的影响
, v# w" s$ [9 O, R; |ⅠF’i、△Fp(△Fpk)、△F”i、△Fr、△Fw
传递运动准确性
Ⅱf’I、△ff、△fpt、△fpb、△f”I、△fpb
传动平稳性、噪声、振动
Ⅲ
△Fβ、△Fpx
; M/ B7 A+ w+ \承载均匀性
　　三、齿轮的材料、热处理和毛坯
　　(一)齿轮的材料与热处理
　　1.材料的选择
- @4 @' m4 ~  H" k　　齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的合适与否对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。
　　一般来说，对于低速重载的传力齿轮，齿面受压产生塑性变形和磨损，且轮齿易折断。应选用机械强度、硬度等综合力学性能较好的材料，如18CrMnTi；线速度高的传力齿轮，齿面容易产生疲劳点蚀，所以齿面应有较高的硬度，可用38CrMoAlA氮化钢；承受冲击载荷的传力齿轮，应选用韧性好的材料，如低碳合金钢18CrMnTi；非传力齿轮可以选用不淬火钢，铸铁、夹布胶木、尼龙等非金属材料。一般用途的齿轮均用45钢等中碳结构钢和低碳结构钢如20Cr、40Cr、20CrMnTi等制成。
　　2.齿轮的热处理
　　齿轮加工中根据不同的目的，安排两类热处理工序。
　　(1)毛坯热处理在齿坯加工前后安排预备热处理—正火或调质。其主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。
　　(2)齿面热处理齿形加工完毕后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火，高频淬火，碳氮共渗和氮化处理等热处理工序。
文章关键词： 圆柱齿轮   工艺装备