齒輪夾具和齒輪加工工藝 第一節(jié) 齒輪夾具 一、齒輪夾具定位基準(zhǔn)的選擇 齒輪按齒坯形狀分為軸類和盤類。加工軸類時(shí)一般采 用雙頂尖孔定位。 盤類齒輪的定位基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及與軸連接的裝配 基準(zhǔn)（圓孔和花鍵孔等）相一致。盤類齒輪的端面作為 輔助輔助定位基準(zhǔn)。因此在齒坯加工時(shí)，端面對(duì)內(nèi)孔的 圓跳動(dòng)不得大于 0.04mm。 二、滾齒夾具的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求 滾 齒夾具一般采用組合結(jié)構(gòu)，即由夾具底座和心軸組 成，同一規(guī)格的夾具，底座能 安裝不同規(guī)格的心軸，具 有成本底調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)。 最常用的滾齒夾具如圖示： 底座根據(jù)工件的大小可分成 23種，按工件的分度圓選用。 兩端棉對(duì)中心線的端面跳動(dòng)不 能大于 0.005mm。 心軸的圓柱面為工作表面， 其直徑為工件最小孔徑減去公 差 0.0050.01cm。 心軸的徑 向跳動(dòng)不大于 0.005cm。 定位 端面與心軸的垂直度不大于 0.005mm。 為保持夾具精及 使用壽命，心軸必須經(jīng)過淬硬處理和磨削。各壓圈、墊 片的兩端面要平行平行度不大于 0.005mm。 為使工件夾 緊時(shí)受力均勻，壓緊用的墊圈一般采用球面墊圈 。 三、削齒夾具的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求 剃齒夾具一般采用心軸形式。因剃齒余量小，故切削 力也小。常采用如圖示 ： 壓 套與工件接觸的端面 要求平整，端面 跳動(dòng)不大于 0.005mm。 端面及內(nèi)孔表面 粗糙度不大于 Ra0.4um。 心軸工作尺寸選取與滾 齒夾具相同，徑向跳動(dòng)不大 于 0.005mm。 端面及外圓的 表面粗糙度不大于 Ra0.4um 。 壓套與心軸都要經(jīng)過淬硬處理，中心孔需要經(jīng)過研 磨， 表面粗糙度不大于 Ra0.2um， 其 60度錐面處接觸 面 積應(yīng)大于 80%。 四、插齒夾具結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求 常用插齒夾具結(jié)構(gòu)如圖所示： 工作尺寸小于 40mm時(shí)。心軸 采用整體結(jié)構(gòu)。大于 40mm時(shí) 采用鑲套結(jié)構(gòu)。心軸工作尺寸 的選取與滾齒夾具相同。與工 作臺(tái)連接處錐度為 1： 10。外 徑及錐面徑向跳動(dòng)不大于 0.005mm。 表面粗糙度不大于 Ra0.4um。 心軸必須經(jīng)過淬硬處理和磨削，螺紋部位不 淬硬。 墊圈兩平面要平整，兩端面平行度誤差不大于 Ra0.005mm。 第二節(jié) 齒輪加工工藝基本知識(shí) 一個(gè)零件往往需要經(jīng)過幾種機(jī)床加工，齒輪加工也是 這樣。如加工軸齒輪，需要經(jīng)過車削、銑削、磨削、齒 形加工、鉗加工等工序。而這些加工工序是彼此聯(lián)系的， 因此加工時(shí)必須全面考慮，具體分析零件的特點(diǎn)及技術(shù) 要求，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)批量、經(jīng)濟(jì)性，以及設(shè)備 條件等情況選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?，定制出?jīng)濟(jì)的、先進(jìn) 的、合理的工藝過程。 1、齒坯加工 1 經(jīng)鍛打或鑄造后的齒輪的毛坯，需正火處理，內(nèi)部的 組織均勻具有較好的切削性能。齒坯的外圓、端面、內(nèi) 孔通常采用車削加工。生產(chǎn)批量較大時(shí)，內(nèi)孔加工，往 往采用拉削。特別是花鍵孔，只能采用拉削的方法。齒 坯的孔及端面，是以后齒形加工的基準(zhǔn)，其精度高低直 接影響齒輪的精度。因此盤類齒的孔與外圓應(yīng)有同軸度 要求。特別是端面跳動(dòng)，應(yīng)取齒向誤差的 1/21/3。對(duì)于 軸類齒輪，各配合表面和齒輪外圓徑向跳動(dòng)都要有要求。 軸類齒輪的兩端中心孔是齒形加工的基準(zhǔn)為提高其精度， 往往對(duì)中心孔要進(jìn)行研磨加工。 2、 齒形加工 對(duì)齒輪加工來說，齒形加工是主要的工序，常用的方法有滾齒、 插齒、剃齒、磨齒、珩齒。對(duì)于 8級(jí)精度以下的調(diào)質(zhì)齒輪，可采用 滾齒或插齒直接加工成所需齒形的方法。由于滾齒的生產(chǎn)效率高于 插齒，只有在不能采用滾齒加工時(shí)，才采用插齒的方法。要求較高 的齒輪采用滾 -剃工藝加工。由于剃齒對(duì)公法線長(zhǎng)度變動(dòng)沒有修整作 用，因此，剃前齒輪的公法線長(zhǎng)度就應(yīng)符合圖紙要求。另外剃齒余 量的大小，直接影響被加工齒輪的精度、生產(chǎn)率，余量太大會(huì)降低 剃齒效率，質(zhì)量差，刀具磨損快，余量太小剃前齒輪的誤差及表面 缺陷不能全部消除。剃齒余量的大小，應(yīng)根據(jù)剃前齒輪的精度狀況 確定。 加工高精度的齒輪還可采用滾 -珩，滾 -磨或滾 -剃 -珩，滾 -剃 -磨 的工藝。磨齒加工能達(dá)到 6級(jí)精度以上，但成本高，生產(chǎn)率低。 3、工藝規(guī)程的編制 零件按一定順序，從原材料制成產(chǎn)品的全部過程，叫生產(chǎn)過程。 其中按一定順序逐步地變?cè)牧匣虬氤善窞槌善返挠嘘P(guān)過程，叫做 工藝過程。將工藝過程的各項(xiàng)內(nèi)容寫成文件，這就是工藝規(guī)程。齒 輪加工工藝規(guī)程，是指導(dǎo)齒輪加工的主要技術(shù)文件。 1。制定齒輪加工工藝規(guī)程的步驟 （ 1）對(duì)齒輪進(jìn)行工藝分析 明確其精度和主要技術(shù)要示，分析其中哪些比較難達(dá)到，以便在編制 工藝規(guī)程時(shí)制定措施。再分析一下結(jié)構(gòu)是否合理，有否無法加工的 現(xiàn)象能否使工藝性更好些。 （ 2）選擇合適的毛坯 （ 3）確定每個(gè)表面的加工方法。 （ 4）選擇基準(zhǔn)。 軸類齒輪通常用中心孔作定位基準(zhǔn)，而盤類齒輪以 孔徑和端面作定位基準(zhǔn)。 （ 5）擬定工藝路線 齒輪加工一般分為四個(gè)階段： 齒坯的粗加工 齒坯的精加工 齒形加工 熱處理以后的光整加工 2。在安排加工順序時(shí)一般應(yīng)遵照的原則： （ 1）先基準(zhǔn) 作為定位基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工。 （ 2）先主后次 基準(zhǔn)表面加工之后應(yīng)先對(duì)精度要求高的主要表面進(jìn)行粗加 工，然后進(jìn)行次要表面的粗加工。 （ 3）先粗后精 粗加工安排在前面，以減少對(duì)其它表面加工精度的影響。 （ 4）在精加工階段，要求高的精加工表面安排在扣面，以免受其它表面 加工的影響和碰傷表面。 （ 5）合理安排熱處理工序 在機(jī)械加工以前進(jìn)行退火、正火處理，在粗 加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)或時(shí)效處理。對(duì)于要求滲碳淬火或高頻淬火的。 （ 6）確定各工序的具體內(nèi)容 包括選擇機(jī)床、夾具、刀具和量具，確定 工序余量工序尺寸，確定切削余量時(shí)間定額等。 3、齒輪加工工藝實(shí)例 現(xiàn)介紹一雙聯(lián)齒輪的工藝過程，其尺寸及技術(shù)要求如 圖 6-4所示。 3、齒輪加工時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng) 1、選擇準(zhǔn)確的工藝基準(zhǔn) 在拉削孔徑時(shí)應(yīng)切削力很大，工件在切削時(shí)工件近 切削處變形很大。如果用大端作為支承面，在變形恢復(fù)后，會(huì)出現(xiàn)凹進(jìn)去 的現(xiàn)象。因此通常用小端面作為拉削支承面。拉削后，各個(gè)工序都以孔徑 （或花鍵底徑）做為定位基準(zhǔn)，精加工后的各工序，有以大端面為輔助基 準(zhǔn)。因此作為基準(zhǔn)的端面與孔徑，其垂直度有較高的要求。才能保證齒輪 的齒向誤差。 2、找正 工件安在心軸上，心軸安裝在機(jī)床，應(yīng)該用百分表（或千分表）進(jìn) 行找正使心軸的位置精度。例如，同軸度、垂直度等準(zhǔn)確程度與工件技術(shù) 要求有關(guān)。 3、選擇合適的刀具，根據(jù)齒輪精度要求，選擇精度合適的刀具。 4、調(diào)整機(jī)床 必要時(shí)對(duì)機(jī)床有關(guān)部位進(jìn)行調(diào)整，如導(dǎo)軌、軸承間隙等。使其 牌良好的工件狀態(tài)。 5、正確安裝工件 工件安裝時(shí)各接觸表面不能沾有鐵屑，雜物和油污等。并 防止工件裝夾歪斜。 6、注意刀具行程位置 如插齒加工多聯(lián)齒輪中小齒輪時(shí)，要認(rèn)真調(diào)整刀具行 程位置。 第三節(jié) 熱處理對(duì)齒輪精度的影響 一、齒輪熱處理的種類 1。退火和正火 退火就是將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間然后 隨爐緩慢冷卻下來，以期得到接近平衡狀態(tài)組織的一種 熱處理方法。 正火和退火的不同之處，在于加熱后的工件從爐中 取出置于空氣中冷卻下來。它的冷卻速度要比退火快些， 因此最終的組織和性能有些差異。 退火和正火的作用 （ 1）降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和壓力加 工性能。 （ 2）細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，改善材料機(jī)械性能。 （ 3）消除前一道工序（鑄造、鍛造、冷加工等）所產(chǎn)生的 內(nèi)應(yīng)力，為下一道工序做組織上的準(zhǔn)備。 退火和正火大多做為齒輪的預(yù)先熱處理，少數(shù)為調(diào)質(zhì)處理。 2。淬火 淬火是將齒輪加工到高溫奧氏體狀態(tài)，保溫一段時(shí) 間，然后快速冷卻下來，以得到高硬度的馬氏體組織的 一種方法。 淬火后的齒輪硬度一般可達(dá)到 HRC6065， 提高了 齒輪的硬度和耐磨性。 3。高頻淬火 高頻淬火是將齒輪快速加熱到臨界點(diǎn)以上溫度然后 進(jìn)行急冷的淬火過程，使齒輪能獲得高硬度的耐磨表面 層和富有韌性的心部。 高頻淬火的優(yōu)點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）生產(chǎn)效率高工人勞動(dòng)條件好便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，操作也比 較簡(jiǎn)單。 （ 2）被處理的工件機(jī)械性能好，特別是疲勞極限和沖擊韌性，硬度也 比普通淬火高一些 （ 3）變形較小，晶粒較小工作表面不脫碳不氧化。 （ 4）可以進(jìn)行零件的局部淬火，易于控制淬層深度。 缺點(diǎn)： 設(shè)備較貴，較復(fù)雜，不易調(diào)整。耗電大，維護(hù)費(fèi)用較高，移動(dòng)也不 方便；另外現(xiàn)有設(shè)備的功率不夠大，設(shè)備效率也不夠高。 才能得到最好的性能，如果工件沒有被淬透，則調(diào)質(zhì)后 的機(jī)械性能就大為降低，合金剛比碳鋼淬透性好。