齒輪加工方法

　　目前齒輪的加工工藝過程包括以下過程：齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的精加工。齒輪的毛坯件主要是鍛件、棒料或鑄件，其中鍛件使用最多。對(duì)毛坯件首先進(jìn)行正火處理，改善其切削加工型，便于切削;然后進(jìn)行粗加工，按照齒輪設(shè)計(jì)要求，先將毛坯加工成大致形狀，保留較多余量;再進(jìn)行半精加工，車、滾、插齒，使齒輪基本成型;之后對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理，改善齒輪的力學(xué)性能，按照使用要求和所用材料的不同，有調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻感應(yīng)加熱淬火等;最后對(duì)齒輪進(jìn)行精加工，精修基準(zhǔn)、精加工齒形。

　　(一)齒輪毛坯加工

　　齒輪的毛坯加工在整個(gè)齒輪加工過程中占有很重要的地位。齒面加工和檢測(cè)所用的基準(zhǔn)必須在齒輪毛坯加工階段加工出來，同時(shí)齒坯加工所占工時(shí)比例較大，對(duì)生產(chǎn)效率和齒輪加工質(zhì)量都具有很大影響，余量過多將導(dǎo)致后續(xù)半精加工和精加工所需加工的量增多，耗時(shí)增加，降低生產(chǎn)效率;若余量過少，則后續(xù)加工需特別謹(jǐn)慎，否則將超出齒輪設(shè)計(jì)精度尺寸使得產(chǎn)品不合格。因此需要對(duì)齒輪毛坯加工階段予以特別重視。

　　(二)齒面加工

　　針對(duì)齒面加工的方法很多，主要有滾齒、插齒、剃齒、磨齒、銑齒、刨齒、梳齒、擠齒、研齒和珩齒等，其中使用最多的是前四種方法：滾齒、插齒、剃齒和磨齒。

　　1、滾齒

　　滾切齒輪屬于展成法，可將看作無嚙合間隙的齒輪與齒條傳動(dòng)。當(dāng)滾齒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，相當(dāng)于齒條在法向移動(dòng)一個(gè)刀齒，滾刀的連續(xù)傳動(dòng)，猶如一根無限長(zhǎng)的齒條在連續(xù)移動(dòng)。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格按照齒輪于齒條的傳動(dòng)比強(qiáng)制嚙合傳動(dòng)時(shí)，滾刀刀齒在一系列位置上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。隨著滾刀的垂直進(jìn)給，即可滾切出所需的齒廓。滾齒是目前應(yīng)用最廣的切齒方法，可加工漸開線齒輪、圓弧齒輪、擺線齒輪、鏈輪、棘輪、蝸輪和包絡(luò)蝸桿，精度一般可達(dá)到DIN4~7級(jí)。目前滾齒的先進(jìn)技術(shù)有：

　　(a)多頭滾刀滾齒;

　　(b)硬齒面滾齒技術(shù);

　　(c)大型齒輪滾齒技術(shù);

　　(d)高速滾齒技術(shù)。

　　2、插齒

　　插齒特別適合于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。采用特殊刀具和附件后，還可加工無聲鏈輪、棘輪、內(nèi)外花鍵、齒形皮帶輪、扇形齒輪、非完整齒齒輪、特殊齒形結(jié)合子、齒條、端面齒輪和錐度齒輪等。目前先進(jìn)插齒技術(shù)有：

　　(a)多刀頭插齒技術(shù);

　　(b)微機(jī)數(shù)控插齒機(jī);

　　(c)硬齒面齒輪插削技術(shù)。

　　3、剃齒

　　剃齒加工是根據(jù)一對(duì)螺旋角不等的螺旋齒輪嚙合的原理，剃齒刀與被切齒輪的軸線空間交叉一個(gè)角度，它們的嚙合為無側(cè)隙雙面嚙合的自由展成運(yùn)動(dòng)。剃齒是一種高效齒輪精加工方法，和磨齒相比，剃齒具有效率高、成本低、齒面無燒傷和裂紋等優(yōu)點(diǎn)。所以在成批生產(chǎn)的汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等齒輪加工中，得到廣泛應(yīng)用。對(duì)角剃齒法和徑向剃齒法還可用于帶臺(tái)肩齒輪的精加工。

　　4、磨齒

　　磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。發(fā)達(dá)國(guó)家都用硬齒面齒輪，磨齒成為高精度齒輪的主要加工方法。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN2級(jí)，但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN3~4級(jí)，效率高，適用于中、小模數(shù)齒輪磨齒，但砂輪修正較為復(fù)雜。磨齒的主要問題是效率低、成本高，尤其是大尺寸的齒輪。所以提高磨齒效率，降低費(fèi)用是當(dāng)前的主要研究方向。近年來磨齒方面的新技術(shù)有：

　　(a)雙面磨削法;

　　(b)立方氮化硼砂輪高效磨齒;

　　(c)連續(xù)成型磨齒技術(shù)和超高速磨削技術(shù)。

　　5、銑齒

　　銑齒屬成形法加工齒輪，刀具的截形與被加工齒輪的齒槽形狀相同，刀具沿齒輪的齒槽方向進(jìn)給，一個(gè)齒槽銑完，被加工齒輪分度后，再銑第二個(gè)齒槽，齒輪的齒節(jié)距由分度控制。由于齒輪的齒槽形狀與齒輪的齒數(shù)、修正量、甚至齒厚公差有關(guān)，成形法銑齒難于實(shí)現(xiàn)刀具齒形與被加工齒輪齒槽都相同，實(shí)際上銑齒大都是近似齒形。大模數(shù)的齒輪，銑齒生產(chǎn)效率較高，銑齒廣泛用于粗切齒。

　　6、刨齒

　　刨齒一般是用刨齒刀加工直齒圓柱齒輪、錐齒輪或齒條等的齒面。刨刀有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：一是刨刀的直線切削往復(fù)運(yùn)動(dòng);二是刨刀隨搖臺(tái)的平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具與被加工錐齒輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，相當(dāng)于一個(gè)平頂或平面齒輪的齒與被加工錐齒輪的嚙合。刀具展成切齒循環(huán)一次，加工出一個(gè)齒，被加工錐齒輪分度后，加工第二個(gè)齒。

　　7、梳齒

　　梳齒是用齒條刀插削圓柱齒輪。特點(diǎn)是加工精度高，可達(dá)DIN5級(jí)。由于刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造刃磨方便，精度高、刃磨次數(shù)多，便于采用硬質(zhì)合金刀片和立方氮化硼刀片加工淬硬齒輪。

　　(三)熱處理工藝

　　齒輪的熱處理是齒輪加工制造過程中必須也是重要的步驟，熱處理工藝的好壞將直接影響到齒輪的強(qiáng)度、精度、噪聲和壽命。

　　(四)精加工

　　目前工業(yè)應(yīng)用的齒輪精加工方式主要是剃齒、磨齒、擠齒、研齒和珩齒。

　　1、剃齒是在剃齒機(jī)上用剃齒刀剃齒，是齒輪精加工的一種方法，剃齒刀相當(dāng)于齒面上開了很多刃的斜齒輪。它帶動(dòng)被加工齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，如同交錯(cuò)軸齒輪嚙合，靠齒面上的相對(duì)滑動(dòng)，剃齒刀切去齒面上很薄的一層金屬，完成齒輪的精加工，剃齒機(jī)溜板的調(diào)整保證齒輪的齒向加工正確。剃齒精度受剃前齒加工的精度限制。剃齒生產(chǎn)效率較高，適用于滾齒、插齒后的軟齒面精加工。

　　2、磨齒則是用砂輪對(duì)齒面進(jìn)行磨削，磨齒可以磨削齒面淬硬的齒輪，消除熱處理變形，提高齒輪精度。磨齒根據(jù)使用的砂輪不同，又分為：

　　(1)錐形砂輪磨齒;

　　(2)蝶形砂輪磨齒;

　　(3)大平面砂輪磨齒;

　　(4)蝸桿砂輪磨齒;

　　(5)漸開線包絡(luò)環(huán)面蝸桿砂輪磨齒;

　　(6)成型砂輪磨齒。

　　3、擠齒和珩齒都是齒輪精加工的方法。擠齒是利用擠壓輪對(duì)被加工齒輪的齒面進(jìn)行擠壓，提高齒輪的表面質(zhì)量，主要適用于滾齒、插齒后的軟齒面齒輪精加工。而珩齒則與剃齒的方法基本相同，即將剃齒刀換成形狀相同的珩磨輪，靠與齒面的相對(duì)滑動(dòng)對(duì)齒面進(jìn)行拋光，被加工齒輪的齒面軟硬均可。