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齒輪類零件加工

齒輪是能彼此符合的有齒的機(jī)械零件，齒輪傳動(dòng)可完成減速、增速、變向等功能。它在機(jī)械傳動(dòng)及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中運(yùn)用極其廣泛。本文對(duì)齒輪類零件的加工工藝做歸納總結(jié)。

1

齒輪的功用、結(jié)構(gòu)

齒輪雖然由于它們?cè)跈C(jī)器中的功用不同而規(guī)劃成不同的形狀和尺度，但總可劃分為齒圈和輪體兩個(gè)部分。常見(jiàn)的圓柱齒輪有以下幾類(下圖)：盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條。其中盤類齒輪運(yùn)用廣。

圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)方法

一個(gè)圓柱齒輪能夠有一個(gè)或多個(gè)齒圈。普通的單齒圈齒輪工藝性好；而雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪的小齒圈往往會(huì)遭到臺(tái)肩的影響，約束了某些加工辦法的運(yùn)用，一般只能選用插齒。假如齒輪精度要求高，需求剃齒或磨齒時(shí)，一般將多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)。

2圓柱齒輪的精度要求

齒輪本身的制作精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及運(yùn)用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的運(yùn)用條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)提出以下幾方面的要求：

1.

運(yùn)動(dòng)精度

要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比安穩(wěn)，即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)角差錯(cuò)不超越一定范圍。

2,

工作平穩(wěn)性

要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊、振蕩和噪聲要小。這就要求約束齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的改變要小，也就是要約束短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角差錯(cuò)。

3.

觸摸精度

齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)，為了不致因載荷分布不均勻使觸摸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面過(guò)早磨損，這就要求齒輪工作時(shí)齒面觸摸要均勻，并確保有一定的觸摸面積和符合要求的觸摸位置。

4.

齒側(cè)空隙

要求齒輪傳動(dòng)時(shí)，非工作齒面間留有一定空隙，以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺度改變和加工、安裝時(shí)的一些差錯(cuò)。

3齒輪的資料

齒輪應(yīng)按照運(yùn)用的工作條件選用適宜的資料。齒輪資料的挑選對(duì)齒輪的加工性能和運(yùn)用壽命都有直接的影響。

一般齒輪選用中碳鋼(如45鋼)和低、中碳合金鋼，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。2要求較高的重要齒輪可選用38CrMoAlA氮化鋼，非傳力齒輪也能夠用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等資料。

4齒輪的熱處理

齒輪加工中根據(jù)不同的意圖，組織兩種熱處理工序：

毛坯熱處理

在齒坯加工前后組織預(yù)先熱處理正火或調(diào)質(zhì)，其首要意圖是消除鑄造及粗加工引起的剩余應(yīng)力、改善資料的可切削性和進(jìn)步歸納力學(xué)性能。

2.

齒面熱處理

齒形加工后，為進(jìn)步齒面的硬度和耐磨性，常進(jìn)行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序。

5齒輪毛坯

齒輪的毛坯方法首要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)強(qiáng)度要求低的齒輪。當(dāng)齒輪要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊時(shí)，多用鍛件，直徑大于400～600mm的齒輪，常用鑄造毛坯。

為了削減機(jī)械加工量，對(duì)大尺度、低精度齒輪，能夠直接鑄出輪齒；關(guān)于小尺度、形狀復(fù)雜的齒輪，可用精細(xì)鑄造、壓力鑄造、精細(xì)鑄造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制作出具有輪齒的齒坯，以進(jìn)步勞動(dòng)出產(chǎn)率、節(jié)省原資料。

6齒坯的機(jī)械加工計(jì)劃的挑選

關(guān)于軸齒輪和套筒齒輪的齒坯，其加工進(jìn)程和一般軸、套基本相似，現(xiàn)首要討論盤類齒輪齒坯的加工進(jìn)程。齒坯的加工工藝計(jì)劃首要取決于齒輪的輪體結(jié)構(gòu)和出產(chǎn)類型。

1 大批很多出產(chǎn)的齒坯加工

大批很多加工中等尺度齒坯時(shí)，多選用“鉆一拉一多刀車”的工藝計(jì)劃。

(1)以毛坯外圓及端面定位進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔。

(2)拉孔。

(3)以孔定位在多刀半自動(dòng)車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。

這種工藝計(jì)劃由于選用機(jī)床能夠組成流水線或自動(dòng)線，所以出產(chǎn)。

成批出產(chǎn)的齒坯加工

成批出產(chǎn)齒坯時(shí)，常選用“車一拉一車”的工藝計(jì)劃

(1)以齒坯外圓或輪毅定位，精車外圓、端面和內(nèi)孔。

(2)以端面支承拉孔(或花鍵孔)。

(3)以孔定位精車外圓及端面等。

這種計(jì)劃可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)是加工質(zhì)量安穩(wěn)，出產(chǎn)效率較高。

當(dāng)齒坯孔有臺(tái)階或端面有槽時(shí)，能夠充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來(lái)進(jìn)行多工位加工，在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯的加工。

7輪齒加工辦法

齒輪齒圈的齒形加工是整個(gè)齒輪加工的中心。齒輪加工有許多工序，這些都是為齒形加工服務(wù)的，其意圖在于終究獲得符合精度要求的齒輪。

按照加工原理，齒形可分為成形法和展成法。成形法是用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面的辦法，如銑齒、拉齒和成型磨齒等。

展成法是齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運(yùn)動(dòng)切出齒面的辦法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。

齒形加工計(jì)劃的挑選，首要取決于齒輪的精度等級(jí)、結(jié)構(gòu)形狀、出產(chǎn)類型及出產(chǎn)條件，關(guān)于不同的精度等級(jí)的齒輪，常用的齒形加工計(jì)劃如下：

（1）8級(jí)精度以下齒輪

調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。關(guān)于淬硬齒輪可選用：滾（插）齒—齒端加工—淬火—校對(duì)孔的加工計(jì)劃。但淬火前齒形加工精度應(yīng)進(jìn)步一級(jí)。

（2）6-7級(jí)精度齒輪

關(guān)于淬硬齒輪可選用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—精剃齒—外表淬火—校對(duì)基準(zhǔn)—珩齒。

（3）5級(jí)精度以上齒輪

一般選用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—淬火—校對(duì)基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒。磨齒是現(xiàn)在齒形加工中精度蕞高，外表粗糙度值蕞小的加工辦法，蕞可達(dá)3-4級(jí)。

銑齒

齒輪精度等級(jí)：9級(jí)以下

齒面粗糙度Ra：6.3~3.2μm

適用范圍：?jiǎn)渭夼涑霎a(chǎn)中，加工低精度的外圓柱齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪

拉齒

齒輪精度等級(jí)：7級(jí)

齒面粗糙度Ra：1.6~0.4μm

適用范圍：大批量出產(chǎn)7級(jí)內(nèi)齒輪，外齒輪拉刀制作復(fù)雜，故少用

滾齒

齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí)

齒面粗糙度Ra：3.2~1.6μm

適用范圍：各種批量出產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量外圓柱齒輪及蝸輪

插齒

齒面粗糙度Ra：1.6μm

適用范圍：各種批量出產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的內(nèi)、外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪及小型齒條

5.

滾（或插）齒—淬火—珩齒

齒面粗糙度Ra：0.8~0.4μm

適用范圍：用于齒面淬火的齒輪

木匠刀具涂層技能研討

“木匠刀具涂層技能研討”

化學(xué)氣相堆積法（CVD)和物理氣相堆積法 (PVD)將較硬的資料涂到硬質(zhì)合金、髙速剛刀具外表，提髙刀具耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性等性能已在金屬

切削刀具中得到了充分的證實(shí)。現(xiàn)在在發(fā)達(dá)國(guó)家，涂層高速剛刀具的使用率已占金屬切削髙速剛刀具的50p%，涂層硬度合金刀片已占硬質(zhì)合金

轉(zhuǎn)位刀片的60p%。我國(guó)從八十年代初開端研 究涂層技能，八十年代中期涂層逐漸在工業(yè)生產(chǎn)中得到了使用，并開端從工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引入先進(jìn)的涂層設(shè)備和技能。

1.涂層高速鋼

由于CVD是一種高溫工藝，高速剛刀具經(jīng)涂層后需求從頭熱處理，這樣就會(huì)發(fā)作變形，降低刀具的精度。因此.高速鋼涂層常選用PVD涂層。

PVD法的堆積溫度低于髙速鋼回火溫度，可使預(yù)先經(jīng)熱處理的髙速剛刀具機(jī)械性能不受影響，還可防止刀具變形。高速剛刀具選用的PVD涂層辦法

包括多弧離子涂、空心陰極離子涂和陰極等離子涂技能。

髙速剛刀具常用涂層資料有TiN和TiC，實(shí)際使用證實(shí)TiN涂層性能較為明顯，而TiC是金屬成型東西、螺紋滾壓成型模具等作業(yè)外表的理想涂層。除此之外，還在研討開發(fā)TiCN、CrCN涂層材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等復(fù)合涂層。我國(guó)開

發(fā)研討的（Ti，Ai)N新型涂層資料，其硬度和耐磨 性均高于TiN涂層，由于（Ti,Ai)N與基體之間有一過(guò)渡層（a —Ti FeTD,因此使涂層與基體之間具有較強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度，提髙了涂層的耐磨性。

髙速剛刀具涂層目的是提髙刀具耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性。但TiN和TiC化學(xué)穩(wěn)定性并不令人滿意，TiC涂層在300400C時(shí)就開端氧化，TiN涂層在450 C以上時(shí)也開端氧化。

2.涂層硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)都很髙的碳化物和金屬粘結(jié)劑組成，用粉末冶金工藝制成的。硬質(zhì)合 金的硬度很高，可達(dá)HRC7482，耐磨性也較好，

特別是耐熱性，它所答應(yīng)的作業(yè)溫度可達(dá)800‰1000C。因此，硬質(zhì)合金涂層既可選用CVD技能，也可選用PVD技能。等離子輔佐化學(xué)氣相堆積

(PCVD)利用CVD和PVD的利益，成功地用于硬質(zhì)合金涂層。由于涂層溫度（450650 C)低，在硬

質(zhì)合金基體與涂層資料之間不會(huì)發(fā)作分散、相變或 交流反響，因此基本上堅(jiān)持了刀片原有的韌性，具有良好的切削性能。此外，硬質(zhì)合金刀具還可以采 用CVD和PVD聯(lián)合涂層辦法：經(jīng)CVD涂層后又

進(jìn)行PVD涂層。其間CVD涂層資料為TiC和TiN,主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂層木匠刀具

近來(lái)研討標(biāo)明TiN涂層高速剛刀具在切削山毛櫸、棟木、云杉和翠柏時(shí)，刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是，關(guān)于硬質(zhì)合金刀具而言，涂層后的

耐磨性，其成果比較復(fù)雜。在用TiN涂層硬質(zhì)合金鋸齒時(shí)，鋸齒的耐磨性僅有輕微的改進(jìn)。用A12Os- TiC復(fù)合涂層（CVD法）時(shí)，也只有輕微的提髙（涂在鋸齒的前刀面，切削柏樹）。另一研討發(fā)現(xiàn)，在銑

削刨花板時(shí)，TiN涂層硬質(zhì)合金刀具（CVD法）的耐磨性改進(jìn)甚微；TiN涂層鋸齒前刀面，耐磨性有

些改進(jìn)。以上研討顯示?木匠刀具耐磨性和涂層的 關(guān)系并不能闡明涂層的真實(shí)價(jià)值。

在用PVD法涂層木匠刀具進(jìn)行切削試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)T!N涂層的碳化鎢硬質(zhì)合金鋸片（涂覆前齒面）鋸切硬質(zhì)纖維板時(shí)，鋸齒磨損量降低了，但鋸切

刨花板、膠合板時(shí)，卻沒(méi)有明顯的優(yōu)越性。

硬質(zhì)合金刀具通過(guò)涂層后，耐磨性之所以改進(jìn)不明顯，是因?yàn)榈毒呷锌卩徑耐繉淤Y料過(guò)早地脫落。CVD法涂層溫度較髙，導(dǎo)致在基體和涂層之間

構(gòu)成脆性的粘結(jié)相。在涂層剩余應(yīng)力及切削熱、切削力作用下，刃口上的涂層很快地脫落。和CVD法相比，PVD法涂層溫度低得多。因此，PVD法涂層的刀具，可獲得較好涂層結(jié)構(gòu)和髙的涂層硬度，刀具刃口尖利度也改進(jìn)了。此外，PVD法涂層刀具有較好抗龜裂的能力。

九十年代中期，研討人員在用PVD法涂層木匠刀具方面進(jìn)行了一些研討，從硬質(zhì)合金碳化物尺寸、粘結(jié)劑含量和涂層資料等方面進(jìn)行研討。碳化

物顆粒尺寸分別為0.8pm，1.7;im和1.7fxm,對(duì)應(yīng)的鈷含量分別為3%,4%,6%和10%。涂層資料為TiN，TiN-TiCN-TiN和TiAlN2，對(duì)應(yīng)的涂層厚度為3. 5/xm，5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。試驗(yàn)成果標(biāo)明三種涂層資料均出現(xiàn)涂層剝落，

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多，并且細(xì)顆粒和低含鈷量的刀具，耐磨性提髙了10%至30%。但關(guān)于含鈷量髙的刀具，涂層反而降低了耐磨性。研討還指出涂層粘結(jié)強(qiáng)度是涂層脫落的致命因素。

螺紋加工常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

1、主要原因

（1）車刀的前角太大，機(jī)床X軸絲桿空隙較大；

（2）車刀裝置得過(guò)高或過(guò)低；

（3）工件裝夾不牢；

（4）車刀磨損過(guò)大；

（5）切削用量太大。

2、解決方法

（1）減小車刀前角，修理機(jī)床調(diào)整X 軸的絲桿空隙，利用數(shù)控車床的絲桿空隙主動(dòng)補(bǔ)償功用補(bǔ)償機(jī)床X 軸絲桿空隙。

（2）車刀裝置得過(guò)高或過(guò)低：過(guò)高，則吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，構(gòu)成扎刀現(xiàn)象；過(guò)低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進(jìn)絲杠與螺母空隙過(guò)大，致使吃刀深度不斷主動(dòng)趨向加深，從而把工件抬起，呈現(xiàn)扎刀。此刻，應(yīng)及時(shí)調(diào)整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座鼎尖對(duì)刀)。在粗車和半精車時(shí)，刀尖方位比工件的中心高出1%D左右(D表明被加工工件直徑)。

（3）工件裝夾不牢：工件本身的剛性不能接受車削時(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過(guò)大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，構(gòu)成切削深度突增，呈現(xiàn)扎刀，此刻應(yīng)把工件裝夾牢固，可使用尾座鼎尖等，以添加工件剛性。

（4）車刀磨損過(guò)大：引起切削力增大，頂彎工件，呈現(xiàn)扎刀。此刻應(yīng)對(duì)車刀加以修磨。

（5）切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大：依據(jù)工件5 導(dǎo)程巨細(xì)和工件剛性挑選合理的切削用量。

亂扣

1、毛病現(xiàn)象

當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件未轉(zhuǎn)過(guò)整數(shù)轉(zhuǎn)而構(gòu)成的。

2、主要原因

（1）機(jī)床主軸編碼器同步傳動(dòng)皮帶磨損，檢測(cè)不到主軸的同步實(shí)在轉(zhuǎn)速；

（2）編制輸入主機(jī)的程序不正確；X軸或Y軸絲桿磨損。

3、解決方法

（1）主軸編碼器同步皮帶磨損

由于數(shù)控車床車削螺紋時(shí)，主軸與車刀的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是由機(jī)床主機(jī)信息處理中心發(fā)出的指令來(lái)操控的，車削螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定不變，X 或Y 軸能夠依據(jù)工件導(dǎo)程巨細(xì)和主軸轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整移動(dòng)速度，所以中心有必要檢測(cè)到主軸同步實(shí)在轉(zhuǎn)速，以發(fā)出正確指令操控X 或Y 軸正確移動(dòng)。

如果體系檢測(cè)不到主軸的實(shí)在轉(zhuǎn)速，在實(shí)際車削時(shí)會(huì)發(fā)出不同的指令給X或Y，那么這時(shí)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)的距離就不是一個(gè)導(dǎo)程，第二刀車削時(shí)螺紋就會(huì)亂扣。這種情況下，咱們只有修理機(jī)床，更換主軸同步皮帶。

（2）編制輸入的程序不正確

車削螺紋時(shí)為了避免亂扣，有必要確保后一刀車削軌道要與前一刀車削軌道重合，在普車上咱們用倒順車法來(lái)防備亂扣。

在數(shù)控車床上，咱們用程序來(lái)防備亂扣，就是在編制加工程序時(shí)，咱們用程序操控螺紋刀在車削前一刀后，退刀，使后一刀起點(diǎn)方位與前一刀起點(diǎn)方位重合(相當(dāng)于在普車上車削螺紋時(shí)，螺紋刀退回到前一刀所車出的螺旋槽內(nèi))，這樣車出的螺紋就不會(huì)亂扣。

有時(shí)，由于程序輸入的導(dǎo)程不正確(后一段程序?qū)С膛c前一段程序?qū)С滩灰恢?，車削時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。

（3）X 軸或Y 軸絲桿磨損嚴(yán)重：修理機(jī)床，更換X 軸或Z軸絲桿。

螺距不正確

主軸編碼器傳送回機(jī)床體系的數(shù)據(jù)不經(jīng)確；X 軸或Y 軸絲桿和主軸的竄動(dòng)過(guò)大；編制和輸入的程序不正確。

（1）主軸編碼器傳送數(shù)據(jù)不經(jīng)確：修理機(jī)床，更換主軸編碼器或同步傳送皮帶；

（2）X 軸或Y 軸絲桿和主軸竄動(dòng)過(guò)大：調(diào)整主軸軸向竄動(dòng)，X 軸或Y 軸絲桿空隙能夠用體系空隙主動(dòng)補(bǔ)償功用補(bǔ)償;

（3）檢視程序，務(wù)必使程序中的指令導(dǎo)程與圖紙要求一致。

牙型不正確

車刀刀尖刃磨不正確；車刀裝置不正確；車刀磨損。

（1）車刀刀尖刃磨不正確：正確刃磨和測(cè)量車刀刀尖角度，對(duì)于牙型角精度要求較高的螺紋車削，能夠用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械夾固式螺紋刀車削，或者把螺紋刀用磨床刃磨。

（2）車刀裝置不正確：裝刀時(shí)用樣板對(duì)刀，或者經(jīng)過(guò)用百分表找正螺紋刀桿來(lái)裝正螺紋刀。

（3）車刀磨損：依據(jù)車削加工的實(shí)際情況，合理選用切削用量，及時(shí)修磨車刀。

螺紋外表粗糙度大毛病剖析

（1）刀尖產(chǎn)生積屑瘤；

（2）刀柄剛性不行，切削時(shí)產(chǎn)生轟動(dòng)；

（3）車刀徑向前角太大；

（4）高速切削螺紋時(shí)，切削厚度太小或切屑向傾斜方向排出，拉毛已加工牙側(cè)外表；

（5）工件剛性差，而切削用量過(guò)大；

（6）車刀外表粗糙度差。

（1）用高速鋼車刀切削時(shí)應(yīng)下降切削速度，并正確挑選切削液；

（2）添加刀柄截面，并減小刀柄伸出長(zhǎng)度；

（3）減小車刀徑向前角；

（4）高速鋼切削螺紋時(shí)，終一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm，并使切屑沿筆直軸線方向排出；

（5）挑選合理的切削用量；

（6）刀具切削刃口的外表粗糙度應(yīng)比零件加工外表粗糙度值小2 —— 3 層次。

螺紋加工常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

總歸，車削螺紋時(shí)產(chǎn)生的毛病形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除毛病時(shí)要具體情況具體剖析，經(jīng)過(guò)各種檢測(cè)和確診手法，找出具體的影響要素，采納有效的解決方法。