圓柱齒輪加工工藝過程常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀、精度等級(jí)、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同而采用不同的工藝方案。下面列出兩個(gè)精度要求不同的齒輪典型工藝過程供分析比較。

　　一、普通精度齒輪加工工藝分析

　　（一）工藝過程分析

　　圖9－17所示為一雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr，精度為7－6－6級(jí)，其加工工藝過程見表9－6。

　　從表中可見，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個(gè)階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準(zhǔn)修正及齒形精加工等。

齒號(hào)

Ⅰ

Ⅱ

齒號(hào)

Ⅰ

Ⅱ

模數(shù)

2

2

基節(jié)偏差

±0.016

±0.016

齒數(shù)

28

42

齒形公差

0.017

0.018

精度等級(jí)

7GK

7JL

齒向公差

0.017

0.017

公法線長度變動(dòng)量

0.039

0.024

公法線平均長度

21.36 0－0.05

27.6 0－0.05

齒圈徑向跳動(dòng)

0.050

0.042

跨齒數(shù)

4

5

表9－6 雙聯(lián)齒輪加工工藝過程

序號(hào)

工序內(nèi)容

定位基準(zhǔn)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

毛坯鍛造

正火

粗車外圓及端面，留余量1.5～2mm，鉆鏜花鍵底孔至尺寸φ30H12

拉花鍵孔

鉗工去毛刺

上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求

檢驗(yàn)

滾齒（z＝42），留剃余量0.07～0.10 mm

插齒（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06 mm

倒角（Ⅰ、Ⅱ齒12°牙角）

鉗工去毛刺

剃齒（z＝42），公法線長度至尺寸上限

剃齒（z＝28），采用螺旋角度為5°的剃齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限

齒部高頻淬火：G52

推孔

珩齒

總檢入庫

外圓及端面

φ30H12孔及A面

花鍵孔及A面

花鍵孔及B面

花鍵孔及A面

花鍵孔及端面

花鍵孔及A面

花鍵孔及A面

花鍵孔及A面

花鍵孔及A面

　　加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段。由于齒輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時(shí)采用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對(duì)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。

　　第二階段是齒形的加工。對(duì)于不需要淬火的齒輪，一般來說這個(gè)階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對(duì)于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。

　　加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。

　　加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。

　　（二）定位基準(zhǔn)的確定

　　定位基準(zhǔn)的精度對(duì)齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準(zhǔn)。

　　1）內(nèi)孔和端面定位　　選擇既是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)又是測量和裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又能使齒形加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一，只要嚴(yán)格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時(shí)不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。

　　2）外圓和端面定位　　齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)要小。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。

　　（三）齒端加工

　　如圖9－18所示，齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動(dòng)中易崩裂。

　　用銑刀進(jìn)行齒端倒圓，如圖9－19所示。倒圓時(shí)，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿圓弧作往復(fù)擺動(dòng)（每加工一齒往復(fù)擺動(dòng)一次）。加工完一個(gè)齒后工件沿徑向退出，分度后再送進(jìn)加工下一個(gè)齒端。

　　齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。

　（四）精基準(zhǔn)修正

　　齒輪淬火后基準(zhǔn)孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對(duì)基準(zhǔn)孔必須給予修正。

　　對(duì)外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時(shí)要防止歪斜，有的工廠采用加長推刀前引導(dǎo)來防止歪斜，已取得較好效果。

　　對(duì)圓柱孔齒輪的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但生產(chǎn)率低，對(duì)于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。

　　磨孔時(shí)一般以齒輪分度圓定心，如圖9－20所示，這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動(dòng)較小，對(duì)以后磨齒或珩齒有利。為提高生產(chǎn)率，有的工廠以金剛鏜代替磨孔也取得了較好的效果。

　　二、高精度齒輪加工工藝特點(diǎn)

　　（一）高精度齒輪加工工藝路線

　　圖9－21所示為一高精度齒輪，材料為40Cr，精度為6－5－5級(jí)，其工藝路線見表9－7。

模數(shù)

3.5

基節(jié)累積誤差

0.045

齒向公差

0.007

齒數(shù)

63

基節(jié)極限偏差

±0.0065

公法線平均長度

70.130－0.05

精度等級(jí)

655KM

齒形公差

0.007

跨齒數(shù)

7

　　（二）高精度齒輪加工工藝特點(diǎn)　

　　（1）定位基準(zhǔn)的精度要求較高　　由圖9－21可見，作為定位基準(zhǔn)的內(nèi)孔其尺寸精度標(biāo)注為φ85H5，基準(zhǔn)端面的粗糙度較細(xì)，為Ra1.6μm，它對(duì)基準(zhǔn)孔的跳動(dòng)為0.014mm，這幾項(xiàng)均比一般精度的齒輪要求為高，因此，在齒坯加工中，除了要注意控制端面與內(nèi)孔的垂直度外，尚需留一定的余量進(jìn)行精加工。精加工孔和端面采用磨削，先以齒輪分度圓和端面作為定位基準(zhǔn)磨孔，再以孔為定位基準(zhǔn)磨端面，控制端面跳動(dòng)要求，以確保齒形精加工用的精基準(zhǔn)的精確度。

表9－7 高精度齒輪加工工藝過程

序號(hào)

工序內(nèi)容

定位基準(zhǔn)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

毛坯鍛造

正火

粗車各部分，留余量1.5～2mm

精車各部分，內(nèi)孔至φ84.8H7,總長留加工余量0.2 mm，其余至尺寸

檢驗(yàn)

滾齒（齒厚留磨加工余量0.10～0.15 mm）

倒角

鉗工去毛刺

齒部高頻淬火：G52

插鍵槽

磨內(nèi)孔至φ85H5

靠磨大端A面

平面磨B面至總長度尺寸

磨齒

總檢入庫

外圓及端面

外圓及端面

內(nèi)孔及A面

內(nèi)孔及A面

內(nèi)孔（找正用）及A面

分度圓和A面（找正用）

內(nèi)孔

A面

內(nèi)孔及A面

　　（2）齒形精度要求高　　圖上標(biāo)注6－5－5級(jí)。為滿足齒形精度要求，其加工方案應(yīng)選擇磨齒方案，即滾（插）齒－齒端加工－高頻淬火－修正基準(zhǔn)－磨齒。磨齒精度可達(dá)4級(jí)，但生產(chǎn)率低。本例齒面熱處理采用高頻淬火，變形較小，故留磨余量可縮小到0.1 mm左右，以提高磨齒效率。