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齒輪的生產(chǎn)過程
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一．齒輪的主要加工面
1.齒輪的主要加工表面有齒面和齒輪基準(zhǔn)表面，后者包括帶孔齒輪的基準(zhǔn)孔、切齒加工時(shí)的安裝端面，以及用以找正齒坯位置或測(cè)量齒厚時(shí)用作測(cè)量基準(zhǔn)的齒頂圓柱面。
2．齒輪的材料和毛坯
常用的齒輪材料有15鋼、45鋼等碳素結(jié)構(gòu)鋼；速度高、受力大、精度高的齒輪常用合金結(jié)構(gòu)鋼，如20Cr，40Cr，38CrMoAl，20CrMnTiA等。
齒輪的毛坯決定于齒輪的材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸規(guī)格、使用條件及生產(chǎn)批量等因素，常用的有棒料、鍛造毛坯、鑄鋼或鑄鐵毛坯等。
二、直齒圓柱齒輪的主要技術(shù)要求，
1．齒輪精度和齒側(cè)間隙
GBl0095《漸開線圓柱齒輪精度》對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)。其中，1～2級(jí)為超精密等級(jí)；3—5級(jí)為高精度等級(jí)；6～8級(jí)為中等精度等級(jí)；9～12級(jí)為低精度等級(jí)。用切齒工藝方法加工、機(jī)械中普遍應(yīng)用的等級(jí)為7級(jí)。按照齒輪各項(xiàng)誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，齒輪的各項(xiàng)公差和極限偏差分為三個(gè)公差組(表13—4)。根據(jù)齒輪使用要求不同，各公差組可以選用不同的精度等級(jí)。
齒輪副的側(cè)隙是指齒輪副嚙合時(shí)，兩非工作齒面沿法線方向的距離(即法向側(cè)隙)，側(cè)隙用以保證齒輪副的正常工作。加工齒輪時(shí)，用齒厚的極限偏差來控制和保證齒輪副側(cè)隙的大小。
2．齒輪基準(zhǔn)表面的精度
齒輪基準(zhǔn)表面的尺寸誤差和形狀位置誤差直接影響齒輪與齒輪副的精度。因此GBl0095附錄中對(duì)齒坯公差作了相應(yīng)規(guī)定。對(duì)于精度等級(jí)為6～8級(jí)的齒輪，帶孔齒輪基準(zhǔn)孔的尺寸公差和形狀公差為IT6-IT7，用作測(cè)量基準(zhǔn)的齒頂圓直徑公差為IT8；基準(zhǔn)面的徑向和端面圓跳動(dòng)公差，在11-22μm之間(分度圓直徑不大于400mm的中小齒輪)。
3．表面粗糙度
齒輪齒面及齒坯基準(zhǔn)面的表面粗糙度，對(duì)齒輪的壽命、傳動(dòng)中的噪聲有一定的影響。6～8級(jí)精度的齒輪，齒面表面粗糙度Ra值一般為0．8—3．2μm，基準(zhǔn)孔為0．8—1．6 μm，基準(zhǔn)軸頸為0．4—1．6μm，基準(zhǔn)端面為1．6～3．2μm，齒頂圓柱面為3．2μm。
三、直齒圓柱齒輪機(jī)械加工的主要工藝問題
1．定位基準(zhǔn)
齒輪加工定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)符合基準(zhǔn)重合的原則，盡可能與裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)一致，同時(shí)在齒輪加工的整個(gè)過程中(如滾、剃、珩齒等)應(yīng)選用同一定位基準(zhǔn)，以保持基準(zhǔn)統(tǒng)一。
帶孔齒輪或裝配式齒輪的齒圈，常使用專用心軸，以齒坯內(nèi)孔和端面作定位基準(zhǔn)。這種方法定位精度高，生產(chǎn)率也高，適用于成批生產(chǎn)。單件小批生產(chǎn)時(shí)，則常用外圓和端面作定位基準(zhǔn)，以省去心軸，但要求外圓對(duì)孔的徑向圓跳動(dòng)要小，這種方法生產(chǎn)率較低。
2．齒坯加工
齒坯加工主要包括帶孔齒輪的孔和端面
(1)齒坯孔加工的主要方案如下：
1)鉆孔一擴(kuò)孔一鉸孔一插鍵槽
2)鉆孔一擴(kuò)孔一拉鍵槽一磨孔
3)車孔或鏜孔一拉或插鍵槽—磨孔
(2)齒坯外圓和端面主要采用車削。大批、大量生產(chǎn)時(shí)，常采用高生產(chǎn)率機(jī)床加工齒坯，如多軸或多工位、多刀半自動(dòng)機(jī)床；單件、小批生產(chǎn)時(shí)，一般采用通用車床，但必須注意內(nèi)孔和基準(zhǔn)端面的精加工應(yīng)在一次安裝內(nèi)完成，并在基準(zhǔn)端面作標(biāo)記。
3．齒面切削方法的選擇
齒面切削方法的選擇主要取決于齒輪的精度等級(jí)、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件和熱處理要求。7～8級(jí)精度不淬硬的齒輪可用滾齒或插齒達(dá)到要求；6～7級(jí)精度不淬硬的齒輪可用滾齒一剃齒達(dá)到要求；6—7級(jí)精度淬硬的齒輪在生產(chǎn)批量較小時(shí)可采用滾齒一（或插齒)一齒面熱處理—磨齒的加工方案，生產(chǎn)批量大時(shí)可采用滾齒一剃齒一齒面熱處理一珩齒的加工方案。
4．圓柱齒輪的加工工藝過程
(1)只需調(diào)質(zhì)熱處理的齒輪
毛坯制造一毛坯熱處理(正火)一齒坯粗加工一調(diào)質(zhì)一齒坯精加工一齒面粗加工一齒面精加工。
(2)齒面須經(jīng)表面淬火的中碳結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼齒輪
毛坯制造一正火一齒坯粗加工一調(diào)質(zhì)一齒坯半精加工一齒面粗加工(半精加工)一齒面表面淬火一齒坯精加工一齒面精加工。
(3)齒面須經(jīng)滲碳或滲氮的齒輪
毛坯制造一正火一齒坯粗加工一正火或調(diào)質(zhì)一齒坯半精加工一齒面粗加工一齒面半精加工一滲碳淬火或滲氮一齒坯精加工一齒面精加工。
以飛機(jī)等高轉(zhuǎn)速高功率的汽輪機(jī)內(nèi)的齒輪制造為例；
1. 零件分析：
該齒輪為模數(shù)m=3．5mm，齒數(shù)z=63，齒形角α=20 ordm;的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。由于是飛機(jī)汽輪機(jī)中的齒輪，所以其加工精度要求高；
由于汽輪機(jī)中的齒輪要求齒面要硬，齒心要韌，所以選擇鍛造毛坯；采用40Cr
(1)主要技術(shù)要求
1)精度等級(jí)設(shè)第I公差組為6級(jí)精度，檢測(cè)項(xiàng)目齒距累積誤差ΔFp;第Ⅱ公差組為5級(jí)精度，檢測(cè)項(xiàng)目齒形誤差Δff和基節(jié)偏差Δfpb，；第Ⅲ公差組為5級(jí)精度，檢測(cè)項(xiàng)目齒向誤差ΔFβ；用測(cè)公法線長(zhǎng)度的方法測(cè)齒厚偏差Wk；齒厚上偏差代號(hào)M，齒厚下偏差代號(hào)P； (精度等級(jí)表示中，齒厚極限偏差用以控制側(cè)隙，本例用代號(hào)MP表示)。
2)齒坯基準(zhǔn)面精度基準(zhǔn)內(nèi)孔為精度IT6；兩端面對(duì)內(nèi)孔軸線的端面圓跳動(dòng)業(yè)有要求；3)表面粗糙度Ra值基準(zhǔn)孔為0．8μm，兩端面為1．6μm，齒面為0．8μm，齒頂圓柱面為3．2μm。
(2)毛坯選擇采用鍛造毛坯以改善材料的力學(xué)性能。小批生產(chǎn)時(shí)采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。
(3)主要表面加工方法的選擇該齒輪精度等級(jí)較高，各主要表面精加工的方法如下；
基準(zhǔn)孔：磨削
端面：磨削
齒面：滾齒一表面淬火—磨齒
加工飛機(jī)汽輪機(jī)圓柱齒輪的一般過程：
工藝流程卡產(chǎn)品型號(hào)零部件圖號(hào)文件編號(hào)
產(chǎn)品名稱齒輪零部件名稱共頁 第頁
序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備數(shù)量量具工時(shí)定額備注
1下料鋸床1
2粗車端面、內(nèi)孔及倒角立車 1
3毛坯檢驗(yàn)無損探傷儀
4粗車止口、外圓倒角及端面車床 1
5熱處理（調(diào)質(zhì)）箱式爐
6精車內(nèi)孔和端面 車床 1
7鉆孔 立鉆
8磨大端面 平面磨床
9擴(kuò)孔 鉆床
10拉鍵槽拉床
11中間檢驗(yàn) 卡尺和角度尺
12打廠標(biāo) 鉗工臺(tái)
13粗滾齒 滾齒機(jī)
14精滾齒 滾齒機(jī)
15齒端加工銑床
16清洗 清洗機(jī)
17中間檢驗(yàn)
18熱處理 （表面淬火） 箱式爐
19精磨內(nèi)孔 內(nèi)圓磨床
20清洗 清洗機(jī)
21中間檢驗(yàn)
22配對(duì) 檢驗(yàn)機(jī)
23磨研齒 磨齒機(jī)
24清洗 清洗機(jī)
25配對(duì) 檢驗(yàn)機(jī)
26寫配對(duì)號(hào)
27清洗 清洗機(jī)
28最終檢驗(yàn)
設(shè)計(jì)校對(duì)審核批準(zhǔn)
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。
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。
齒端加工:
a)倒圓b)倒尖c)倒棱
圖1 齒端加工
齒輪的齒端加工方式有：倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺四種方式。經(jīng)倒圓、倒尖、倒棱后的齒輪(圖1)。沿軸向移動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。齒端倒圓應(yīng)用最多，圖2是表示用指狀銑刀倒圓的原理圖。倒圓時(shí)，齒輪慢速旋轉(zhuǎn)，指狀銑刀在高速度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿齒輪軸向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。齒輪每轉(zhuǎn)過一齒，銑刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，兩者在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中即完成齒端倒圓。同時(shí)由齒輪的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)分齒，生產(chǎn)率較高。齒端加工應(yīng)安排在齒形淬火之前進(jìn)行。
圖2 齒端倒圓
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。
齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。
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。
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，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。
陜西華威科技股份有限公司，是從事鍛壓高新技術(shù)的研究與開發(fā)、機(jī)械制造、金屬材料的生產(chǎn)、銷售與外貿(mào)，集科工貿(mào)于一體的現(xiàn)代化高端裝備制造公司，是中國鍛壓協(xié)會(huì)理事單位，西安鑄鍛協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)單位，陜西省企業(yè)家協(xié)會(huì)常務(wù)理事單位，陜西省河北商會(huì)執(zhí)行會(huì)長(zhǎng)單位，陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)單位。2005-2007年連續(xù)三年被西安市工商局授予“守合同重信用”單位。2007年3月被評(píng)為“陜西裝備制造業(yè)30強(qiáng)”，同年9月又被評(píng)為“中國鍛造產(chǎn)業(yè)50強(qiáng)”。對(duì)于陜西鍛造，陜西鍛壓，陜西鍛件，陜西自由鍛，西部鍛造，西部鍛壓，西部鍛件，西部自由鍛，電機(jī)軸，模具鋼，曲軸。都有著特有的手藝。2009年被評(píng)為“陜西制造業(yè)十大重點(diǎn)推廣品牌”， 2012年被評(píng)為“陜西省十大最具誠信企業(yè)”，2013年被評(píng)為“陜西省AAA級(jí)信譽(yù)單位”。2014年11月，“金華威”商標(biāo)被陜西省和西安市工商局評(píng)定為“陜西省著名商標(biāo)”和“西安市著名商標(biāo)”。2015年1月，被陜西省科技廳認(rèn)定為“陜西省民營(yíng)科技企業(yè)”和“西安市民營(yíng)科技企業(yè)”。7月，被西安市安監(jiān)局評(píng)定為“安全標(biāo)準(zhǔn)化三級(jí)企業(yè)”，8月，被陜西省科技廳、財(cái)政廳、國稅局和地稅局認(rèn)定為“高新技術(shù)企業(yè)”。
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