齿轮加工

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齿轮加工范文第1篇

关键词：齿轮范成；教具；实验

Teaching aid for gear generating

Chen Tao， Zhang Bingbing

Hunan University， Changsha， 410082， China

Abstract： According to the issues that the students feel more abstract to the formation process of involute tooth profile during the teaching process， design and manufacture a teaching aid for gear generating. The teaching aid used wax gear preparation by gear hobbing machining， can realize the processing of involute spur gear and X-gears. It is used for gear generating demonstration teaching and experiment.

Key words： gear generating； teaching aid； experiment

齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构，是机械基础课程教学的重点和难点。特别是在讲授范成法加工齿轮的轮廓时，学生感觉比较抽象，因而，有必要通过实验教学增加感性认识和进行原理验证。传统的实验教学方法是利用齿轮范成仪模拟齿条刀具加工齿轮的过程验证齿廓范成原理[1]，也有的教师采用计算机仿真实现渐开线齿轮范成的动态虚拟实验[2-3]。这些方法都基于模拟和虚拟手段，不直观。为此，笔者设计了一种齿轮范成加工教具，把只有在工厂才能看到的齿轮加工过程搬到课堂上，让学生参与加工过程，不仅加深了学生对齿轮范成原理的理解和认识，还可寓教于乐。

1 渐开线齿轮范成加工原理

范成法是根据一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓互为共轭曲线的原理加工的。目前常用的方法有插齿、滚齿、剃齿、磨齿等。机械基础课程中主要介绍了插齿和滚齿方法。

范成法加工齿廓一般需要范成运动、切削运动、进给运动等多个运动过程。采用插齿法加工时，插刀沿轮坯轴线方向做往复切削运动，同时，插刀与轮坯之间还要做范成运动，为了避免插刀向上退刀时擦伤已切出的齿面，轮坯还需做微量的让刀运动，其切削是不连续的，不利于生产效率的提高。用滚齿法切制齿廓时（如图1所示），滚刀的切削运动和范成运动由滚刀刀刃的螺旋运动替代。相较于插齿法，滚齿法加工更连续，效率更高，目前工业上更多地采用滚齿法加工齿轮[4]。采用滚齿法加工齿廓不需要做让刀运动，因而其机构传动链更为简单。作为用于实验教学的齿轮加工教具，采用滚齿法进行设计既能简化结构，又易于制造。

图1 滚齿加工示意图

2 齿轮范成加工教具传动链的设计

2.1 范成运动传动链的设计

加工渐开线齿轮齿廓的范成运动是由工件的旋转运动和滚刀的旋转运动合成的复合运动，两旋转主轴呈交错分布，类似蜗轮蜗杆的传动。滚刀好比蜗杆，而工件就像是蜗轮。所以，在范成运动传动链中，采用蜗轮蜗杆传动，使其结构紧凑，满足教具小巧、便捷的要求。由于滚刀和工件要实现定比传动，在工件固定的情况下，滚刀还要有轴向进给和径向进给运动，即传动中心距在传动过程总会有一定的变化，而滚刀在安装时要有一定的安装角，所以采用链传动加张紧轮来进行传动和调整。如图2所示，主动力由蜗杆输入，通过蜗轮1和链轮的传动，将动力传到工件与滚刀上。

图2 机构传动链

2.2 进给运动传动链的设计

滚刀的轴向进给采用丝杆螺母传动，丝杆固定，滚刀与螺母固连以实现轴向进给。轴向进给的速度较慢，如果通过齿轮传动减速，需要加入两级以上的齿轮，势必耗费机构空间，增加机构的复杂性。所以，笔者采用蜗轮蜗杆的传动方式减速。如图2所示，直接使用范成运动传动链的主动力源――蜗杆，由蜗杆带动蜗轮2实现减速，再由蜗轮2带动丝杆运动。通过采用一个蜗杆带两个蜗轮的方式实现两个传动链的传递，简化了传动机构，节省了空间。

滚刀的径向进给运动是指滚刀向齿轮坯中心的移动，以保证切出全部齿高。通过改变滚刀径向进给的位置，还可加工出正、负变位齿轮。径向进给运动采用丝杆螺母传动，通过手轮单独驱动丝杆。滚刀的径向进给运动到达所要加工齿坯的既定位置时，进给运动便停止，而范成运动和轴向进给运动仍然在进行，直到加工完整个齿坯。采用单独驱动滚刀的径向进给不会影响齿轮坯的加工，却能大大简化机构。

3 齿轮范成加工教具结构设计

3.1 齿轮范成加工教具材料的选用

齿轮范成加工教具采用手动加工方式，切削速度随机可调，便于教师讲授范成原理，也利于学生仔细观察齿轮的范成加工过程。所以，待加工齿坯选择蜡制材料更易于加工。为满足教具使用的灵巧与便捷，教具不宜过大过重，应选择轻质的材料。对于传动件，可采用铝合金材料，既轻质又便于加工；对于支撑件，采用工程塑料不仅可以满足设计要求，而且价格低廉。

3.2 主传动结构设计

如图2传动链所示，主传动由蜗杆作为动力输入，该蜗杆还将带动两个蜗轮进行传动。将蜗杆与蜗轮封闭放置于箱体内，而将滚刀与齿轮坯置于箱体上方，以便隔绝加工时产生的蜡屑，保证蜗杆蜗轮的顺畅运行。

齿轮坯与蜗轮1同轴相连，实现同步转动。蜗杆与链轮1同轴相连，链轮2与滚刀轴同轴相连，蜗杆通过滚子链将动力传递到滚刀轴，并通过图3所示张紧机构使滚刀在进给运动中滚子链一直处于张紧状态，有效传递动力。

图3 张紧机构图

3.3 进给运动结构设计

滚刀的轴向进给运动通过丝杆螺母机构实现。丝杆固定安装在蜗轮2内孔中，螺母与滚刀托板固联，当蜗轮2带动丝杆旋转，滚刀托板则随着螺母沿丝杆运动，从而带动滚刀架实现轴向进给运动（如图4所示）。滚刀托板侧面开槽，以立柱为导轨进行轴向进给运动。

图4 进给运动三维建模图

滚刀架下端开有燕尾槽与滚刀托板燕尾导轨相连，以克服因滚刀架前端过重而产生的颠覆力矩，并通过小螺杆旋转推动滚刀架前后移动，实现滚刀的径向进给运动。小螺杆的旋转运动通过手轮手动实现（如图4所示）。为避免滚刀架在移动过程中与丝杆发生干涉，滚刀架在丝杆接触部位采用中空腰形槽。图5为齿轮范成加工教具实物图。

图5 齿轮范成加工教具实物图

4 主要技术参数

外形尺寸：500 mm×400 mm×320 mm

总重量：18 kg

滚刀参数：单头，m=2.5 mm，α=20°，h*a=1，c*=0.25，γ=2.5°

待加工齿轮参数：m=2.5 mm，α=20°，Z=38～58，da=100～150 mm，毛坯为蜡制

切削速度：手动可调

5 结束语

该齿轮范成加工教具结构简单，小巧便捷，极具实用性和趣味性。齿坯使用蜡质材料，能够进行齿轮的现场加工，可用于范成法加工齿轮的演示教学和学生实验。该教具采用手动加工，实验者可以根据需要，放慢滚齿速度，以便清晰地观察范成法加工渐开线齿廓的成形过程，改善了以往主要通过教师口头讲解和图片展示的教学方式，取得了理想的教学效果。

参考文献

[1] 杨昂岳，毛笠泓，夏宏玉.实用机械原理与机械设计实验技术[M].长沙：国防科技大学出版社，2009.

[2] 穆立茂，黄海英，王克印.基于CAXA电子图板的齿轮范成虚拟实验[J].实验技术与管理，2011，28（1）：77-79.

齿轮加工范文第2篇

关键词：鼓形齿；靠模法；齿轮加工；老旧设备改造

引言

经过试验研究证明，齿轮由于无法避免在制造和安装时产生的偏差，受载变形，实际啮合过程中产生振动和偏载等诸多因数的影响，如果仅考虑提高制造和安装精度必然会增加生产成本，无法从根本上解决问题，而鼓形齿恰恰有效地解决了上述产生的偏差受载变形等实际问题。鼓形齿是机械零件中重要的基础件，在相同的模数、齿数、齿宽下鼓形齿比直齿轮的允许角位移提高50%；避免了在角位移条件下直齿轮凌边挤压和应力集中的问题；与直齿轮比较鼓形齿的承载能力平均提高15%～20%。

鼓形齿的常见加工方法为自动进给法，此方法需要在数控箱上输入鼓形齿的仿形程序达到加工的目的。鼓形齿曾经是我公司的常规产品，由于数控滚齿机使用年限太久、设备老化、数控箱损坏。数控滚齿机不能正常满足鼓形齿的工艺要求，机床维修、更新费用太大，通过小组的研发，用普通滚齿机床（1.25米）YN31125通过设计靠模板，使用靠模法手动进给的方式加工鼓形齿，来代替数控滚齿机床达到鼓形齿的工艺加工要求。靠模法是手动进给法的一种，适用于单件小批量加工鼓形齿的方法，其精度达到数控滚齿机的加工精度。

1 靠模法加工鼓形齿

（1）通过鼓形齿参数设计靠模板。

在加工前，将靠模板固定在刀架滑板上，百分表固定在工作台滑座上。

（2）粗滚齿：先按图纸要求的齿厚尺寸径向留量粗加工成直齿槽。

（3）定中心：第二刀半精加工，当滚刀沿竖直方向向下运动时，到达齿宽中心时，将百分表的表头压在靠模板中心O点，百分表大盘读数为0，小盘读数6，继续向下加工。

（4）精加工：滚刀垂直进刀，当滚刀中心下移和齿宽上界线重合时，百分表应压在靠模板的A点上，然后径向进刀，使百分表大盘读数为6，小盘读数为Gr。然后垂直方向滚切，在表头从靠模板上A点到O点的滚切过程中，通过手动向退刀保持百分表大盘读数在（Gr-0.01，Gr+0.01），其中Gr是半精加工的留量。

（5）当滚刀继续下移，百分表表头至模板中点O时，手动方向改为正向进刀，也须始终保持百分表大盘读数在（Gr-0.01，Gr+0.01），直至百分表头移至滚切过程完成，其中Gr是半精加工的留量。

2 结束语

采用上述方法对使用靠模板加工的鼓形齿进行检验，各项性能指标均能完全满足设计要求，鼓形齿运行平稳可靠，降低加工成本，缩短了产品的生产周期，提高了生产效率。证明了通过靠模法手动进给加工鼓形齿方法的可行性，为鼓形齿在特定设备情况加工的条件下提供了一种新的加工方法。现已广泛应用在类似的产品中，此方法已纳入到工艺文件中，已在厂际间广泛推广。

参考文献

齿轮加工范文第3篇

【关键词】大齿 加工工艺 三车两铣齿

1 引言

矿用磨机大齿轮是矿用磨机的关键传动部件，主要是电动机带动小齿轮转动，而后小齿轮带动装在筒体上的大齿轮转动，从而使磨机进行转动。大齿轮与端盖、筒体把合，大齿轮的加工精度尤其重要，大齿轮精度的高低直接决定着磨机的工作性能、承载能力及使用寿命。我公司加工矿用磨机的大齿轮一般采取三车两铣齿的加工方法，经过长期的实践证明，这种方法是很合理也是很有参考价值的一种加工工艺。

2 大齿轮机加工工艺流程

毛坯--划线--粗铣结合面--钻结合面螺栓孔（留余量并用工艺螺栓把合在一起）--粗车（如有缺陷可在技术要求范围内补焊）--加工面UT（加工面超声波探伤）--拆开--调质处理--半精铣结合--把合--半精车--拆开--精铣结合面--扩螺栓孔到图纸尺寸--钻铰定位销孔--把合--粗铣齿（松压板和螺栓）--精车--精铣齿（磨齿）--齿部表面PT（齿面渗透探伤）--拆开--加防变形保护工装。

3 大齿轮机加工工序

3.1 半齿轮加工工序

（1）按铸造工艺铸坯；（2）划线工序：按毛坯的均匀性划结合面的加工线（注意：要控制轮缘厚度，保证两个或者四个半齿轮一致）；（3）铣工序：工件一端面上铣床，按线校正，粗铣结合面，均留余量4mm；（4）划线工序：划一件半齿轮结合面上把合孔加工线；（5）镗工序：工件一端上镗床，结合面找正，按已划好线的半齿轮结合面上把合孔均按小于孔径10mm的孔镗出并背面锪平；（6）钻工序：按已钻好孔的一件半齿轮号划另一件半齿轮结合面上把合孔均按小于孔径10mm钻出并背面锪平；（7）钳工序：1）将两件或四件半齿轮沿结合面贴合对正，用工艺螺栓和螺母把合在一起，并对结合缝隙不加工处采用点焊加牢；2）使结合缝隙通过中心划外圆和两端面的加工线。在将两个或四个半齿轮组合到一起时，组对好后再加工内外圆及各端面，这是车削工件最重要的工序之一，为保证车削过程中及加工完成后工件不变形，各部位尺寸、形状、位置精度均须达到图纸要求。

3.2 大齿轮加工工序

（1）粗车：a.上车床按线找正，粗车外圆、内孔、止口及端面露出金属光泽即可，保证单边余量不少于10mm（如有缺陷可在技术要求范围内补焊）；b.倒转找正，粗车外圆、内孔、止口及端面露出金属光泽即可，保证单边余量不少于10mm（如有缺陷可在技术要求范围内补焊）。（2）钳工序：1）将工件拆开；2）对工件进行时效处理3-5天，其目的是消除工件粗加工之后的应力；（3）焊工序：焊拉筋防止热处理变形，拉筋尺寸和材料与原拉筋保持一致，焊接时双面打坡口；（4）调质：对工件进行调质处理；（5）钳工序：割除拉筋并划结合面加工线；（6）铣工序：工件上铣床，按线找正，铣结合面留余量2mm；（7）钳工序：将两个或四个半齿轮对正，把合在一起，并在不加工处点焊牢固；（8）车工序：1）工件一端面上车床，外圆和端面找正，夹紧力不必过大，以防变形，半精车外圆、内孔及止口，单边余量5mm，直径10mm，半精车端面留余量2mm，粗糙度Ra 6.3，R圆弧不车，并在端面分度圆处车出一圈0.5mm的V型圆线；2）倒转工件，外圆找正，半精车端面和止口，端面留2mm余量，止口每面留余量5mm，直径10mm，粗糙度Ra 6.3，R圆弧不车；（9）钳工序：1）将大齿轮拆开，振动时效；2）自然时效3-5天；3）划一件半齿轮的锥销孔的加工线；（10）镗工序：1）方箱上镗床，在两端结合面上分别用百分表在水平和垂直方箱上找正，扩镗一件半齿轮结合面上把合孔及锥销孔均按小于孔径1mm镗出背面锪平；2）精铣两件或四件半齿轮的结合面，铣平为止。（检查变形量，如超过1mm，经技术员同意后再精铣，铣平为止）；（11）钳工序：按已经钻好孔的一件半齿轮号划另一件半齿轮结合面上四个锥销孔的加工线；（12）镗工序：1）方箱上镗床，在两端结合面上分别用百分表在水平和垂直方箱上找正，扩镗一件半齿轮结合面上把合孔及锥销孔均按小于孔径1mm镗出背面锪平；2）精铣两件或四件半齿轮的结合面，铣平为止。（检查变形量，如超过1mm，经技术员同意后再精铣，铣平为止）；（13）钳工序：1）将两件或四件半齿轮各把合孔和销孔周围的毛刺清理干净，然后沿结合面贴合对正并把合在一起：2）同铰锥销孔后装入锥销和螺母，塞尺检查结合缝隙达图纸技术要求；3）结合缝隙不加工处采用点焊加牢；（14）车工序：工件上车床，按外圆和端面严格找正，精车外圆、内孔、止口、端面及环型槽并倒角达图要求，并在端面上于有孔处的中心圆上车出一圈0.2mm的V型圆线；（15）铣工序：1）以内孔端面处0.2mm的V型圆线的端面为基准面上铣床，按图纸要求的形位公差找正，从结合面处对刀，粗铣齿，松开工作台上的全部压板和把合面的全部螺栓消除应力；2）半精铣齿，单边留余量1mm；3）检验有无缺陷，如有缺陷及时修补；4）研磨把合面；5）精铣各齿达图要求；（16）钳工序：1）齿形加工完成后，划各孔及螺孔，但对于铰制孔按图纸要求应与筒体法兰配钻，因此预钻成小孔，待与筒体装配在一起后同镗孔达图纸要求；2）与相关件配钻的孔达图纸要求；（17）最后将大齿轮分开，上好拉紧装置，以便运输。

4 结语

在制定大型铸钢件机加工工艺时，特别是大齿轮这种工件的机加工工艺时，必须围绕着工件的基准面来确定加工工序过程，同时要考虑工件在加工过程中发生的变形情况，因此要增加工件加工时的装卡次数；对于铣齿量较大时，还应该考虑在铣齿前粗铣齿槽，这样有利于减少机床负荷，提高机床寿命。

参考文献：

[1] 王选逵 主编.ISBN.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2007.

[2] 孟少农 主编.机械加工工艺说手册[M].机械工业出版社，1991.

齿轮加工范文第4篇

关键词：硬齿面；齿轮轴；滚齿

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.018

1 概述

硬齿面滚齿革新了硬齿面精加工工艺，采用硬质合金滚刀覆涂后滚削齿面，相对磨齿有较高的效率，目前在国内外都有应用。主要用于齿轮热后精加工和热后磨齿前半精加工，是修整热处理变形，提高精度的有效方法。对精度高于6级且产量很大的零件，该工艺代替粗磨，切除轮齿的热处理变形，预留很少和均匀的精磨齿余量，提高了磨齿质量，缩短了磨齿时间。为普通精度淬硬齿轮，在高端滚齿机上利用硬质合金滚刀精滚齿面及拖拉机变速箱齿轮及末端传动系零件齿面加工创新提供工艺保障。

2 工件结构与技术要求

图1 所示为拖拉机末端传动系零件太阳轮轴，模数m=4mm，材料为20CrMnMo，渗碳淬火，硬化层深1.0～1.3，齿面硬度58HRC～62HRC。G处齿轮精度等级GB7级，齿形公差ff=0.014，齿向公差Fβ=0.016，粗糙度Ra0.8，要求与F处花键同轴度Φ0.04。

3 加工方案设计与验证

（1）对设备的要求。由于热后工件齿面硬度高，加工时刀具与工件有较大冲击力和切削热，要求机床有很好的刚性及充分的冷却。零件热后硬滚属于精加工，要求机床有稳定的、较高的传动精度。热后滚齿要求滚刀齿与工件齿槽对准后高效切削，要求机床带自动寻齿对齿功能。本零件采用进口六轴四联动数控机床，并带有自动寻齿对齿装置，为硬滚工艺的实施提供了设备条件。

（2）定位、加紧方案的选择与夹具设计。方案：工件热前所有制齿加工基准统一为左端B4中心孔与右端内孔30°外倒角，为保证热前热后基准统一，仍选用与热前相同的基准，保证了F、G齿的同轴度要求。加紧方案：采用拉杆胀套方式胀紧端头内孔，利用机床自动拉紧机构实现快速加紧工件。

（3）硬滚刀具的设计[1]。目前，世界各国刀具厂家所设计的硬质合金滚刀，其结构主要有3种：整体式、机夹式、焊接式。整体式硬质合金滚刀刀齿和刀体用一整块硬质合金加工而成，其优点是刚性强，机械加工省时，可做到较高精度，目前技术可做到模数m=5mm以下，但损耗昂贵的硬质合金较多，成本高；机夹式硬质合金刀片用螺钉压至工具钢刀体上，机夹式结构比较复杂，夹紧可靠性也较差，适合大模数齿轮加工，但是在加工大模数淬硬齿轮时，齿面的挤压力较大，且交变作用显著，因此对刀片的夹紧要求较高；焊接式硬质合金滚刀刀片焊接至工具钢刀体上，其优点是结构简单，联接强度高，而且硬质合金刀片烧结容易，材料节省，应用较广泛。但由于焊接应力引起的裂纹一直是产品质量不稳定的因素，因此需要较高的焊接技术；并且此种滚刀实际加工中无法达到理想的切削速度。

相比而言，整体式硬质合金滚刀其刚性强，精度高，覆涂后可达到较高的切削速度，更适合此零件的加工，所以选用进口整体式硬质合金滚刀。由于零件硬度高，而硬质合金材料的冲击韧性较差，因此，在硬齿面滚齿时，极易产生崩刃，崩刃是硬质合金滚刀要解决的主要问题。从理论上分析，随着硬质合金滚刀负前角的增大，滚刀侧刀刃倾角增大，使滚刀刀齿平稳地切入金属层，从而减小了冲击，保护硬质合金刀齿不致崩刃，耐用度明显提高。为此，设计滚刀时，采用大负前角的特殊形式，并覆涂TiN、TiALN和碳复合纳米材料，使滚刀的耐用度大幅度提高。由于此零件热后硬度58HRC～62HRC，结合刀具结构，采用厂家推荐的-20°前角。

（4）加工余量及切削参数的选择[2]。a.切削余量。一般情况下，齿厚单面切削余量不超过0.2～0.25mm，否则将增大滚刀轴向切削分力和加快刀具磨损，降低硬滚精度。硬齿面滚齿零件在软齿面滚齿时要用配套设计的滚刀（或配套磨前滚刀），根据热处理变形公法线一般预留0.15～0.30mm的热后滚削余量。热后硬滚时应避免滚偏造成两齿面余量不一致，导致刀具受力不均而崩齿；另外，齿底不应预留应热后滚削余量，避免滚刀刀尖滚削齿底而造成滚刀耐用度降低。

b.切削速度。当切削速度较低时，由于滚刀与零件摩擦刮削，造成硬质合金滚刀磨损较快，且齿面光洁度较差；随着切削速度的提高，硬质合金滚刀磨损逐渐减缓，光洁度也有所提高。实际加工表明，高效数控滚齿机利用涂层硬质合金滚刀可将切削速度提高至50～90m/min，齿面粗糙度可达Ra0.8。

c.走刀量。实际加工表明，轴向进给在齿面的痕迹在一定程度上D化为齿形误差，随着走刀量的增加，误差也相应增大。根据不同机床及不同零件精度，可取走刀量S=1.1mm/r～2.4 mm/r。

4 结论

经验证，最终确定公法线热后滚削余量为0.20mm，滚刀切削速度70m/min，走刀量1.4mm/r，加工精度可满足GB6级，齿面粗糙度Ra0.8，单件加工时间4.5min，效率是普通数控磨齿机的2～3倍。注意事项：（1）要考虑设备刚性和精度；（2）合理选用滚刀结构；（3）正确选择和规范切削参数，采用逆铣法加工。之外，还应选用与热后滚刀匹配的热前滚刀，并预留合适、均匀的切削余量，才能保证高质量、高效率。随着数控技术的广泛应用，齿轮加工也向高精度、高效率、高齿面硬度发展，新型高效硬滚刀具将会取得新的研究成果，必定会为硬齿面滚齿技术的推广应用打开新的大门。

参考文献：

[1]丁亚军.硬齿面滚齿工艺及滚刀的设计与使用[J].机电工程，1999（04）：62-63.

齿轮加工范文第5篇

齿轮的加工原理，常见的有两种，仿形加工和范成加工。

1、仿形加工。齿轮加工刀具切出齿轮的齿槽，刀具的截面形状是齿轮齿槽的形状。加工齿轮时，没有齿轮啮合运动，加工出来的齿轮精度低，一般精度在11级以下。

2、范成加工。齿轮加工刀具本身就是齿轮或齿条，齿轮滚刀可以认为是齿条，属于齿条类型刀具。加工时，齿轮刀具与被加工齿轮之间有齿轮啮合运动。齿轮刀具齿廓刀刃，运动包络出被加工齿轮的齿廓，是理想的渐开线，加工精度较高，常见的有滚齿、插齿、剃齿。

（来源：文章屋网 ）