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、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，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

Ⅰ

Ⅱ

齒號

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

7GK

7JL

齒向公差

0.017

0.017

公法線長度變動量

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

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

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

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。在這個階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對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。對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個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。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，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。在這個階段中首先應(yīng)對定位基準(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，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向跳動要小。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，沿軸向滑動時容易進(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，在齒輪傳動中易崩裂。

　　用銑刀進(jìn)行齒端倒圓，如圖9－19所示。倒圓時，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時沿圓弧作往復(fù)擺動（每加工一齒往復(fù)擺動一次）。加工完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進(jìn)加工下一個齒端。

　　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，對基準(zhǔn)孔必須給予修正。

　　對外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時要防止歪斜，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較小，對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

　　（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，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

655KM

齒形公差

0.007

跨齒數(shù)

7

　　（二）高精度齒輪加工工藝特點　

　　（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，它對基準(zhǔn)孔的跳動為0.014mm，這幾項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

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

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。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，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。