齿轮加工专项方案及问题应对方法.doc

齿轮加工方案及技术方法
    齿轮做为常见机械元件，一向广泛被利用在机械传动装置中，小至钟表用齿轮，大至船舶涡轮机用大型齿轮，全部能经过选配齿数组合，取得任意且正确传动比。它功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动正确、使用寿命长、结构尺寸小等特点已成为很多机械产品不可缺乏传动部件，也是机器中所占比重最大传动形式。
    现以带有内花键定位盘状齿轮为例，该齿轮材料为20CrMoTi，渗碳层1.8-2.2mm，齿面硬度为HRC58-62。
   齿轮制造工艺方案，依据不一样类型齿廓形状、齿面硬度结构形式、精度和生产条件来确定。通常来说包含：毛坯准备、齿坯处理、齿坯粗加工、齿轮热处理、齿轮精加工5个阶段，在确定具体加工工艺内容时，着重考虑确定两项精度：
   1、是齿轮各部分对中心轴线形状精度。
   2、消除经热处理渗碳淬火后热变形对齿轮精度影响。在确定工艺基按时，首先应该选定内花键大径尺寸为加工工艺基准，这是因为内花键加工，全部是花键拉刀拉制而成，而拉刀外径尺寸精度比较高，拉出花键大径尺寸比较稳定和可靠，完全能够作为齿坯加工工艺基准，不管是矩形花键孔或是渐开线花键孔全部是一样。实际具体加工工艺为：
   ●毛  坯   铸造成形
   ●热处理   正火处理
   ●粗  车   1、内孔尺寸通常设计为装配基准，在设定内孔粗车尺寸时通常是按花键拉刀前导向尺寸确定，比图纸设计尺寸减小0.5-0.6mm，做为热处理后精磨余量。          2、选择拉床定位端面时应尽可能选择大端面，而且要求同内孔一次装夹车成，确保其垂直精度。          3、齿坯其它部分可在粗车加工时留有一定精车余量。
   ●拉花键   拉内花键用大端面和内孔定位拉制
   ●精  车   1、选择内花键大径尺寸D定位。          
              2、用车工专用“花键微锥芯轴一次定位加工”在工件调头加工时，可随芯轴一起整体调头加工完成后，再拆卸工件。花键心轴以下图：车工用微锥花键芯轴，实际上是一个圆柱微锥芯轴，因为在设计芯轴时，已把花键键宽和小径尺寸减小了0.5-0.7mm（渐开线花键齿厚减小0.5）使花键芯轴完全靠外径和微锥来定位锁紧齿坯，这么关键是为了排除多点接触对精度干涉
    ●滚齿    滚齿定位仍使用花键大径和大端面为工艺基准齿厚为粗切加工，磨削余量可按下表选择磨削余量：
齿轮精 度
被    磨     削     齿     轮     直     径
80以下
80-120
120-200
200-320
320-500
≤2.5
0.10-0.18
0.18-0.22
0.19-0.28
0.25-0.35
—
2.5-5
0.15-0.24
0.22-0.30
0.28-0.38
0.35-0.50
0.45-0.60
5-10
—
0.30-0.44
0.38-0.34
0.50-0.66
0.60-0.85
    ●倒  角   齿廓倒角，通常是指齿高两端和沿齿长齿顶2×45Ｏ倒钝。
    ●热处理    按热处理工艺渗碳淬火。
    ●磨  削  1、因为齿轮在渗碳淬火热处理过程中会产生热变形，变形量大小不一，变形位置通常在孔收缩或涨大和盘状翘曲变形。 2、为了消除热变形，对齿轮各部加工影响可按下列方法消除： a、仍以内花键大径为定位基准，上花键芯轴，对齿轮外径和大端面一次装夹后，磨光，（磨去，便是变形量）因为这是微量磨削，通常是不会造成尺寸改变，这么能够在工艺上确保两个精度，即齿节圆对内花键同轴度和齿端面对内花键垂直度。b、在内圆磨床上，将齿轮大外圆和大端面跳动同时校正在0.03mm以内，把花键内孔磨成。 c、在以内孔和大端面定位磨齿面为成品尺寸。以上三步做法关键为了确保齿轮各部位对内花键形位精度，避免因为热处理变形而造成内花键大径和小径偏心，而影响装配。
二、滚齿误差产生原因消除方法
   在齿轮整个工艺规程中，滚齿是常常产生误差步骤，滚齿常常产生问题及原因关键有：
   齿圈径向圆跳动超差。因为齿坯几何偏心和安装偏心；用顶尖装夹定位时，顶尖和机床中心偏心。经过提升齿坯基准面精度，提升夹具定位面精度，提升调整水平，更换或重新装调顶尖等方法处理。
   公法线长度变动超差。因为机床分度蜗杆副制造及安装误差造成运动偏心；机床工作台定心锥形导轨副间隙过大，造成工作台运动中心线不稳定；滚刀主轴系统轴向圆跳动过大或平面轴承咬坏。经过提升分度蜗杆副制造精度和安装精度，提升工作台锥形导轨副配合精度，提升滚刀主轴系统轴向精度，更换咬坏平面轴等方法处理。
   齿距偏差超差。滚刀轴向和径向圆跳动过大；分度蜗杆和分度蜗轮齿距误差；齿坯安装偏心。经过提升滚刀安装精度，修复或更换分度蜗杆副，消除齿坯安装误差等方法处理。
   齿顶部变肥，左右齿廓对称。滚刀铲磨时齿形角度小或刃磨产生较大正前角，使齿形角变小。经过更换滚刀或重磨齿形角及前刃面方法处理。
   齿顶部变瘦，左右齿廓对称。滚刀铲磨时齿形角变大或刃磨时产生较大负前角，使齿形角变大。经过更换滚刀或重磨齿形角及前刀面方法处理。
   齿形不对称。滚刀安装对中不好，刀架回转角误差大，滚刀前刀面有导程误差。经过确保滚刀安装精度，提升滚刀刃磨精度，控制前刀面导程误差，微调滚刀回转角方法处理。
   齿面出棱。滚刀制造或刃磨时容屑槽等分误差。经过重磨滚刀达成等分要求方法处理。
   齿形周期性误差。滚刀安装后，径向或端圆跳动大，机床工作台回转不均匀，分齿交换齿轮安装偏心或齿面有磕碰，刀架滑板松动，齿坯装夹不合理，产生振动。经过控制滚刀安装精度，检验、调整分度蜗杆副传动精度，重新调整分齿交换齿轮、滑板和齿坯方法处理。
   齿向误差超差。垂直进给导轨和工作台轴线平行度误差或歪斜,、下顶针不一样轴，下顶针轴线和工作台回转轴线同轴度差；夹具和齿坯制造、安装、调整精度低；分齿、差动交换齿轮误差大；齿坯或夹具刚性差，夹紧后变形。经过提升夹具、齿坯制造和调整精度，重新计算分齿及差动交换齿轮，修正误差，改善齿还或夹具设计，正确夹紧方法处理。
   撕裂。齿坯材质不均匀；齿坯热处理方法不妥；滚刀用钝，不锋利；切削用量选择不妥，冷却不良。经过控制齿坯材料质量，采取正火处理45钢、40cr钢、18CrMnTi，滚刀移位或更换新刀，正确选择切削用量，选择润滑性能良好切削液，充足冷却方法处理。  
   啃齿。刀架立柱导轨太松或太紧；油压不稳定；刀架斜轮啮合间隙大。经过调整立柱导轨塞铁松紧，保持油路通畅，油压稳定，刀架斜齿轮若磨损，应更换。
   振纹。机床内部某传动步骤间隙过大；工件和刀具装夹刚性不够；切削用量选择过大；后托架安装后，间隙大。               
   经过修理或调整机床，提升刀装夹刚性，缩小支承间距离，加大轴径，提升工件刚性，尽可能加大支承面，正确选择切削用量，正确安装后托架方法处理。