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渐开线齿轮的加工方法
渐开线齿轮是一种常用的齿轮类型，它具有齿轮传动效率高、噪音小、负载能力强等优点。
下面将介绍渐开线齿轮的加工方法，以帮助您更好地了解这种齿轮的制造过程。
1. 选择合适的刀具
加工渐开线齿轮需要使用专门的刀具，其中包括滚刀、半齿切削刀和全齿切削刀等。
这些刀具需要具备良好的切削性能和准确的切削几何形状，以确保齿轮加工精度和质量。
2. 确定加工参数
加工渐开线齿轮需要确定适当的加工参数，包括切削速度、进给量、切削深度和切削角度等。
这些参数需要根据齿轮材料、刀具类型和加工要求等因素进行合理选择，以确保加工过程中的稳定性和效率。
3. 进行切削加工
根据渐开线齿轮的设计图纸和加工参数，使用专门的刀具进行切削加工。
在加工过程中，需要注意刀具的切削角度和方向，以确保齿轮的齿形和齿距均匀精确。
同时，还需要定期检查和更换刀具，以保证加工质量和效率。
4. 进行修磨加工
在切削加工后，还需要对齿轮进行修磨加工，以进一步提高齿轮的精度和光洁度。
修磨加工需要使用专门的磨削工具，根据齿轮的要求进行合理选择。
在修磨过程中，需要注意磨削工具的使用和操作技巧，以避免对齿轮造成不必要的损伤。
以上就是渐开线齿轮的加工方法，需要注意的是，在加工过程中需要严格按照加工要求和标准进行操作，以确保齿轮的质量和性能。
圆柱齿轮的加工方法
【一、圆柱齿轮概述】
圆柱齿轮是一种常见的传动元件，广泛应用于各类机械设备中。
它主要由两个相互啮合的齿轮组成，其中一个齿轮的齿轴线与轴线垂直，另一个齿轮的齿轴线与轴线平行。
圆柱齿轮具有传动比稳定、承载能力高等特点。
【二、圆柱齿轮的加工方法】
1.铸造法：铸造法是将熔融的金属倒入齿轮模具中，待冷却凝固后得到齿轮成品。
这种方法生产效率较高，适用于大批量生产。
但齿轮的齿面粗糙度较大，精度较低，齿轮齿面易产生铸造缺陷。
2.锻造法：锻造法是将金属坯料通过锻造变形得到齿轮成品。
这种方法可以获得较高的齿轮精度，齿面粗糙度较小。
但锻造设备投入大，生产成本较高，不适合大批量生产。
3.切削加工法：切削加工法是通过机械切削得到齿轮成品。
这种方法可以获得较高的齿轮精度，齿面粗糙度较小。
切削加工法适用于中小批量生产和修配加工。
【三、加工方法比较与选择】
在选择圆柱齿轮的加工方法时，需综合考虑生产批量、齿轮精度要求、成本和生产周期等因素。
一般来说，大批量生产可选铸造法，中小批量生产可选切削加工法，对齿轮精度要求较高的场合可选锻造法。
【四、圆柱齿轮加工中的注意事项】
1.确保齿轮模具或刀具的精度，以提高齿轮的精度。
2.控制金属熔融温度和铸造过程，减少齿轮齿面的铸造缺陷。
3.合理选择切削参数，防止齿轮齿面磨损和毛刺。
4.严格检测齿轮的尺寸和齿面质量，确保齿轮传动性能。
圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。
为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。
齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类。
无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。
无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。
但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。
齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。
按其加工原理可分为成形法和展成法两种。
成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同，如图9-3所示。
用成形原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。
这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出9 ~10级精度的齿轮。
此外，加工过程中需作多次不连续分齿，生产率也很低。
因此，主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。
展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。
齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。
用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。
其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。
展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。
一、滚齿（一）滚齿的原理及工艺特点滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。
滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。
高精密无间隙齿轮（滚柱齿轮）及齿条加工方法目前技术缺陷目前常规的齿条面是为梯形，与之匹配的齿轮表面牙齿也是梯形，采用梯形的齿条和齿轮在传动过程中容易出现以下问题：1、传动过程中，齿轮和齿轮啮合时有反向间隙；2、由于间隙的存在影响了传动的精度；传动速度慢；噪音大。
为了提高传动精度，设计出了波浪形齿条用于替代梯形齿条，同时将与之配套的齿轮牙齿也修改成波浪形，但是由于齿轮为一整体钢件，在齿轮与齿条的啮合传动过程中易出现偏心抖动，影响了传动进度，不能做到无缝隙传动；再则由于齿轮和齿条在传动过程中处于抖动状态，使用噪声大。
另外，由于齿条上表面波浪形的锯齿存在大量的凸面与凹面，加工难度大，实际加工出的齿面粗糙，达不到高精度，使传动啮合过程中产生间隙，影响精度。
为了解决现有技术中的问题 , 超高精密复杂曲面齿条、该齿条的加工方法及其配套齿轮出现由为必要。
齿轮及齿条啮合运行误差小，使用噪音低、传动精度高，消除了齿轮与齿条啮合的反向间隙；同时提供的齿条加工方法采用渐进多次加工法实现了高精度加工。
方案：超高精密的齿轮相适配的超高精度复杂曲面齿条，齿条上表面为契合超高精密的齿轮圆滚柱运动轨迹的锯齿。
由于锯齿的形状就是齿轮圆滚柱的运动轨迹，所以能够实现齿轮和齿条在啮合传动中做到无间隙高精度传动。
锯齿齿面的形状按照如下方法得出：（1）取与齿条匹配的齿轮的垂直于轴向的横截面；（2）从横截面中单独取出圆滚柱横截面放入坐标系中，作出圆滚柱横截面的外切圆 ,外切圆半径为 a ；圆滚柱半径为 b ；外切圆周长为2πa ；圆滚柱个数为 n ；如：外切圆半径为 a=20mm ；圆滚柱半径为 b=8mm ；外切圆周长为2πa=40π mm ；圆滚柱个数为 n=10 ；（3）按照如下公式求出外切圆上任意一点 (x,y) 的 1/4 周期的轨迹 L1 ；x=at-bsint ；y=a-bcost ；t 为（x,y）点在坐标系中的角度 ; 公式： x=20t-8sint ；y=20-8cost ；t 为（x,y）点在坐标系中的角度 ;（4）将 L1 沿 Y 轴方向做镜像得到轨迹 L2 ；（5）将 L1 向左平移距离 b; 将 L2 向右平移距离 b; 将 L1 和 L2 下端补上滚珠半圆轨迹，得到轨迹 L3 ；（6）将轨迹 L3 沿 X 轴方向平移，每次平移距离d=2πa/n ；并保留原有轨迹，得到一个轨迹群；（7）保留轨迹群中相邻两条轨迹交点以下的轨迹，得到一条新的轨迹L4 ；L4 即为锯齿齿面轨迹，按照齿条要求长度选取锯齿长度做成齿条即可。
圆柱齿轮的加工方法
圆柱齿轮是机械传动中常用的一种齿轮，它具有精密、稳定、传动效率高的特点。
在制造过程中，加工方法对于圆柱齿轮的质量和性能至关重要。
下面我们来了解一下圆柱齿轮的加工方法。
首先，圆柱齿轮的加工通常采用车削法。
车削是一种常见的金属加工方法，通过车床上的刀具对工件进行切削，来达到加工成型的目的。
在加工圆柱齿轮时，首先要选择合适的车刀和车床，根据齿轮的尺寸和要求来确定加工的参数，如进给速度、切削速度等。
然后按照齿轮的图纸要求进行车削，完成齿轮的外圆和齿廓的加工。
其次，圆柱齿轮的齿形加工通常采用滚齿法。
滚齿是利用专用的滚刀进行齿形加工，通过滚刀的滚动和工件的旋转来完成齿轮齿形的加工。
这种加工方法可以保证齿轮的齿形精度和表面质量，适用于要求较高的圆柱齿轮加工。
最后，圆柱齿轮的热处理也是非常重要的一步。
热处理可以改善齿轮的硬度、强度和耐磨性，提高齿轮的使用寿命。
常用的热处理方
法包括淬火、回火等，根据不同的材料和要求来选择合适的热处理工艺。
总的来说，圆柱齿轮的加工方法需要结合车削、滚齿和热处理等工艺步骤来完成，确保齿轮的精度和质量。
在加工过程中，要严格按照工艺要求进行操作，保证加工的准确性和稳定性。
只有这样，才能生产出高质量的圆柱齿轮，满足各种机械传动的需求。
第17卷 第2期2009年2月 光学精密工程 Optics and Precision Engineering Vol.17 No.2 Feb.2009 收稿日期:2008205222;修订日期:2008207210. 基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2008AA042506)文章编号 10042924X (2009)022*******精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法王立鼎1,2,凌四营1,马 勇1,王晓东1,2,娄志峰1(1.大连理工大学精密特种加工及微系统教育部重点实验室高精度齿轮研究组,辽宁大连116023;2.大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室,辽宁大连116023)摘要:研究了精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法。
分析比较了锥形砂轮磨齿、蝶形砂轮磨齿、大平面砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿和成形砂轮磨齿的工作原理及当前国内外精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工现状。
探讨了ISO1328:1997标准中2级以上精度超精密齿轮的加工。
最后,指出大平面砂轮磨齿机Y7125有着结构简单、传动链刚度高、磨齿精度高等优点,具有较大的改装空间。
通过一系列的研究工作,有可能将其改装精化成磨削超精密圆柱渐开线齿轮的加工母机,实现2级到1级精度超精密齿轮的加工。
1级精度超精密齿轮的研制成功,可提高齿轮的传递基准,从而可提高齿轮制造的技术水平。
关 键 词:圆柱渐开线齿轮;超精密齿轮;磨齿原理;精密加工中图分类号:T H132.413 文献标识码:AP rocessing m ethods of precision and u ltra 2precision cylindrical involute gearWAN G Li 2ding 1,2,L IN G Si 2ying 1,MA Y ong 1,WAN G Xiao 2dong 1,2,LOU Zhi 2feng 1(1.Hi g h 2p recision Gear Research Grou p ,Key L aboratory f or Precision &N on 2t ra ditional and M ico S ystem M achining of the Ministry of Education ,Dalian University of Technology ,Dalian 116023,China;2.Key L aboratory f or M ico/N ano Technolog y an d S ystem of L i aoni n g Provi nce ,D ali an U ni versit y of Technolog y ,D ali an 116023,Chi na )Abstract :In order to enhance technological level of gear manufact uring comp rehensively ,t he p rocess 2ing met hods of precision and ult ra 2precision cylindrical involute gears were researched.The work prin 2ciples of several gear 2grindings and machining stat uses of ult ra 2p recision cylindrical involute gears were analyzed and compared.Then ,machining of ult ra 2p recision gear above quality 2(ISO1328:1997)was p robed.Finally ,t he gear grinder Y7125wit h big plan wheel provided wit h t he advantages of st reamline st ruct ure ,high rigidity of t ransmission chain ,high accuracy of gear 2grinding and much room to modify was pointed.Research result s show t hat t he grinder Y7125is probably to be a master grinder of ult ra 2p recision cylindrical involute gear to produce ult ra 2precision gear from quality 2to quality 1.The develop ment of ult ra 2precision wit h quality 1can enhance t he gear normal and techno 2logical level of gear manufact uring.K ey w ords :cylindrical involute gear ;ultra 2precision gear ;principle of gear 2grinding ;precision machining1 引 言 齿轮是机械零件中重要的基础件,尤其是圆柱渐开线齿轮在常规机械、地面交通、船舶、航空航天机械、兵器及精密机床与仪器等领域应用广泛,每年需求量达数亿件之多。
随着科学技术的发展,人们对齿轮精度的要求也日益提高。
所谓超精密齿轮是指轮齿制造精度达到ISO1328:1997齿轮标准(下同)中的3级精度以上的齿轮。
超精密齿轮一类用于国防,另一类用作齿轮精度传递基准及检定齿轮测量仪器。
近几十年来,中国的齿轮工业持续快速发展,产量剧增,而总体制造质量不及美、德等国[1]。
中国要想成为齿轮制造强国,就必须走自主创新之路。
因此,研制高精度的标准齿轮,对于全面提升我国齿轮制造业的技术水平并促进共同发展有重要的现实意义。
2 精密渐开线齿轮的加工方法 渐开线齿轮的加工工艺根据齿轮的成形方法可分为成形法、展成法;根据加工方法可分为滚齿、铣齿、插齿、梳齿、刨齿、剃齿、珩齿、磨齿、挤齿等。
常见齿轮加工方法的工作精度及获得的表面质量如表1所示。
表1 常见齿轮加工方法的加工精度与表面质量Tab.1 Work accuracies and surface qualities ofcommon gear2processing methods齿轮加工方法工作精度(ISO1328)最高精度(ISO1328)表面质量R a(μm)滚齿7～54 3.2～1.6插齿8～65 6.3～3.2剃齿7～65 3.2～1.6珩齿7～660.8～0.2磨齿6～43级以上0.8～0.2通过表1可以看出,磨齿法是精密齿轮最有效的加工方法。
磨齿法根据所用砂轮的类型不同,又分为锥形砂轮磨齿、蝶形砂轮磨齿、大平面砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿和成形砂轮磨齿等[2]。
2.1 锥形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿工作原理如图1所示,是按照齿轮和齿条啮合原理。
用锥面砂轮磨削渐开线齿面的。
砂轮相当于假想齿条的一个齿,在磨削过程中,齿条的节线和被磨齿轮的节圆作纯滚动。
锥形砂轮磨齿的分度运动用分度盘或分度蜗轮副、分度交换齿轮进行单齿分度,磨完一齿后分过一个齿角,再磨下一齿,这样直到磨完全齿。
轴向进给运动由砂轮的往复运动来实现,其往复冲程长度由被磨齿轮的齿宽决定。
图1 锥形砂轮磨齿工作原理Fig.1 Work principle of gear2grinding with tapered wheel锥形砂轮磨齿是一种展成磨齿法,磨齿的工作精度一般在7～5级。
德国的N IL ES公司生产的ZSTZ系列的数控锥砂轮磨齿机和HOFL ER 齿轮机床公司生产的NOVA系列的数控锥砂轮磨齿机工作精度较高,可达到4级精度。
2.2 碟形砂轮磨齿碟形砂轮磨齿工作原理如图2所示,它是采用一对碟形砂轮来磨齿的,源于瑞士MA GG公司的齿轮磨床。
图2 碟形砂轮磨齿工作原理Fig.2 Work principle of gear2grinding with dish wheel该类小规格机床的展成运动常采用钢带2滚223 光学 精密工程 第17卷 圆盘作纯滚动来实现。
处在钢带平面上的两砂轮的工作棱边相当于渐开线发生线上的两点,当钢带和滚圆盘相对滚动时,两棱边同时分别形成齿两侧的渐开线齿形。
机床的分度运动是用分度盘进行单齿分度的,即在齿轮经过轴向走刀磨完第一个齿后,工件分过一齿,再开始磨下一个齿,这样逐齿磨削,直到磨完全齿。
大规格碟形砂轮磨齿机的展成运动常采用分度蜗轮副及分度交换齿轮进行分度。
国内秦川机床厂生产的Y7032A 和Y7P032A ,上海机床厂生产的Y7063A 蝶形砂轮磨齿机磨齿精度达到了4级。
瑞士MAA G 公司生产的双碟砂轮磨齿机SD 2362X ,采用CNC 拓扑修形系统和CBN 砂轮磨削,磨齿精度可达4～3级。
2.3 大平面砂轮磨齿大平面砂轮磨齿工作原理如图3所示,它是利用齿条与齿轮啮合的原理,用大平面砂轮的工作面作为“假想齿条”的一个齿面,用展成法加工齿轮的。
其中展成运动的实现又分两类:一类是采用钢带2滚圆盘纯滚动形成展成运动,例如Gl 2eason 集团研制的SRS405数控大平面砂轮剃齿刀磨齿机及国产的Y7432磨齿机等;一类是采用渐开线凸轮2档块形成展成运动,例如美国的Na 2tional Tool 型、前苏联的589系列的磨齿机及国产的Y7125和Y7431磨齿机等。
图3 大平面砂轮磨齿工作原理Fig.3 Work principle of gear 2grinding with bigplan wheel我国秦川机床厂研制的大平面砂轮磨齿机磨齿精度可达4级,德国Garl Flart h 公司生产的SRS 系列大平面磨齿机磨齿精度可达3级,其中Gleason 集团研制SRS405剃齿刀磨齿机的磨齿精度可更高[3]。
2.4 蜗杆砂轮磨齿蜗杆砂轮磨齿工作原理用蜗杆形砂轮磨削渐开线圆柱齿轮,其基本原理类似于滚齿加工(如图4所示)。
砂轮与工件啮合旋转,工件作连续分度并展成渐开线齿形,工件轴向进给加工出齿宽。
在磨削斜齿轮时,由差动装置使工件获得附加运动,以加工出相应螺旋角的齿轮。
图4 蜗杆砂轮磨齿工作原理Fig.4 Work principle of gear 2grinding with wormwheel蜗杆砂轮磨齿也是一种展成磨齿法。
