齿轮齿形加工方法

齿轮的加工工艺路线
齿轮是一种常见的机械元件，广泛应用于机械传动中。

其加工工艺路线主要分为以下几个步骤：
第一步：材料准备
齿轮加工的第一步是材料准备。

齿轮通常制作于钢材、铸铁等金属材料上，其中最常用的是碳钢。

在加工之前需要检查材料质量，包括材料表面是否有裂纹、气泡、夹杂等缺陷，以及硬度、化学成分是否符合要求。

对于材料有缺陷或超出允许范围的需要退回或更换材料。

第二步：车削齿轮Blank
齿轮加工的第二步是车削齿轮Blank。

车削齿轮Blank是指在滚刀加工之前，将工件轮廓先用车床加工出来的工件。

车削Blank的目的是为了确保工件的轮廓尺寸准确，并为滚刀加工做好准备。

第三步：齿轮滚切
齿轮加工的第三步是齿轮滚切。

齿轮滚切是指用专门的齿轮滚刀将齿轮的齿形加工出来。

滚刀加工的优点是加工速度快，加工精度高，光洁度好，但需要注意切削力的控制，防止刀具损坏。

第四步：齿轮磨削与修整
齿轮加工的第四步是齿轮磨削与修整。

磨削是为了提高齿轮的加工精度和使用寿命，通常需要使用磨轮进行加工。

修整是为了处理齿轮的表面缺陷，包括丝印、烧伤、夹杂、掉块等，常见修整方法有打磨、电火花加工、喷砂等。

第五步：热处理
齿轮加工的第五步是热处理。

热处理是为了提高齿轮的机械性能，通常需要经历退火、正火、淬火、回火等多个程序。

选取适当的热处理工艺是齿轮性能得以发挥的关键。

综上所述，齿轮的加工工艺路线包括材料准备、车削齿轮Blank、齿轮滚切、齿轮磨削与修整、热处理等多个步骤，每个步骤都需要严格控制，确保齿轮的加工精度和使用寿命。

当加工模数大于8mm的齿轮时，采用指状铣刀进行加工。

铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床进行。

铣削时工作台偏转一个角度，使其等于齿轮的螺旋角β，工件在随工作台进给的同时，由分度头带动作附加旋转一形成螺旋齿槽。

齿轮加工的关键是齿面加工。

目前，齿面加工的主要方法是刀具切削加工和齿轮磨削加工。

前者由于加工效率高，加工精度较高，因而是目前广泛采用的齿面加工方法。

后者主要用于齿面的精加工，效率一般比较低。

按照加工原理，齿面加工可以分为成形法和展成法两大类。

成形法成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。

成形铣削一般在普通铣床上进行。

点击动画能帮助你进一步理解。

铣削时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一个齿，再加工另一个齿槽，依次加工出所有齿槽。

展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮副（齿条-齿轮或齿轮-齿轮）中的一个制作为刀具，另一个则作为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。

下面以滚齿加工为例加以进一步说明。

在滚齿机上滚齿加工的过程，相当于一对交错轴斜齿轮互相啮合运动的过程，如图所示，只是其中一个斜齿轮的齿数极少，且分度圆上的螺旋升角也很小，所以它便成为如图所示的蜗杆。

再将蜗杆开槽并铲背、淬火、刃磨，便成为齿轮滚刀如图中的齿轮滚刀。

一般齿轮滚刀的法向截形状近似齿条形状，如图所示，因此，当齿轮滚刀按给定的切削速度转动时，它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条，当这个假想齿条与被切齿轮按一定传动比作啮合运动时，便在轮坯上逐渐切出渐开线的齿形。

齿形的形成是由滚刀在连续旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成。

用展成法加工齿轮，可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，且加工精度和生产率也较高，因此各种齿轮加工机床广泛应用这种加工方法，如滚齿机、插齿机、剃齿机等。

此外，多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理进行加工的。

一、齿轮加工方式有哪几种类型齿轮是许多机械设备的核心传动部件，其加工质量的优劣对机械设备的稳定性和可靠性影响巨大，因此需要进行精细的齿轮加工处理。

齿轮加工方式的类型主要有以下几种：1、铣齿采用盘形模数铣刀或指状铣刀，对齿轮齿间进行铣削，铣齿属于成形法加工，铣刀刀齿截面形状与齿轮齿间形状相对应，铣齿法要求的设备简单，刀具成本低，但同时生产效率和制成齿轮的精度也较低。

2、磨齿磨齿可分为成形法磨齿和展成法磨齿两种，成形法磨齿主要用砂轮对齿轮齿间进行打磨，因砂轮不易修整，使用较少，一般用于单件小批量生产低精度的齿轮。

展成法磨齿是一种齿形精加工方法，特别适用于淬硬齿轮，通常采用蜗杆砂轮、锥形砂轮或碟形砂轮磨削，特点是加工精度高，修正误差的能力强。

3、滚齿滚齿属于展成法加工，通过模拟一对交错轴斜齿轮副啮合滚动的过程，将其中的一个齿轮的齿数减少到一个或几个，轮齿的螺旋倾角很大，就成了蜗杆。

再将蜗杆开槽并铲背，就成了齿轮滚刀。

当机床使滚刀和工件严格地按一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动时，滚刀就可在工件上连续不断地切出齿来。

4、插齿插齿时，插齿刀与工件相当于一对圆柱齿轮的啮合。

插齿刀的往复运动是插齿的主运动，而插齿刀与工件按一定比例关系所作的圆周运动是插齿的进给运动，主要用于加工内、外啮合的圆柱齿轮，但不能加工蜗轮。

5、剃齿剃齿是是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动，借助于两者之间的相对滑移，从齿面上剃下很细的切屑，以提高齿面的精度。

剃齿还可形成鼓形齿，改善齿面接触区位置，常用于未淬火圆柱齿轮的精加工，生产效率很高，是软齿面精加工常见的加工方法之一。

6、珩齿珩齿是一种用于加工淬硬齿面的齿轮精加工方法，工作时珩磨轮与工件之间的相对运动关系与剃齿相同，但作为切削工具的珩磨轮是用金刚砂磨料加入环氧树脂等材料作结合剂浇铸或热压而成的塑料齿轮。

二、齿轮加工工艺过程介绍齿轮加工工艺过程大致可分为以下几个阶段：1、齿坯加工经过热处理的毛坯进入机械加工，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形做准备，主要是加工出基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。

第一章齿轮的种类及应用范围第一节齿轮种类齿轮传动是目前机械传动中应用最广泛、最常见的一种传动形式。

齿轮用它的轮齿来传递力矩和运动、变换运动的方向、指示读数及变换机构的位置等.齿轮按轮齿齿廓曲线，可分为渐开线、摆线、圆弧线、双圆弧线齿轮等.按其外形，可分成圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮、鼓形齿轮、非圆齿轮等。

按其传动形式，又可分为平行轴传动、相交轴传动及交错轴传动。

第二节齿轮的应用范围及特点第二章齿轮加工方法及工艺过程第一节齿轮加工方法一、齿轮常用材料及其力学性能齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷.通过一段时间的使用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧失，产生振动和噪声等故障。

齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。

选取齿轮材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料货源等因素。

一般应满足下列几个基本要求：1。

轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。

2. 对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性.3。

要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。

齿轮的常用材料及其力学性能见表1-3.二、常用齿形加工方法齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。

无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。

切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围见表1-4。

三、齿轮常用热处理（表1-5）第二节齿轮加工工艺过程齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。

齿轮加工的工艺,因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段.齿坯加工必须保证加工基准面精度。

热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。

也反映了齿轮制造的水平。

在齿轮加工工艺上,对软齿面和中硬齿面齿轮（300～400HBS），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。

齿轮加工简史圆柱齿轮的切削加工成形法切齿铣齿拉齿磨齿展成法切齿插齿滚齿剃齿珩齿磨齿锥齿轮的切削加工直齿锥齿轮的切齿铣齿刨齿双刀盘铣齿拉铣齿曲线齿锥齿轮的切齿弧齿锥齿轮的铣齿延长外摆线齿锥齿轮的铣齿锥齿轮的研齿和磨齿研齿磨齿齿轮的无屑加工冷轧齿轮冷锻齿轮冲裁齿轮热轧齿轮精密模锻齿轮粉末冶金齿轮━━━━各种圆柱齿轮和锥齿轮的齿形部分可用切削加工或精密铸造、精密锻造、挤压、粉末冶金等无切屑加工方法制造。

齿轮的切削加工按齿形部分的成形方式，有成形法、仿形法和展成法等。

简史古代的齿轮（见中国古代齿轮）是用木材刻制或用金属铸造的。

在中国山西省永济县薛家崖出土的文物中已有青铜棘齿轮，据考证是秦、汉之间(公元前200年前后)的产品。

魏明帝青龙三年（公元235年）马钧发明的指南车中也采用了齿轮传动。

16世纪中叶以后的200多年中，齿轮主要用于时钟传动，制造方法大多是在装有旋转的锉刀或铣刀的切齿装置上粗切齿部，再用手工修整齿形。

18世纪后期，传递动力所需的较大尺寸和较高精度的齿轮，一般都采用铸造齿轮。

19世纪20～30年代，英国的J.福克斯和J.G.博德默尔等相继研究了用多齿的成形铣刀铣削铸铁齿轮的方法。

1835年，英国的J.B.惠特沃思创造了用滚刀按展成法原理加工渐开线齿形的方法，但当时要制造用机械切制铸铁齿轮所用刀具极为困难。

直到1854年美国的J.R.布朗发明了铲背的齿轮盘铣刀，于是在万能铣床上用铣刀铣削齿轮的工艺才广为流行。

19世纪后期，由于汽轮机、内燃机和其他高速重载机械要求齿轮加工的精度和生产率更高，人们重视并发展用展成法加工齿轮,滚齿法不断完善。

1897年,美国的E.R.费洛斯发明了用盘形插齿刀按展成法加工齿轮，同时创造了用大平面砂轮展成磨削插齿刀的方法。

20世纪初，英国的T.汉佩奇研究了蜗杆砂轮磨齿法。

20年代出现剃齿法。

50年代末珩齿工艺开始应用。

1824年，英国的J.怀特开始利用指形铣刀加工时钟用的锥齿轮。

齿轮加工方法与工艺过程齿轮加工是制造齿轮零部件的重要工艺之一，其加工方法和工艺过程对于齿轮的质量和使用性能具有重要影响。

下面将介绍齿轮加工的几种常用方法和工艺过程。

第一种方法是铣削加工。

铣削加工齿轮是采用铣床进行的，通过铣刀在工件上进行切削，将齿轮的齿廓削成所需的形状。

铣削加工可以实现高精度和大批量的齿轮生产，适用于各种材料的齿轮加工。

第二种方法是滚齿加工。

滚齿是利用滚齿机进行的齿轮加工，通过滚刀在工件上滚切，将齿轮的齿廓加工成所需的形状。

滚齿加工可以实现高精度和高效率的齿轮生产，适用于大批量的齿轮加工。

第三种方法是切削加工。

切削加工可分为锥齿轮切削和直齿轮切削两种形式。

锥齿轮切削通常采用锥齿轮铣刀进行切削，将工件锥面的齿切削成所需的形状；直齿轮切削则是利用齿轮切削机对工件进行切削，将齿切削成所需的形状。

切削加工可以实现高精度和多种形状的齿轮加工，但速度较慢，适用于小批量的齿轮加工。

在齿轮加工的工艺过程中，首先需要进行齿轮加工的准备工作，包括选择合适的齿轮加工方法、准备加工刀具和夹具等。

然后进行齿轮的布置和定位，确定齿轮的加工位置和方向。

接下来进行切削或滚削操作，根据加工方法选择合适的设备和刀具进行齿轮的切削或滚削。

最后进行齿轮的检验和调整，检查齿轮的尺寸、形状和表面质量，进行必要的调整和修整。

在实际的齿轮加工过程中，还需要考虑材料的选择、加工参数的确定、刀具磨损的补偿以及表面处理等问题。

通过合理选择加工方法和优化工艺过程，可以提高齿轮的加工效率和质量，满足不同齿轮的加工需求。

在齿轮加工过程中，材料的选择是一个重要的环节。

常见的齿轮材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢、铸铁等。

不同材料具有不同的力学性能和耐磨性能，需要根据齿轮的使用环境和要求选择合适的材料。

另外，材料的加工硬度也会影响加工方法的选择，硬度较高的材料一般需要采用滚削或磨削等方法进行加工。

在齿轮加工的过程中，加工参数的选择对于加工效率和质量有着重要的影响。

任务2 掌握齿轮加工方法一、齿形的铣削加工铣削加工是用成形法加工齿轮齿形的一种方法，这种方法简单，但生产率不高，加工精度较低〔9～11级〕，齿面外表粗糙度数值较大〔～〕，适用于单件小批生产。

〔一〕工作原理一般在普通卧式铣床或立式铣床上用成形法加工齿轮，此时铣刀的旋转是主运动，被切齿的毛坯随工作台作纵向进给运动。

当一个齿槽切好后利用分度头进行分度，再依次加工另一个齿槽，直到切完所有齿槽为止，如图7-9所示。

-齿轮滚刀 2-工件图7-9齿形的铣削加工图7-10 用滚刀加工齿轮〔二〕铣削过程以m =3mm ，=24直齿圆柱齿轮为例，其铣削过程如下。

1．铣刀的选定。

m =3mm ，=24，按表7-1对应的所铣齿轮齿数21~25，应选用4号铣刀。

2．分度头计算。

按简单分度法计算分度头手柄的转数n ：n = z40=2440=12416即铣完一齿后，分度头手柄摇一圈，再在24的孔圈上转过16个孔距3．工件的装夹与校正。

加工直齿圆柱齿轮时，应配制相应的心轴，将工件锁紧在心轴上后，用分度头夹紧心轴一端，尾座顶尖顶另一端。

夹紧后应对工件进行以下校正：①校正工件的径向和端面的圆跳动；②校正分度头和尾座顶尖的等高；③校正工件对铣床导轨的平行。

4．对刀及背吃刀量的控制。

刀具对正工件中心一般采用切痕法。

即将铣刀转动后，先升高工作台使齿坯接近铣刀，再横向来回移开工作台让铣刀圆周切削刃轻擦工件顶部，擦出椭圆形刀痕，接着调整铣刀廓形对称线对准椭圆中心即可。

背吃刀量应按2.25m计算。

即×3=6.75mm。

为了保证齿面的外表粗糙度，应分粗、精铣两次进行。

一般粗铣后要留~2mm再精铣。

本例中可先铣去~5mm，再对好齿轮所要求的尺寸铣第二刀。

用成形法可加工直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮等。

二、齿形的滚齿加工滚齿是在滚齿机上用与被切齿轮同模数的齿轮滚刀来加工齿轮，如图7-11所示。

〔一〕工作原理滚齿是利用齿轮与齿条啮合原理来加工齿轮的。

一、齿轮加工方法有成形法和展成法（包络法、范成法）两种基本加工类型。

齿轮加工是冷加工，常用的有铣齿，插齿，滚齿，剃齿，磨齿等，加工方法有成型法和展成法两种方法,这两种方法各有优缺点：成型法优点是能在铣床上就能获得齿轮,在设备受限制的情况下考虑。

缺点：为了减少刀具的数量而将齿数分段,在一段齿数内用一把刀,从而齿型会带来系统误差。

展成法是利用刀具和齿轮形成展成运动,来加工齿轮.主要有滚齿和插齿,滚齿是模拟蜗杆齿轮啮合来加工的。

插齿是用模拟两个齿轮啮合来加工的.滚齿用的多,因为滚齿的滚刀的齿形是直线的,方便加工,而插齿的刀具就是一个铲背了的齿轮,齿形是渐开线,加工起来没这方便.但插齿能用在一些滚齿不能加工的位置上,如内齿和退刀距离过短的双联或多连齿轮。

在齿轮的精加工有剃齿和磨齿。

同样是展成法,剃齿的优点是效率高但不能用于硬齿面，磨齿就相反。

成形法是用与被加工齿轮齿槽形状完全相等的成形刀具加工齿形的方法。

展成法是指利用齿轮刀具与被加工齿轮的啮合运动，在齿轮加工机床上切出齿形的加工方法二、用范成法加工齿轮时才有变位齿轮的改进方法。

齿轮变位的意义（1）避免根切现象.切削z<zmin的齿轮而不发生根切；（2）配凑中心距.一对齿轮在非标准中心距的情况下不仅均能安装，而且能满足侧隙为零、顶隙为标准值的要求；（3）改善小齿轮的强度和传动啮合特性，能提高齿轮机构的承载能力。

（4）修复已磨损的旧齿轮。

个人认为：当发生根切现象、改善齿轮强度时，齿轮就采用高度变位；当需要拼凑中心距（配齿）、修复已磨损的齿轮时用角度变位。

三、齿轮传动变位分：角度变位齿轮传动和高度变位变位齿轮传动。

1、高变位：x1=-x2 角变位：x1+x2>0(正传动) x1+x2<0(负传动) .2、高变位齿轮变位前中心距与变位后中心距相等。

角度变位齿轮是变位前与变位后的中心距不相等。

（或大于或小于）3、高变位齿轮不改变齿轮啮合的中心距,避免少齿数齿轮根切,改善齿轮强度,使两齿轮滑动率接近；角变位的主要目的就是凑中心距,节圆和分度圆不重合；4、高度变位-其啮合角不变，角度变位--其啮合角发生变化。