圆柱齿轮加工工艺过程分析与优化

圆柱齿轮加工工艺过程分析与优化

作者：朱活生

来源：《科学与信息化》2018年第16期

摘 要 在机械制造当中，圆柱齿轮是其中最常用的传动零件之一，并在较多的传动机构当中得到了广泛的应用。在本文中，将就圆柱齿轮加工工艺过程的分析与优化进行一定的研究。 关键词 圆柱齿轮；加工工艺；过程；分析；优化 引言

在现今机械传动机构制造当中，圆柱齿轮具有广泛的应用。然而在实际生产过程中，生产批量以及需求情况的不同，令其在材质坯料、精度等级以及结构形状方面也存在着一些差异。因此，在实际的加工工艺制定当中对能够保证加工尺寸实际要求特点的把握，通过对科学方案的制定与比较选择出最优的加工方案。 1 技术要求

在具体的技术方面，其重点内容有：第一，尺寸精度等级。在尺寸精度标准当中，齿轮的尺寸要求具有12个精度等级的规定，在实际对齿轮进行检验时，则需要根据其在传动性能影响以及误差特性情况将齿轮的极限偏差以及各项公差分为三个不同的公差组。齿轮副侧隙方面，是指装配好的齿轮副当一个齿轮固定时另一个齿轮的圆周晃动量。对于该侧隙来说，其与齿轮副的工作条件具有密切的联系，而同齿轮精度等级不具有关联。在具体确定其数值时，需要把握的一个原则即是在尺寸系统出现发热变形情况下不会卡死，且齿轮在实际换向方面不能够具有过大的空行程以及保证给齿轮留有空间储油润滑。具体在控制侧隙方面，通常会通过适当的齿厚极限偏差、中心距偏差以及公法线偏差的控制进行实现；第二，齿坯基准面精度。对于齿坯基准面来说其形状位置以及尺寸误差情况将对齿轮加工精度产生影响，且在机械加工规定当中也具有对应的规定；第三，表面粗糙度。即齿坯基准面以及齿轮齿面的粗糙度情况，将影响到传动噪声以及齿轮的使用寿命；第四，机械性能要求。对于该要求来说，其同尺寸载荷强度、材料以及工况条件有关，需要通过热处理工艺的应用来实现目标[1]。 2 主要工艺问题 2.1 基准面精度

定位基准面的精度情况将对齿形加工精度产生影响，对此必须要能够做好控制，保证基准面形位置误差、表面粗糙度以及尺寸误差情况等能够满足精度等级要求。定位基准面的选择方面，即在实际加工当中要按照基准重合原则做好加工基准面的选择，保证同测量、装配基准具有较好的一致性。而在实际齿轮加工当中，则需要对同一定位基准进行选择，尽可能少的对基

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准进行转换，以此保证其具有良好的统一性。在实际加工带孔齿轮时，比较常用的定位夹紧方式有内孔端面、专用心轴以及外圆端面定位这几种方式。 2.2 尺寸齿面加工

在齿轮应用当中，齿轮齿面的质量精度情况十分关键，将直接影响到具体的传动质量。具体来说，其主要加工工艺有：第一，滚齿与插齿。该工艺的特点即能够将齿轮从齿坯实体状态进行加工，不仅能够应用在中低精度齿轮的加工方面，且能够在同其余工艺组合相结合的基础上作为粗加工使用；第二，剃齿工艺。该工艺即对交错斜轴齿轮啮合时齿面间相对滑移的原理进行应用，通过专用剃齿刀的应用从齿轮齿面上对一层较薄的金属进行剃除的加工方式；第三，珩齿工艺。该工艺同剃齿加工的原理相似，即通过交错轴斜齿轮啮合原理的应用开展加工。两者间的区别，即在该方式当中是通过珩磨轮的应用对剃齿刀进行代替，能够在齿轮热处理前加工处理；第四，磨齿工艺。该方式即在磨齿机上通过砂轮按展方式的应用实现对齿轮的磨削，该工艺可加工热处理前或热处理后的齿轮。 2.3 热处理工艺

在实际齿轮加工当中，热处理质量水平的高低将直接影响到齿轮的寿命与强度。根据齿轮在性能以及材料方面的要求，常用的工艺类型有：第一，正火和调质。这两种方式都是对齿坯的一种预热处理工艺。其中，调质处理适合应用在强度方面要求不高的齿轮当中，主要使用中碳钢作为材料。其具体作用，即能够对齿轮内部的晶体组织进行细化处理，以此使齿轮在韧性以及强度方面具有更好的表现；第二，表面淬火。在该方式中，即是对齿轮齿面表层进行淬透处理，在达到一定深度后使其心部依然保持一种没有淬火的状态，是一种局部的淬火方式。该方式的快速加热方式类型有很多，如火焰、激光、电感应以及点接触等。而齿轮则是通过高频、中频的方式进行电感应加热；第三，渗碳淬火。该方式是对金属表面进行处理的一种方式，即是将碳原子实现对齿面渗入的过程[2]。 3 圆柱齿轮加工

在实际对圆柱齿轮进行加工时，其主要阶段有：第一，坯料准备阶段。对于在强度方面具有较高要求的齿轮，需要对毛坯锻造进行使用，对此，即需要在之前做好对应毛坯的准备；第二，齿坯加工阶段。在齿坯加工阶段当中，其任务即是对齿轮的外形进行加工，为后续加工活动的开展打下基础；第三，齿形加工阶段。在该阶段当中，根据具体齿轮热处理方式以及在质量方面的要求可以将其分为硬齿面以及软齿面两种加工方式；第四，最终热处理加工。在该阶段中，即在加工出齿轮齿形之后对齿轮进行处理，通过该方式的应用使齿轮在整体强度方面能够满足最终设计要求。就目前来说，渗碳淬火以及齿轮表面改性热处理是经常应用到的热处理加工工艺。其中，表面改性热处理具有较小的变形情况，而渗碳淬火则是一种整体加热方式，具有较高的加热温度与时间，并因此存在较大的变形情况；第五，热处理后精加工。在该阶段当中，首先是对于齿轮基准面的加工，包括有对齿轮装配所需的基面以及对齿面的精加工处理的基准面，其次是对齿轮齿面的精加工，如磨齿以及珩齿等，最后即是对其他配合面的齿轮加

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工表面作精加工处理。在整个过程当中，工序也是需要重视的应向内容，对此，在实际工作开展当中即需要能够做好零件质量技术要求、现有设备条件以及具体结构形状等方面因素的把握，在做好全面考虑的基础上对适合的加工工艺进行选择，以此对高效经济的加工目标进行实现[3]。 4 结束语

齿轮加工是现今机械制造当中的一项重点零件的加工，在实际工作开展当中，需要能够做好加工重点的把握，以科学优化方式的应用保障零件的加工质量。 参考文献

[1] 莫海萍.渐开线圆柱齿轮加工工艺分析[J].装备制造技术，2013，（01）：61-62. [2] 李春玮.齿轮加工工艺分析[J].机械管理开发，2011，（02）：36-37. [3] 田联会，茹晓兰.圆柱齿轮加工工艺[J].湖南农机，2011，38（03）： 61-62.