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1、第三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：!轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。#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。$要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。齿轮的常用材料及其力学性能见表
2、!%$。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!%&。!第一篇齿轮加工基础知识表!#常用的齿轮材料及其力学性能材料牌号热处理力学性能硬度强度极限!$（%&）屈服极限!(（%&）疲劳极限!（%&）极限循环次数!)优质碳素钢#*+*正火调质正火调质整体淬火表面淬火!*),!-)./!0),1#)./!2),1)./11),1*)./+),+*.34+*,*).34*)5*)5!),2)2*),0)!)2*)#1)#*)#5)+*)2*)+*)1+)
3、12)15),#)#1),#5)+#),+*)#1),#5)!)（#,+）6!)2（5,-）6!)2合金钢#*78%9+)4:+178%9+)%9/1)4:1)78%91)%9/!-4:%9;81)%9?#*?+*?*正火!+),!25./!5),1!)./!-),1!)./*)*)5)#)#1)#*)1#)1+)15)铸铁.;1).;#)!2),1#)./!0),1*)./1)#)!),!1)!#),!*);+);5)正火!*5,1)./1),12)./+)5)#)+1)1),11)1+),15)!)2塑料%A 尼龙1)./0)5)夹布胶木#),+).34-*,!)2!第三章齿轮加工方法及工
4、艺过程表!#齿轮齿形的常用切削方法加工方法刀具机床加工精度及适应范围仿形法成形铣盘形铣刀铣床加工精度和生产率都较低指形铣刀滚齿机或铣床同上，是大型无槽人字齿轮的主要加工方法拉齿齿轮拉刀拉床加工精度和生产率较高，拉刀专用，适用于大批生产，尤其是内齿轮加工更是适宜展成法滚齿齿轮滚刀滚齿机加工精度$%!&级，!$()%!)(*常用于加工直齿轮、斜齿轮及蜗轮插齿和刨齿插齿刀刨齿刀插齿机刨齿机加工精度+%,级，!$()%!)(*适用于加工内外啮合的圆柱齿轮，双联齿轮、三联齿轮，齿条和锥齿轮等剃齿剃齿刀剃齿机加工精度$%+级。常用于滚齿、插齿后，淬-火前的精加工珩齿珩磨轮珩齿机剃齿机加工精度$%+级。常用
5、于剃齿后或高频淬后的齿形精加工磨齿砂轮磨齿机加工精度)%$级，!($%!&(.常用于齿轮淬火后的精加工三、齿轮常用热处理（表!/）表!/齿轮的常用热处理及化学热处理名称标注举例处理概况使用目的退火01将钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后缓慢冷却（!）消除前道工序所产生的内应力；（*）提高塑性和韧性；（)）细化晶粒，均匀组织，提高钢材的力学性能；（#）为以后热处理作准备淬火2$*（淬火后，回火至$&%$/3425)/（油冷淬火后回火至)&%#&342将钢加热到临界温度以上，保温一定时间，在冷却剂（水、油或盐水）中急速冷却（!）提高硬度和强度；（*）提高耐磨性表面淬火3/#（火焰淬火后，回火
6、至/*%/.3426/*（高频淬火后，回火至/&%/342用火焰或高频电流将钢件表面迅速加热到临界温度以上，急速冷却零件表面具有高的硬度，而体心部分具有一定的韧性。使轮齿表面既耐磨又能承受冲击载荷渗碳淬火7&(/%2/,（渗碳层深度&(/88，淬火至/$%$*342在渗碳剂中加热至,&%,/&9，停留一定时间，然后淬火及回火（!）提高零件表面的硬度和耐磨性；（*）提高材料的疲劳极限强度；（)）轮齿体心具有一定韧性调质0*)/（硬 度*&%*/$3:淬 火 后，在#/&%$/&9作高温回火可以完全消除内应力，并获得较高的综合机械性能正火-将钢加热到临界温度以上，保温一定时间，从炉中取出，在空气中
7、冷却（!）细化晶粒，提高强度和韧性；（*）对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终处理；（)）能够改善低碳钢的切削性能；（#）含碳钢小于&(/;的钢件，常用正火代退火.!第一篇齿轮加工基础知识名称标注举例处理概况使用目的氮化!#$%&（氮化深度#$，硬度大于$()*氮化是向钢件表面渗入氮原子的过程提高轮齿表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性氰化+(&（氰化淬火后，回火至(,%,-)./氰化是向钢件表面同时渗入碳和氮原子的过程提高轮齿表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性四、齿轮齿形的机械加工余量在实际生产中，表 0 1,所列出的加工余量应考虑工件的结构形状、生产数量、车间设备条件及工人技术等级
8、等各项因素，酌情修正后选取。表 0 1,齿轮齿形的机械加工余量（）齿 轮 模 数!-$2(,34&0000-精滚、精插余量#,#3(#&0#(0#-0#$(0#(0#30#&-#0-#-剃齿余量齿轮直径!(#4#�#00#0-(%0#�#00#0-#020%-#0-#0$#02#0(#0,磨齿余量#0(#-#-$#-,#-&#$-#$(#$4#2#2(#(渗碳齿轮余量 齿轮直径2%(#2(#(#,5(%3(#2(#(#(#,#,(#35 3(%0#2(#(#(#,#,(#3#3(#45 0%0(#2(#(#(#,#,(#3#3(#45 0(%-#(#(#,#,(#3#3(5-#,#,(
9、#3#3(锥齿轮精加工余量#2#(#(3#,(#3-#4#43#&$0#0#30#(蜗轮精加工余量#40#0#-0#20#,0#4-#-#-#2-#,$#蜗杆精加工余量 粗铣后精车#40#0#-0#$0#20#(0#,0#30#40#&-#淬火后精磨#-#-(#$#$(#2#2(#(#(#,#3#4&0第三章齿轮加工方法及工艺过程第二节齿轮加工工艺过程一、齿轮制造现状机械传动具有恒功率输出、承载能力大、规率高、寿命长、可靠性高、结构紧凑等优点，广泛用于各种机械设备和仪器仪表中。齿轮传动是机械传动的主要形式。齿轮是机器的基础件，其质量、性能、寿命直接影响整机的技术经济指标，齿轮因其形状复杂、技术
10、问题多，制造难度较大，所以齿轮制造水平在较大程度上反映一个国家机械工业的水平。我国在发展齿轮生产方面，到!年代末，已基本形成齿轮制造工业的完整体系。齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。齿坯加工必须保证加工基准面精度。热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。也反映了齿轮制造的水平。在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面齿轮（#$%&(），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。对大模数齿轮则采用粗滚齿调质精滚齿。对汽车、拖拉机、机床等齿轮，批量大，要
11、求精度高，采用滚齿或插齿后，再进行剃齿或珩齿。齿面感应淬火的齿轮（%)$*)&+,），其工艺为滚齿或插齿、剃齿、感应淬火，再剃齿或珩齿。对于硬齿面齿轮，一般先滚齿或插齿，有时还剃齿，热处理后精整基准面，轮齿变形大时，进行磨齿。轮齿变形较小，且精度要求在!级和!级以下的齿轮，热处理后可采用珩齿或研齿。要求精度高且载荷不太大，且要求硬齿面的齿轮，可采用精滚齿后离子渗氮工艺。设计合理的齿轮的性能，除材料因素外，主要取决于齿轮制造水平。目前齿轮已达到的参数和性能指标见表-.!。表-.!齿轮的参数和性能指标齿轮直径（/）-0*$-*)*齿轮模数（/）0%$-传递最大功率（12）3)最高节圆线速度（/45
12、）工业应用：)$)*试验：#最高转速（64/78）-)第一篇齿轮加工基础知识齿轮直径（!）#$%$&$最大输出转矩（()!）*$+,$承载能力（负荷系数!）（-./）高速齿轮：$#&$船用齿轮：0#&试验齿轮：+#1精度和表面粗糙度高速齿轮：$级以上/#,%#2*!低速重载齿轮：1 级以上/#2%&#$!机床齿轮：+%2 级/#2%&#$!汽车齿轮：$%2 级/#*&%&#$!寿命高速齿轮：%$年低速重载齿轮：%$年减速器齿轮：%&年机床齿轮：年以上汽车齿轮：+(!齿轮噪声高速齿轮：小于 0中、低速齿轮：小于,$机床齿轮：普通机床 1$%,精密机床 20%1+齿轮制造工艺的发展，很大程度上表现
13、在精度等级与生产效率的提高两方面。近年来，随着齿轮装置向小型化、高速化、低噪声、高可靠性发展。硬齿面齿轮制造技术日益显示其重要性。高生产率的超硬刮削技术，高效和高精度的立方氮化硼（34)）砂轮磨齿等一系列新技术得到应用与推广。与硬齿面加工技术相适应，齿轮的热处理工艺越来越显得重要，例如齿轮渗碳采用气体渗碳法，尤其是采用离子真空渗碳法，对齿轮进行深层渗碳并能减少变形，缩短渗碳时间。电子计算机的应用，促进了齿轮制造技术的发展，应用计算机编制工艺过程进行质量控制，使制造质量稳定可靠。用数控微机系统改造切齿机床，使机床实现所需的切齿运动，提高机床的运动精度，以及实现轮齿的修形。为了齿轮在工作状态下正常
14、啮合，对于圆周速度超过!56 的高速齿轮，由于运转中的热效应，应对齿面热变形进行修形。对于低速重载齿轮，采用硬齿面齿轮由于跑合性能不好，齿面负荷系数增加，导致整个齿轮装置系统产生一定的弹性变形，会产生沿齿向载荷分布不均，因此，必须齿向修形。总之，国内外对齿面修形技术已作为齿轮制造中的一项重要工作内容，尤其是在减小体积，提高承载能力方面更是如此。&第三章齿轮加工方法及工艺过程二、齿轮加工方法齿轮的加工方法很多，但主要方法有滚齿、插齿、剃齿和磨齿。其他尚有铣齿、刨齿、梳齿、挤齿、珩齿和研齿等。近年来，在加工技术，如硬齿面技术、计算机数控技术等方面的发展，已使各种加工方法出现了崭新面貌。（一）滚齿滚
15、齿于!#$年即被应用，是目前应用最广的切齿方法，可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮和包络蜗杆。滚齿精度一般可达%&()$级。表面粗糙度!*+,-)!,.!/。国产滚齿机（0+!112）加工最大直径达/，最大模数达(1/。目前高速钢滚刀的切削速度可达!11)-11/3/45，加工齿面硬度最高达+11)(1167。硬质合金滚刀切削 速度可达+11/3/45 滚切齿面硬度最高达 689.-。滚齿是一种高效切齿方法，如德国普发特（:;*?）公司:-!滚齿机加工，A+,$/、#A-#的齿轮，每小时达.1 件。目前滚齿的先进技术有：!,多头滚刀滚齿一般双头滚刀可提高效率约(1B，三头滚
16、刀可提高效率约 1B，德国利勃海尔（C&D76D88）齿轮加工设备有限公司建议滚刀头数可根据模数确定，如 A-,/时，滚刀头数最多可达$头，但滚刀各头之间的偏差影响齿轮的齿向精度。-,滚齿机数控化或普通滚齿机安装数显装置1 年代国外已制造了全数控（99）机床，即用计算机数控，用电子系统协调机床各种运动，可减少调整时间和提高加工精度。如日本东芝公司研制的 6E9 系列数控滚齿机，最大加工齿轮直径为+/，模数为(1/。上、下、前、后各轴位置精度为!/3脉冲，工作台分度精度为 1,#F3脉冲。装有精度为!F 的计数装置，吃刀深度和工作台的位置等可根据控制台的显示数字进行控制，分度和工作循环均由纸带编
17、程控制。可进行斜齿、鼓形齿、锥齿等切削加工。我国郑州机械研究所，根据数控原理，利用微机在机床上直接对环面蜗杆螺旋齿面进行曲线修形。近年来还开发了用数控微机系统取代切齿机床机械传动链，改变原有传动比，按要求的运动关系，改变切齿传动瞬间的速比，首次加工出变!角的平面包络环面蜗杆，实现了蜗杆导程与!角二维修形加工的要求。+,硬齿面滚齿技术硬齿面滚齿扩展了滚齿领域。该方法也称刮削齿加工。刮削可作为大型齿轮磨前予加工工序，去掉淬火变形量，直到留有合理的磨削余量，以减少磨齿时间，降低成本。刮削作为精加工工序，可达到%&+#.-的.级精度，如果与蜗杆珩齿相结合，可获得良好的齿面质量，避免磨削烧伤和裂纹。可比
18、单纯磨齿提高效率!)倍，费用降低一半以上。硬齿面滚齿的滚刀刀齿采用硬质合金或金属陶瓷材料，表层涂氮化钛，这些新材料-第一篇齿轮加工基础知识已经能够控制刀具的崩刃。同时也提供了干式（不用切削油）切削的可能性干式切削优点是不需准备和处理冷却液，不要求油雾处理（由空气排放）的工作，干切屑无污染，零件也没有清理的要求。如果切削时使用切削油，则可提高刀寿命。硬齿面滚齿时，滚齿机需有较高的静刚度和动刚度，工作台和滚刀传动时无间隙，要预加载荷，设置理想余量分布的定位装置。如德国利勃海尔公司生产的滚齿机采用封闭式箱形铸造结构，增加刚度。有手动调整、电子传感器调整和使用开关测头对初滚后的齿轮进行对牙定位。并设计
19、了切屑输送槽排除切屑。!大型齿轮滚齿大型齿轮滚齿，由于工件体积大，重量重，装卡不便。所以大型齿轮滚齿设备的发展趋势是综合性加工。如德国#$%&#公司的()*+滚齿机，将滚齿、插齿、磨齿和齿轮检测集于一体，避免多次装卸。此外用工件交换工作台在机床外预装待加工齿轮，然后用上料装置送到机床上加工，以减少装机时间。对于滚齿刀、插齿刀、砂轮头和测量头的更换用快速刀具交换装置。为提高生产率，还应用可转位硬质合金镶片滚刀切削速度比高速钢滚刀高*,-倍，不需重磨，可在机床上更换镶片。目前大型滚齿机已能加工.+/以上的齿轮。如日本加工了直径.,.!/的天文望远镜转台精密齿轮，前苏联的*0)!-型滚齿机可加工直径
20、.1*/的齿轮。（二）插齿和梳齿插齿是一种广为采用的切齿方法，特别适合于加工内齿轮和多联齿轮。采用特殊刀具和附件后，还可加工无声链轮、棘轮、内外花键、齿形皮带轮、扇形齿轮、非完整齿齿轮、特殊齿形结合子、齿条、端面齿轮和锥度齿轮等。数控插齿机能加工椭圆齿轮、非圆齿轮和特殊形状的齿轮。插削速度最高可达.+,1*+次2/34 冲程数。加工精度达*,5级。6778公司的 9#:.1+型插齿机可加工直径为.1/、模数为!+/的齿轮。国产;*.1+插齿机能加工直径为 1/，模数 1+/的齿轮。插齿效率受插齿机刀具往复运动机构的限制，最近采用刀具卸载 级硬质合金插齿刀，加工!*,51#%?的硬齿面齿轮，加工
21、精度达 5,级（A0BC-)），粗糙度达!7+!,+-!/。一定程度上可代替滚齿。)1第三章齿轮加工方法及工艺过程梳齿是用齿条刀插削圆柱齿轮。特点是加工精度高，可达!#$级。由于刀具结构简单、制造刃磨方便，精度高、刃磨次数多，便于采用硬质合金刀片和立方氮化硼（%&#）刀片加工淬硬齿轮。()公司采用%&#刀片加工淬硬齿轮，精度达到!#$级。国外实践证明，当齿轮模数大于*+,*-.时，梳齿生产率比滚齿和插齿高。梳齿机有两种形式。()梳齿机加工时齿条刀仅作切削运动，由工件边转动、边沿齿条节线移动来形成展成运动。加工范围大，如/0 1 2$3 型梳齿机可加工，!4*,*+.、直径小于 2$+.的齿轮，
22、/0 1*-+5 型梳齿机可加工!4-,2+.、直径-2+,*6+.的齿轮。另一种森德兰式梳齿机，加工时由齿条刀的移动和工件相应的转动形成展成运动，是大型卧式梳齿机床。（三）剃齿剃齿是一种高效齿轮精加工方法，最早于*7-8 年在美国应用。和磨齿相比，剃齿具有效率高、成本低、齿面无烧伤和裂纹等优点。所以在成批生产的汽车、拖拉机和机床等齿轮加工中，得到广泛应用。对角剃齿法和径向剃齿法还可用于带台肩齿轮的精加工。国外剃齿机最大加工直径已超过 8.，剃齿精度已达!#$级。国产 96*-$:剃齿机可加工直径为*-$+.，模数为*-.的齿轮。为了扩展剃齿范围。日本用超硬高速钢剃齿刀加工硬度为 6$+,62
23、$0&;的中硬齿面齿轮，并开发了一种直线自动控制剃齿系统。正研究新型蜗杆式剃齿刀，用于剃削$+0&/的大模数（!4-$!.。前苏联研制的装配式硬质合金剃齿刀，可加工齿面硬度为 6$,6?0=%的齿轮。为提高剃齿精度，前苏联研究了将刀具和工件之间的自由传动改为强制联系，设计同步传动装置，用齿条刀强制剃齿等。国内上海第二工业大学等单位，研究剃齿后齿形中凹现象及其消除办法，以降低啮合噪声。大连理工大学等单位采用间齿剃齿和负变位剃齿刀消除齿面中凹，取得了一定效果。在剃齿机方面，德国 0=A0 公司设计了半自动刀具和夹具交换系统，可通过按钮进行刀具或夹具的对中和夹紧。剃齿刀的磨削是非常复杂且费时的工作。
24、国外，如德国 0=A0 公司，研制了电子滚切弧形传动鼓，使剃刀磨床实现内装式 B%机进行机床调整计算和坐标调整自动化。国内重庆大学研制的剃刀磨削数控砂轮修正器，已用于生产。（四）珩齿珩齿是一种轮齿表面光整加工技术，可有效地改善齿面质量，粗糙度由(-C$!.减6-第一篇齿轮加工基础知识小到!#$%!&以下。某些珩齿方法还能在一定程度上提高齿轮精度，由于效率高，成本低，齿面无烧伤，所以广泛用于 级以下精度的软、硬齿面齿轮加工。珩齿方法有齿轮形珩轮外啮合珩齿、蜗杆式珩轮珩齿和内啮合珩齿。齿轮形珩轮外啮合珩齿已广泛应用，能有效地降低齿面粗糙度，但提高齿轮精度的能力甚微。年代推出的蜗杆式珩轮珩齿工艺，珩
25、轮齿形可以精确成形，珩轮精度高，珩齿切削速度高，修正轮齿误差能力强。首先在日本广泛应用（()*+、()*%珩齿机），其后在我国也开始应用（长江机床厂的,-%+、南京第二机床厂的,-.、,/-.珩齿机）。郑州机械研究所用圆柱蜗杆式珩轮珩双圆弧齿轮后，表面粗糙度从!-#0!&降到!#%!&，齿向偏差 由 1$!&降到 0!&，齿向精度得到很大提高，效果显著。应用环面蜗杆型珩轮珩齿，接触条件可进一步改善，珩轮和工件更有相互提高精度的作用，但珩轮修正较为复杂。122 年瑞士法斯拉尔（34556/7）公司开发了内啮合珩齿机，其后人造金钢石等超硬磨料的应用，精密加工、精密计量、精密复合电镀等先进技术的发展
26、，使内啮合珩齿在汽车（通用、福特、奔驰、沃尔夫、日产等汽车变速箱厂）、飞机等制造中推广应用。由于内啮合珩齿沿齿高相对滑动速度差小、重合度大、齿面压力波动小。因此，可达到 级精度，部分可达$级。我国南京第二机床厂生产了,-0+、,(-0+内啮合珩齿机。内珩的关键是修整内珩轮的金刚石滚轮的制造问题。目前珩齿都用于中、小模数齿轮。我国大连理工大学研究了可控电解珩磨工艺，解决大模数齿轮的珩磨，其工艺特点是不受齿轮模数、齿数、尺寸及结构形式限制，可在滚齿基础上，将齿形精度提高 89+级，表面粗糙度降至!#.!&以下。国内外珩齿方面的研究多着眼于进一步提高珩齿精度下提高珩磨轮的寿命。（五）磨齿磨齿是获得高
27、精度齿轮最有效和可靠的方法。发达国家都用硬齿面齿轮，磨齿成为高精度齿轮的主要加工方法。目前碟形砂轮和大平面砂轮磨齿精度可达:;+级，但效率很低。蜗杆砂轮磨齿精度达:;%9-级，效率高，适用于中、小模数齿轮磨齿，但砂轮修正较为复杂。锥形砂轮磨齿精度达:;8?公司磨齿机可磨直径为%#.&，模数为%+&的齿轮，效率较高。成形磨齿精度达:;.级，机床简单，生产效率高，最大磨齿直径为-&，模数为+.&，适用于少齿数、大模数修形齿、.9$级精度齿轮的批量生产，但成形磨齿的砂轮修整较复杂，为此国内外已研制了数控修整装置。磨齿的主要问题是效率低、成本高，尤其是大尺寸齿轮。所以提高磨齿效率，降低费.+第三章齿轮
28、加工方法及工艺过程用成为当前主要研究方向，在这方面，近年来出现的新技术有：!改进磨削方法如减少磨削次数，压缩展成长度，缩短磨削冲程。为此#$%公司提出了“!”一磨削法和&()*公司提出了“双面磨削法”。&()*和+,-().公司生产了刚性好、精度可靠的单砂轮磨齿机，实现大进给量磨削，都提高了磨齿效率。/应用立方氮化硼（01&）砂轮高效磨齿01&砂轮具有硬度高（2(/34高一倍多）、耐磨性好、寿命长、精度保持性好、切削性能好、热扩散系数大等优点。因此，用 01&砂轮磨齿轮比用单晶钢玉砂轮磨削效率提高到 5 6!7 倍，被磨削表面不易发生烧伤和裂纹，表面呈压应力状态，疲劳强度高。在国外用 01&砂
29、轮可获得高精度、高质量齿轮。如#$%公司的轧机齿轮轴立式磨齿机，使用 01&砂轮，变干磨为高生产、高精度的湿磨。格里生公司用 01&碗形砂轮磨出相当于 89:7 级精度轿车用锥齿轮。日本佐贺大学用 01&碟形双砂轮 7;磨削，实现了超精密镜面齿轮磨削，精度达 9:7!级。日本小松制作所开发的 01&内齿轮成形磨齿机加工的齿面粗糙度可达$!?。以普通砂轮材料为基体的 01&砂轮，因其耐磨性好，精度保持性好，可以大大减少砂轮修整次数。以金属为基体的电镀 01&砂轮，则不需修正，省去砂轮修正和磨损补偿装置，简化机床结构。01&砂轮磨齿比普通砂轮磨齿，耐用度高约 57 6!77 倍，并且可以提高磨削用
30、量、减少磨削次数，易于实现高精度高效率磨齿所以适应大批量生产，特别是用于成形砂轮磨齿和蜗杆砂轮磨齿。德国卡普公司 2A 和 2:型 01&成形砂轮磨齿机，磨削一材料为/7#B0.5、模数为/?、齿数为!5、齿宽为 55?的齿轮，每件仅需/?B，一片砂轮至少磨齿轮!777 个。日本槛藤铁工（C$*D-EF）01&蜗杆砂轮磨齿机，采用电镀 01&砂轮，磨削直径为 G/?、材料=!H 钢，硬度为 5H+I0、齿数为 H、齿宽为!J?的汽车齿轮，每件仅需!?B，精度达 K9&=6 5 级，一片砂轮连续加工 4777 件齿轮后仍能保持精度。其他如前苏联、意大利（桑浦胜势利公司 I9 L 4J7 磨齿机）
31、等国都已应用 01&砂轮磨齿。我国重庆大学对 01&磨轮设计、电镀植砂、超硬磨具内镀及 01&砂轮成形磨削汽车齿轮作了深入研究，已取得良好效果。4 磨齿机采用数控（0&0）技术数控技术使磨齿机操作简便，减少了调整和停机时间，提高了效率和自动化程度，获得了稳定和可靠的精度，使齿轮磨齿工艺发生了深刻的变革。例如德国&()*公司和+,().公司的 0&0 锥形砂轮磨齿机、胡尔特（+MIN+）公司的数控大平面砂轮磨齿机、德国、美国的数控成形砂轮磨齿机、瑞士、日本的数控蜗杆磨齿机，意大利:2#OMNP&:9Q9 公司的数控成形磨齿机等，磨削过程由数控控制。=开拓新的磨削原理和磨齿工艺瑞士赖斯豪尔公司新开
32、发的 IRO/77 型磨齿机采用了环面蜗杆砂轮磨削的连续成形/第一篇齿轮加工基础知识磨齿工艺，其效率是普通磨齿法的!倍。赖斯豪尔公司在#$%&数控蜗杆砂轮磨齿机上采用深切缓进磨齿工艺使机床的磨齿效率提高!倍左右，并按需要可磨削各种修形齿轮。此外，还有连续修正缓进给强力磨，金刚石滚轮在磨削时始终与砂轮接触，对砂轮进行整形和修锐。超高速磨削的发展，可进一步提高磨削效率，德国()*公司研制的磨床，砂轮转速达+%,-./0，线速度达 1!%.-2。德国阿亨工业大学正在研究砂轮线速度为!%.-2 的超高速磨削技术。（六）螺旋锥齿轮加工螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮广泛应用于汽车、拖拉机、工程机械、石油地质钻机
33、、坦克、直升飞机和机床的驱动。这类齿轮的设计制造质量主要取决于两方面因素。一是加工设备及其工夹具的精度。二是由复杂的共轭计算所确定的机床及刀具的调整参数保证的齿形精度，这是提高这类齿轮质量的关键所在。在螺旋锥齿轮加工方面。美国格利森公司占有很重要的地位。近十余年问，格利森公司在加工设备方面，创造了高效准双曲面齿轮磨齿机和数控多功能铣齿机。在质量检验分析和控制技术方面，研制了具有三坐标测量功能的计算机辅助检测系统，可快速准确测出齿形误差，并得出最佳的切齿修正调整参数。在设计制造技术方面，研制了一套包括几何、强度设计、切齿（或磨齿）调整参数计算，考虑轮齿边缘和轮齿接触分析和有限元应力接触分析的计算
34、机软件系统。我国现已能制造较先进的弧齿锥齿轮切齿机床，如 311!%)、31%4%5 等。在软件开发方面，重庆大学、北京农业工程大学等分别研制的弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮设计制造应用技术软件系统，可完成齿轮几何参数设计，加工时机床利刀盘的调整参数计算，轻载下的轮齿接触分析（67)）以及精密磨齿调整参数计算。可以任意指定大齿轮齿面上接触区中心的位置，该处的接触区大小及对角方向，大、小轮相对运动角加速度等参数，达到先进水平。为了提高精度，硬齿面螺旋锥齿轮可以磨齿，但效率很低、成本高。目前先进工业国家已采用硬质合金刀盘进行刮削加工。如德国克林贝格（(859:;9*:法），加工直径大于+%.，模数大于
35、4.，精度达到?59!级，表面质量相当于精磨齿面。对于较小型的齿轮，即齿轮直径小于+%.和模数在 4.以下时，单纯硬质合金刀片的刀盘，刀具寿命尚有所不足，因此，刀盘装有由硬质合金材料制成的硬焊刀齿，该材料上渗入%A.厚的立方氮化硼，组成切削刃和切削刀面，该力方法称*:7，最高精度到?59$级。刀盘寿命达 B C 4D。A1第三章齿轮加工方法及工艺过程（七）研齿为了改善齿面粗糙度，可采用研齿。有时由于装配误差及受载变形等因素影响，使原本精度较高的齿轮在满载下，齿面接触情况变坏，也可用研齿方法进行改善。研齿时，必需用齿轮专用研磨剂，以避免损伤齿面，或研磨后清洗不掉，造成齿轮运转后损伤齿面，以及研磨
36、剂进入轴承，损伤轴承。我国北京科技大学研制了齿轮满载快速抗胶合研合剂（!#$%、!&$、(#$%、(&$、)#$%、)&$），适用于各种软、硬齿面齿轮及蜗轮蜗杆的齿面研合和抛光。该研合剂是一种三维网络结构的膏状体，具有良好的研合性能，能快速增加接触面积。研合后，齿轮精度指标都有所提高，表面粗糙度达到!*+,-.+,/-!0，接触面积可达%+1。当载荷加到额定载荷的/+1以上时，一般齿轮，研合次数不大于%+2次。同时具有良好的抗胶合性能，满载研合不产生胶合。研合时，不用润滑油，不产生滴溅，轴承口用纸片挡住后，不进入轴承。清洗容易，无毒，无污染。（八）齿轮检测齿轮检测技术在齿轮制造中占有重要地位，
37、没有先进的检测技术和仪器，不可能制造出性能优良的齿轮。现代齿轮检测技术向非接触化、精密化、多功能化、高速化、自动化、智能化、集成化（计算机控制）、经济化方向发展。在检测领域方面，解决大模数和小模数齿轮的检测问题。目前齿轮检测方法有单项误差的测量和综合误差的测量两大类。%3/4 年我国成都工具研究所首创了齿轮整体误差测量理论和方法。揭示了齿轮传动特性和各种误差之间的内在联系，为控制传动质量，改进齿轮设计和制造提供依据。%35+年后，我国成都工具研究所、哈尔滨和北京量具刃具厂等运用该方法分别研制成了截面整体误差测量仪。从而将我国齿轮测量技术发展到动态综合测量的新阶段。在检测仪器方面，各国均开发了由
38、计算机控制的齿轮量仪。如美国 67889:;公司的?989;A+万能测齿仪（BCB）、日本大阪精机的 B$%4!D、B$%!D 齿轮测量仪（BCB）、德国 B*?8*E?公司的 43+%#齿轮测量仪（BCB）、德国!9887?公司的!6F8+渐开线导程检查仪、瑞士*公司的#($2+型自动周节仪、德国 G=7;公司的HI2A+J 自动周节仪、瑞士*公司的#($2-+KAA 型齿形测量仪、我国成都工具研究所的 BJL-+型单啮仪、哈尔滨量具刃具厂的-+%型万能齿轮量仪等。齿轮量仪的发展，使齿轮测量精度不断提高，如 B$%!D 及 43+%#齿轮测量仪，测量精度达+,+%00 以上。在仪器构造上，大
39、量应用新技术和元件，如计算机数控技术用于控制、驱动、数据处理。光栅、周步感应器、容栅、磁栅、电感测微技术、电容测微技术、激光测量技术等用于位移测量。我国重庆大学首次将激光扫描及双摄象机定位用于4第一篇齿轮加工基础知识齿轮外形曲面非接触测量，长春光学机械研究所用电感测微仪和计算机控制，研制了高精度齿距测量系统，可测出!级精度齿轮齿距误差。在大模数、大直径齿轮测量方面，哈尔滨量具刃具厂研制了#$%上置式齿轮测量仪，采用光栅技术、计算机控制，从而为大齿轮的加工现场提供了临床齿形测量手段。对于小模数齿轮测量，目前主要检查径跳和投影仪检查齿形，测量范围也在齿轮直径#&以上和模数大于%#&。近年来大连理工
40、大学采用了齿形展成极坐标测量法和齿距绝对测量法。用光栅技术、计算机控制，研制了小测力传感器及微型测头，制成了小模数齿轮齿形及周节测量系统和仪器，可实现模数不小于%(&，节圆直径小于)%&，*级或*级以下精度齿轮齿形和齿距的测量。三、齿轮工艺分类齿轮工艺在本节中是指齿轮齿形的加工方法。齿形加工方法很多，根据齿形成形方法分，有成形法、展成法和仿形法。齿轮按其结构形状分，有圆柱齿轮、蜗轮蜗杆、圆锥齿轮和特种齿轮等。它们的加工方法主要有滚齿、铣齿、插齿、梳齿、刨齿、剃齿、珩齿、磨齿和挤齿等。（一）圆柱齿轮加工方法!滚齿在滚齿机上用滚刀滚齿，滚刀和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上连续加工出整
41、圈的齿，滚刀沿着齿轮的轴心线方向进给，加工出全齿轮宽度的齿。滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间啮合，滚刀头数!相当于斜齿轮齿数；滚齿的啮合关系，也可比作蜗杆副的啮合，滚刀刃位于蜗杆的螺纹表面上，滚刀转一圈，被加工齿轮转!+!圈。滚齿机滚齿的滚刀主切削运动、齿形展成、分度、进给及差动等，是连续并同时进行的。加工斜齿轮，滚刀的进给与螺旋导程相关，运动关系是：进给距离等于齿轮的螺旋导程时，差动使齿轮转一圈。一种滚刀可以加工模数相同，齿数、螺旋角和变位量不同的多种齿轮。极小的仪表齿轮和很大的重型矿山齿轮都可以滚齿，生产效率较高，加工齿节距误差较小，质量比较稳定。#插齿在插齿机上用插齿刀插
42、齿，插齿刀和被加工齿轮按一定的速比转动，切出整圈齿轮的齿形、插齿刀的切削往复运动，切出全齿轮宽度的齿。在插齿机上插齿，插齿刀与被加工齿轮的转动关系，犹如两个齿轮做无间隙的啮合。插齿分度和齿形展成加工是连续进行的。若插齿刀齿数是!，插齿刀转一转，被加工齿轮转!+!转。加工斜齿轮，插齿螺旋运动由螺旋套控制，被加工齿轮的螺旋角!，由螺旋套导程长度 与插齿刀分圆直径#!决定,#第三章齿轮加工方法及工艺过程!#!$!%&即被加工齿轮螺旋角等于插齿刀的螺旋角。用插齿刀插齿，插齿啮合线长度与加工件齿数和插齿刀齿数%有关，一把插齿刀不能满足加工模数相同，齿数和修正系数不同的各种齿轮需要，插齿刀只能在一定的加工
43、齿数范围内通用。插齿是内齿轮、多联齿轮的有效加工方法，广泛用于加工直齿轮，也可加工斜齿轮及人字齿轮，采取措施还可以加工齿条。()铣齿铣齿属成形法加工齿轮，刀具的截形与被加工齿轮的齿槽形状相同，刀具沿齿轮的齿槽方向进给，一个齿槽铣完，被加工齿轮分度后，再铣第二个齿槽，齿轮的齿节距由分度控制。铣斜齿轮，铣刀的进给运动配合被加工齿轮转动，运动关系是，进给距离等于被加工齿轮的导程时，被加工齿轮转一转。由于齿轮的齿槽形状与齿轮的齿数、修正量、甚至齿厚公差有关，成形法铣齿难于实现刀具齿形与被加工齿轮齿槽都相同，实际上铣齿大都是近似齿形。大模数的齿轮，铣齿生产效率较高，铣齿广泛用于粗切齿。（%）片（盘状）铣
44、刀铣齿片铣刀铣齿，齿轮的模数大小不受限制。用于大模数、大螺旋角、多齿数的齿轮粗铣齿，比普通滚刀粗切齿，生产效率可显著提高。（*）指形刀铣齿指形刀铣齿，刀具制造比较简便，适用于较大模数的齿轮粗精铣齿。可加工齿面中间，无退刀槽的人字齿轮。+)梳齿在梳齿机上用梳齿刀梳齿，被加工齿轮相对梳齿刀按一定的速比转动和移动，切出齿轮的齿形，梳齿刀的切削往复运动加工出全齿宽的齿，刀齿节距和被加工齿轮的分度保证齿轮的齿节距。梳齿机加工齿轮，梳齿刀与被加工齿轮的运动关系，犹如齿条与齿轮的啮合，也可以比做插齿的特例，即插齿刀的齿数无限大，刀具分圆变成直线。梳齿刀加工齿轮，梳齿刀可以是一个或多个刀齿，展成运动是直线。由
45、于梳刀的一个刀齿只能在工件上切出一个齿槽，而且梳刀齿数有限，不可能连续切出齿轮的所有齿槽，为此，在一次展成运动之后，必须返回展成运动的起始位置，分度之后，再做下一次的齿形展成运动。梳齿机加工斜齿轮，螺旋角靠梳刀溜板搬度，被加工齿轮的螺旋角就是梳刀溜板搬转的角度。梳齿机加工圆柱外齿轮，加工特点和插齿机大致相同。梳齿刀的切削条件和刀具制造精度优于插齿刀，所以梳齿精度较高。,)磨齿磨齿是齿轮的精加工方法，用砂轮对齿面进行磨削，磨齿可以磨削齿面淬硬的齿轮，消除热处理变形，提高齿轮精度。（%）锥形砂轮磨齿被加工齿轮相对砂轮按一定速比相互转动和移动，磨出齿轮的齿形，砂轮的往复运动，加工出全齿宽的齿。齿轮的
46、齿节距由分度保证。砂轮与被加工齿轮的运动关系，犹如齿条和齿轮的啮合，磨齿循环运动与梳齿机梳齿基本相同。-(第一篇齿轮加工基础知识锥形砂轮的中间截面，形状与齿条的齿截面相同，磨齿时，砂轮锥面与齿面相切，接触只有一点，磨削直齿轮，可以做齿根和齿顶修形，以及磨鼓形齿等。（!）碟形砂轮磨齿砂轮形如碟子，用突起的砂轮边缘圆角或圆环磨齿，有#和!#两种磨齿方法。#磨齿法，被加工齿轮的基圆相对砂轮做纯滚动，砂轮磨削点在齿轮的基圆切线上，磨齿的循环次序是：往返滚动磨削一次，磨出一个齿槽的一段齿面；被加工齿轮沿齿槽方向不断的进给，再滚动磨削第二段齿面，直到一个齿槽磨削完成，被加工齿轮分度后再磨第二个齿槽。磨齿时
47、，齿面与砂轮的棱边圆角相切，形成凹圆弧线的包络齿面。这种磨齿方法，砂轮与齿面只有很短一段圆弧接触，便于对齿根和齿顶修形，以及磨鼓形齿。!#磨齿法，用两片砂轮，砂轮的磨削面调整到相当于一片锥形砂轮的位置上。因此，磨齿运动与锥形砂轮磨齿运动几乎完全相同。碟形砂轮的磨削圆环面与齿面相切，接触是上下两段直线，即砂轮磨削圆环与齿面的相割线。上下两处的磨纹相互交叉，成网状磨纹。（$）大平面砂轮磨齿被加工齿轮相对砂轮按一定速比移动和相互转动，磨出齿轮的一侧齿面，齿节距由被加工齿轮分度保证。大平面砂轮磨齿，砂轮轴线与被加工齿轮的轴向位置固定不变，砂轮与被加工齿轮的运动关系，相当于齿条与齿轮一个侧齿面的啮合。砂
48、轮与齿面相切，接触是直线，即砂轮与齿面长的相割线。因此，它只能磨齿面长度小于相割线的齿轮；一次磨削往复运动，磨出一个齿的一侧齿面，被加工齿轮分度后，再次磨削往复运动，磨出另一个齿的一侧齿面，齿轮的同侧齿面磨完之后，再磨另一侧齿面。（%）蜗杆砂轮磨齿砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上磨出整圈的齿，砂轮沿齿槽方向进给，磨出全齿宽的齿。蜗杆砂轮磨齿，机床的运动关系与滚齿相同。是以砂轮代替滚刀对淬硬齿轮精加工的方法，砂轮与被加工齿轮的磨削接触为点接触。（&）渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上磨出整圈的齿形。渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿，机床的运动
49、关系与滚齿相同，砂轮的截面形状与被磨齿轮截面形状基本相同，砂轮与齿轮的磨削接触为线接触。（）成形砂轮磨齿与片铣刀铣齿方法基本相同，即以砂轮代替成形铣刀。(剃齿在剃齿机上用剃齿刀剃齿，是齿轮精加工的一种方法，剃齿刀相当于齿面上开了很多刃的斜齿轮。它带动被加工齿轮相对转动，如同交错轴齿轮啮合，靠齿面上的相对滑动，剃齿刀切去齿面上很薄的一层金属，完成齿轮的精加工，剃齿机溜板的调整)$第三章齿轮加工方法及工艺过程保证齿轮的齿向加工正确。剃齿精度受剃前齿加工的精度限制。剃齿生产效率较高，适用于滚齿、插齿后的软齿面精加工。!挤齿挤齿是齿轮精加工的一种方法，它用挤压轮对被加工齿轮的齿面进行挤压，提高齿轮的表
50、面质量，挤齿适用于滚齿、插齿后的软齿面齿轮精加工。#珩齿珩齿是齿轮精加工的一种方法，珩齿与剃齿的方法基本相同，即将剃齿刀换成形状相同的珩磨轮，靠齿面上的相对滑动，进行齿面抛光，被加工齿轮的齿面软硬均可。（二）蜗杆副加工方法$蜗杆齿加工方法蜗杆有圆柱蜗杆和环面蜗杆。蜗杆的齿形有直纹齿与曲线齿等。加工圆柱蜗杆用普通车床，刀具相对被加工蜗杆做圆柱螺旋运动。加工环面蜗杆需改装普通车床或用普通滚齿机加专用工具，刀具相对被加工蜗杆作圆弧面螺旋运动，蜗杆齿加工方法有车齿、铣齿、磨齿等。（$）蜗杆车齿各种蜗杆都可以用（成形）车刀车齿，车刀材料有高速钢与硬质合金等，分别适用于软齿面和硬齿面蜗杆加工。（%）蜗杆铣