双联齿轮零件的加工工艺分析

2014-07-01单国红

机械工程师 2014年4期

关键词：齿形精加工基准

单国红

（齐齐哈尔永泰机械制造有限公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

双联齿轮零件的加工工艺分析

单国红

（齐齐哈尔永泰机械制造有限公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

文中以典型双联齿轮为例，对齿轮的加工工艺进行了详细的分析，并对齿轮加工过程中的注意事项进行了说明。

齿轮加工；加工工艺；加工精度

0 引言

齿轮传动是机械传动中常见的一种传动方式，齿轮传动广泛应用于航空航天、船舶工业、核电行业、汽车工业等。齿轮是各种齿轮传动中必不可少的零件，包括圆柱齿轮、斜齿轮、齿条和人字齿轮等。不同的齿轮结构应该制定与其相对应的加工工艺路线才能确保所加工的齿轮达标，并符合加工经济性的要求。根据零件的具体结构，齿轮的加工一般可以选择插齿或滚齿，通常对于单联齿轮选择插齿方式，对于双联齿轮选择滚齿方式。加工工艺的选择对齿轮加工精度有着很大的影响。因此，合理设计加工工艺路线对于齿轮的加工至关重要。

1 齿轮加工工艺

1.1 加工零件工艺分析

图1 双联齿轮

本文以图1所示的双联齿轮加工为例进行工艺分析，该齿轮的材料为20钢，主要加工的内容有外圆表面、花键槽、齿形以及端面。该零件精度要求较高，由于齿轮在工作中需要传递较大的动力，因此齿轮加工后要具备一定的力学性能。

1.2 零件的加工

1）齿轮加工技术分析。齿轮加工质量的优劣主要取决于齿形精度和齿数的平均分布情况，为了使零件的加工精度能够达到要求的精度等级，必须保证齿轮加工定位孔、定位面的加工精度。因此，加工的第一步就是对定位基准的加工，为后续齿形的精加工做准备。先粗加工直径84 mm和直径60 mm的外圆以及直径30 mm的中心花键孔，粗加工后要留有一定的精加工余量2 mm左右。另外，A、B两侧端面的加工也可以同时进行。定位基准粗加工后再进行精加工到要求尺寸。

在定位基准精加工后就是对齿形的加工，齿形在工作中需要传递动力并且要满足一定的力学性能要求，因此齿形加工后要进行淬火处理，以提高零件的机械强度。齿形的加工要满足图样的精度要求。

齿形的精加工一般安排在最后阶段，也就是在热处理工序之后进行。齿形在淬火处理后容易发生微小变形，精加工的目的就是修正加工变形提高加工精度，以满足零件的精度要求。其加工过程为：先对定位基准面或基准孔进行精加工修正，然后利用修正后的定位基准精加工齿形。这样的加工安排可以确保最终的齿轮加工精度满足技术要求。

2）确定定位基准。齿轮加工精度的高低很大程度上受定位基准精度的影响，齿形精加工定位的选择一般要根据齿轮的结构特点来定。譬如：轴类齿轮的齿形加工通常会用轴的中心孔来定位，模数较大的齿轮齿形加工通常要利用轴颈和某一面来定位，盘类齿轮齿形的加工定位基准通常选择内孔和端面或者选择外圆和端面定位。选择定位基准时要尽量遵循“基准重合，基准统一”的原则，通常要把零件的设计基准、装配基准选择某一个基准面，使齿形的精加工工序基准统一。

3）齿端的加工。为了使齿轮能够更好地相互啮合，齿轮的端面一般要进行倒角加工，倒角形式可以是圆角也可以是棱角或尖角。选择哪种形式的倒角要根据齿形的热处理要求来定，对于粗加工后需进行热处理的齿轮，其齿端的倒角不能选择棱角或尖角，因为齿轮在热处理后，这些形式的倒角部位的力学性能会下降，使齿面变得很脆易在工作中发生断齿。通常采用倒圆角的形式，具体操作就是利用盘铣刀沿着圆弧往返工作。

4）基准修正。通常齿轮在热处理之后定位孔会发生变形，如果继续利用此定位基准进行加工，那么后续工序的加工精度会大幅度下降。所以，为了得到高质量的加工精度，必须对热处理后的定位孔进行修正，如圆柱定位孔的修正可以采用推刀加工或者磨削加工修正的方法。选择哪种方式要根据工件的生产要求来定，对于单件或小批量的加工可以选择磨削修正的方法，对于大批量的加工一般选择推刀修正的方法。磨削的效率较低但加工的精度较高，推刀的加工效率高但精度一般。对于花键孔齿轮的定位修正，一般采用花键推刀进行修正，但操作时要注意推刀的倾斜问题，可以采用加长推刀的方法防止倾斜。