齿轮加工十篇

齿轮加工篇1

关键词：硬齿面；齿轮轴；滚齿

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.018

1 概述

硬齿面滚齿革新了硬齿面精加工工艺，采用硬质合金滚刀覆涂后滚削齿面，相对磨齿有较高的效率，目前在国内外都有应用。主要用于齿轮热后精加工和热后磨齿前半精加工，是修整热处理变形，提高精度的有效方法。对精度高于6级且产量很大的零件，该工艺代替粗磨，切除轮齿的热处理变形，预留很少和均匀的精磨齿余量，提高了磨齿质量，缩短了磨齿时间。为普通精度淬硬齿轮，在高端滚齿机上利用硬质合金滚刀精滚齿面及拖拉机变速箱齿轮及末端传动系零件齿面加工创新提供工艺保障。

2 工件结构与技术要求

图1 所示为拖拉机末端传动系零件太阳轮轴，模数m=4mm，材料为20CrMnMo，渗碳淬火，硬化层深1.0～1.3，齿面硬度58HRC～62HRC。G处齿轮精度等级GB7级，齿形公差ff=0.014，齿向公差Fβ=0.016，粗糙度Ra0.8，要求与F处花键同轴度Φ0.04。

3 加工方案设计与验证

（1）对设备的要求。由于热后工件齿面硬度高，加工时刀具与工件有较大冲击力和切削热，要求机床有很好的刚性及充分的冷却。零件热后硬滚属于精加工，要求机床有稳定的、较高的传动精度。热后滚齿要求滚刀齿与工件齿槽对准后高效切削，要求机床带自动寻齿对齿功能。本零件采用进口六轴四联动数控机床，并带有自动寻齿对齿装置，为硬滚工艺的实施提供了设备条件。

（2）定位、加紧方案的选择与夹具设计。方案：工件热前所有制齿加工基准统一为左端B4中心孔与右端内孔30°外倒角，为保证热前热后基准统一，仍选用与热前相同的基准，保证了F、G齿的同轴度要求。加紧方案：采用拉杆胀套方式胀紧端头内孔，利用机床自动拉紧机构实现快速加紧工件。

（3）硬滚刀具的设计[1]。目前，世界各国刀具厂家所设计的硬质合金滚刀，其结构主要有3种：整体式、机夹式、焊接式。整体式硬质合金滚刀刀齿和刀体用一整块硬质合金加工而成，其优点是刚性强，机械加工省时，可做到较高精度，目前技术可做到模数m=5mm以下，但损耗昂贵的硬质合金较多，成本高；机夹式硬质合金刀片用螺钉压至工具钢刀体上，机夹式结构比较复杂，夹紧可靠性也较差，适合大模数齿轮加工，但是在加工大模数淬硬齿轮时，齿面的挤压力较大，且交变作用显著，因此对刀片的夹紧要求较高；焊接式硬质合金滚刀刀片焊接至工具钢刀体上，其优点是结构简单，联接强度高，而且硬质合金刀片烧结容易，材料节省，应用较广泛。但由于焊接应力引起的裂纹一直是产品质量不稳定的因素，因此需要较高的焊接技术；并且此种滚刀实际加工中无法达到理想的切削速度。

相比而言，整体式硬质合金滚刀其刚性强，精度高，覆涂后可达到较高的切削速度，更适合此零件的加工，所以选用进口整体式硬质合金滚刀。由于零件硬度高，而硬质合金材料的冲击韧性较差，因此，在硬齿面滚齿时，极易产生崩刃，崩刃是硬质合金滚刀要解决的主要问题。从理论上分析，随着硬质合金滚刀负前角的增大，滚刀侧刀刃倾角增大，使滚刀刀齿平稳地切入金属层，从而减小了冲击，保护硬质合金刀齿不致崩刃，耐用度明显提高。为此，设计滚刀时，采用大负前角的特殊形式，并覆涂TiN、TiALN和碳复合纳米材料，使滚刀的耐用度大幅度提高。由于此零件热后硬度58HRC～62HRC，结合刀具结构，采用厂家推荐的-20°前角。

（4）加工余量及切削参数的选择[2]。a.切削余量。一般情况下，齿厚单面切削余量不超过0.2～0.25mm，否则将增大滚刀轴向切削分力和加快刀具磨损，降低硬滚精度。硬齿面滚齿零件在软齿面滚齿时要用配套设计的滚刀（或配套磨前滚刀），根据热处理变形公法线一般预留0.15～0.30mm的热后滚削余量。热后硬滚时应避免滚偏造成两齿面余量不一致，导致刀具受力不均而崩齿；另外，齿底不应预留应热后滚削余量，避免滚刀刀尖滚削齿底而造成滚刀耐用度降低。

b.切削速度。当切削速度较低时，由于滚刀与零件摩擦刮削，造成硬质合金滚刀磨损较快，且齿面光洁度较差；随着切削速度的提高，硬质合金滚刀磨损逐渐减缓，光洁度也有所提高。实际加工表明，高效数控滚齿机利用涂层硬质合金滚刀可将切削速度提高至50～90m/min，齿面粗糙度可达Ra0.8。

c.走刀量。实际加工表明，轴向进给在齿面的痕迹在一定程度上D化为齿形误差，随着走刀量的增加，误差也相应增大。根据不同机床及不同零件精度，可取走刀量S=1.1mm/r～2.4 mm/r。

4 结论

经验证，最终确定公法线热后滚削余量为0.20mm，滚刀切削速度70m/min，走刀量1.4mm/r，加工精度可满足GB6级，齿面粗糙度Ra0.8，单件加工时间4.5min，效率是普通数控磨齿机的2～3倍。注意事项：（1）要考虑设备刚性和精度；（2）合理选用滚刀结构；（3）正确选择和规范切削参数，采用逆铣法加工。之外，还应选用与热后滚刀匹配的热前滚刀，并预留合适、均匀的切削余量，才能保证高质量、高效率。随着数控技术的广泛应用，齿轮加工也向高精度、高效率、高齿面硬度发展，新型高效硬滚刀具将会取得新的研究成果，必定会为硬齿面滚齿技术的推广应用打开新的大门。

参考文献：

[1]丁亚军.硬齿面滚齿工艺及滚刀的设计与使用[J].机电工程，1999（04）：62-63.

齿轮加工篇2

Abstract： Combined with the technology requirements of drilling and reaming of sprocket hole of cone， the paper compares the process of ordinary drilling machine and CNC integration process， and discusses the advantages of the integration process.

关键词： 齿孔；钻床；加工中心；集成

Key words： tooth；drilling machining；center；integration

中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0018-02

1 齿孔加工工艺简介

三牙轮钻头是矿山露天开采穿孔的重要工具，牙轮是三牙轮钻头的重要部件，牙轮钻铰齿孔的加工是牙轮加工工序中重要的一道工序，齿孔直径与深浅的精度是保证合金齿突出高度和强度的前提，合金齿的突出高度和强度是保证穿孔效率和钻头使用寿命的重要因素。钻铰齿孔的加工由于齿孔角度、深浅、直径在不断变化，所以工艺比较复杂。

以250A（矿用三牙轮牙轮钻头中的一种规格）（如图1）牙轮（图2）为例，如表1所示，一轮齿孔（背齿孔除外）共计61个：第一圈齿的分布平面与水平线夹角72°，齿数为1。第二圈齿的分布平面与水平线夹角49°，齿数为7。第三圈齿的分布平面与水平线夹角44°30′，齿数为13。第四圈齿的分布平面与水平线夹角29°，齿数为21，这四圈齿的直径均为Φ13.2，孔深为9。第五圈齿的分布平面与水平线夹角5°30′，齿数为19，直径均为Φ14.1，孔深为10。同样，二轮齿孔数共计61个，三轮齿孔数共计68个，也就是说一个钻头的齿孔总数为190个，10种不同角度，在每个角度上360均布不同的齿孔，这些齿孔不论是在位置还是孔径、孔深方面，都有严格的要求。

2 钻铰齿孔加工方法

2.1 普通钻床加工 以前我们用传统的钻床来加工，用8台钻床实现这10个空间角度的固定（齿孔数少的角度公用一台设备，钻完此圈后换胎），保证钻头与齿孔的垂直。8个操作者手动转动胎具，来控制胎具圆周方向旋转角度，对齿孔定位。一个牙轮的钻铰齿孔，需要在不同钻床间反复周转装卡，通过多台机床、多套夹具、多道工序来实现，不仅如此。在钻完之后，需要换铰刀再铰一遍齿孔，加工过程非常繁琐。

这种加工方法由于多次装卡，齿孔的定位无法准确，人工操作过程中，缺乏必要的保障手段，齿孔深浅也根本无法保证。此外，齿孔直径不一，需要大量配齿。而且由于工作量很大，加工效率低，一天仅能加工40到50个牙轮。

2.2 数控集成加工 在引进宁夏某机床厂生产的DH-799和DHKV942两台牙轮加工中心后，通过我们自行研制的专用涨胎与机床配合，只需一次装卡，钻铰一次成形。

2.2.1 工艺实现 加工中心子程序的使用非常灵活，我们把每一圈的齿孔钻铰编写成不同的子程序，然后分别调用，再通过固定循环，就可实现连续自动化不停加工。

以一牙轮为例（如图3所示），通过机床坐标变换，旋转B轴空间旋转72°、49°、29°等不同角度，然后旋转A 轴，以0度线为基准，按齿孔分布图均匀钻铰齿孔，这样就可以在360°圆周上钻出均布72°的5个孔或21.28°的5个孔等等，这样保证了齿孔定位的准确性。通过坐标系空间坐标旋转，使所要钻齿孔的外锥表面与钻头垂直，换刀调用刀补，然后用M98调用子程序，完成本圈齿孔的钻铰，之后再换刀，换坐标，进行下一圈齿孔的循环加工，这个过程的由于加工中心的引进，变得简单明了。

2.2.2 精度保证 齿孔直径通过合金钻头来保证，一旦超差立即更换，不允许出现不符合工艺要求的产品。齿孔深浅是通过子程序来控制起点和终点来实现的，这种通过程序循环进行加工的方法，避免了人为因素的不确定性，很好的保证了孔深。加工的工件由气动测量仪检测孔径，直径超差小于0.03mm；齿孔深浅以深浅验棒为准，稍有超差在程序中修改即可。

3 结论

牙轮钻铰齿孔加工集成，保证了齿孔直径和深浅，很好的保证了镶齿过盈量和齿的突出高度，保证了牙轮布齿质量，改善了钻头使用效果。而且这种加工方法，大大提高了加工效率，两台设备一天能加工90多个工件，极大节省了人力物力，无论从哪个方面而言，都明显优于普通钻床加工，值得推广。

参考文献：

[1]于华主编.数控机床的编程及实例.机械工业出版社，1996.

齿轮加工篇3

Abstract: This article refers to the combination of the numerical control processing and the technology of straight bevel gear processing, based on the formidable CAM function of UG. First, the cutting tool will be established and also the track of the straight bevel gear knife will be computated.Second, the straight bevel gear will be verified, simulated andprocessed. Finally the numerical control procedure will be finished after the post positioned processing.

关键词： 直齿锥齿轮；UG；CAD/CAM

Key words: straight bevel gear；UG；CAD/CAM

中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0041-02

0引言

我国传统直齿锥齿轮加工方法主要是利用伞齿刨。但是，如果直齿锥齿轮的锥角接近90度，利用伞齿刨加工是非常困难的。本文将数控加工与直齿锥齿轮加工技术相结合，基于三维工程软件强大的造型功能及相关接口技术，利用VC++创建参数输入人机界面及软件数据传输通道，尝试开发一种新的基于数控机床的直齿锥齿轮加工方法。这里利用UG强大的CAM功能，可完成直齿锥齿轮的加工仿真及数控代码生成。

1UG/CAM下刀具的建立

进入UG/CAM环境下，在Manufacturing Create工具条上选择Create Tool，（图1）。这时出现如图2所示的Create Tool对话框，在Type中选择mill_multi_axis（多轴铣），并且在Subtype中选择Retrieve Tool类型的刀具。点击Apply按钮进入Library Class Selection对话框，双击End Mill（non indexable）进入Search Criteria对话框，选择Millimeters点击OK，进入Search Result对话框（图3），在刀具列表中选择所需的刀具，OK退出，刀具创建完毕。

在仿真时，刀具的显示类型为Assembly类型，刀具就显示为实际形状的刀具。选用实际形状的刀具的优点是，在仿真时可以逼真的模仿实际走刀轨迹和切削，并且可以检查刀具、刀柄与零件是否干涉。

2UG/CAM环境下刀轨的产生

在有刀具和三维零件图的条件下，UG/CAM下加工直齿锥齿轮，首先是要生成毛坯。直齿锥齿轮的毛坯形状应该是直齿锥齿轮无齿形时的形状。在UG的modeling环境下生成毛坯，首先调入要加工的齿轮，然后用Through curves功能修补曲面，使直齿锥齿轮的齿不可见，如图4为直锥齿轮的毛坯形状。生成毛坯有助于在模拟仿真时清楚地观察毛坯切除情况、干涉问题等。在实际加工时也需要这样形状的毛坯，毛坯可以利用车削等加工方法生成。

接着是建立一个加工并且调入已有的刀具轨迹文件，在UG的CAM环境下完成。Application/manufacturing进入CAM模块，首先，在operation navigator中对workpiece进行操作，以确定加工的毛坯。点选Blank和select，选择图4的所有外表面，完成毛坯的创建。为了便于以后操作，用Blank功能把修补的毛坯曲面隐藏，复原直齿锥齿轮外形。

然后是工艺方法的创建，在Manufacturing Create工具条上选择Create Operation，这时出现如图5所示的Create Operation对话框，在Creation Operation中的Type各选项中，选择mill_multi-axis即多轴铣功能。在Creation Operation的对话框中添入基本继承信息如图5所示。Use Geometry中选择workpiece，其将作为父类，name为VARIABLE_CONTOUR的操作将作为子类，从而继承了父类的毛坯特征。Use Tool中选择已经创建好的刀具，VARIABLE_CONTOUR操作将会生成此刀具轨迹。

Use Method选项是选择加工精度，可选择粗、精和半精加工。其他各选向可由自己定义，不再赘述。点击Apply，进入加工参数设置对话框，点选part和select选择要加工的一个齿面，驱动方式即Drive Method选Tool Path，并点选右侧图标，在刀具轨迹文件的存储路径下选择刀具轨迹文件；刀轴控制即Tool Axis选Same as Drive Path；其它设置不再赘述。参数设置完成后，点选Generate选项，生成刀具轨迹线，如图6所示。

3UG/CAM校验、模拟加工直齿锥齿轮

完成一个加工操作之后，可以利用UG的加工校验（verify）功能来检验所建立的一个操作的可行性。在校验的模式下可以看到刀具轨迹的生成及刀轨的形状，也可以进行干涉检查。加工检验有两种方式：Replay和Dynamic，在Replay方式下可以清楚的看到生成在待加工的零件表面上的刀具轨迹线，及刀具沿着刀具轨迹线的动态走刀；在Dynamic方式下，可以看到利用定义好的刀具加工已定义的工件毛坯（blank）的动态过程,在此方式下可以看到刀具切削工件毛坯，走刀完毕可以看到加工好的零件形状。

利用UG本身的有关功能，在仿真过程中实现由刀具切削刃所形成的锥面与被加工齿轮的被加工面相切，这样才能保证加工方法的正确性。所有的操作都完成了，就要进行模拟加工（simulate）。模拟加工直齿锥齿轮可以看到与实际加工相符合的加工过程，同时检查利用以上的所有操作是否正确。本课题是采用自行研制的夹具来装夹工件，目的是想通过该夹具的两轴联动与刀具的往复运动来完成这次铣削任务。加工仿真的正确与否直接关系到数控代码是否正确。而代码是该夹具的两轴转角的来源，所以有的操作都完成了，就要进行模拟加工（simulate）。模拟加工直齿锥齿轮可以看到与实际加工相符合的加工过程，同时检查利用以上的所有操作是否正确。本课题是采用自行研制的夹具来装夹工件，目的是想通过该夹具的两轴联动与刀具的往复运动来完成这次铣削任务。加工仿真的正确与否直接关系到数控代码是否正确。而代码是该夹具的两轴转角的来源，所以仿真至关重要。模拟如果没有问题就可以进行下一步：后置处理。

4后置处理

利用UG加工模块产生刀轨，首要目的是为了加工工件，但不能将这种未修改过的刀轨文件直接传送给机床进行切削加工，因为机床的类型很多，每种类型的机床都有其独特的硬件性能和要求，比如它可以有垂直或是水平的主轴，可以几轴联动等。此外，每种机床又受其控制器（controller）的控制，控制器接受刀轨文件并指挥刀具的运动或其它的行为（比如冷却液的开关），但控制器也无法接受这种未经格式化过的刀轨文件，因此，刀轨文件必须被修改成适合于不同机床/控制器的特定参数，这种修改就是所谓的后处理。它是复杂零件计算机辅助设计和实际机械加工之间的一条连接枢纽，是将理论设计转化为实际生产的重要环节，也是CAD/CAM一体化过程中不可缺少的组成部分。后处理最基本的两个要素就是刀轨数据（Tool Path Data）和后处理器（Postprocessor）。

本方案利用五轴功能生成刀具轨迹，其生成的数控代码中的A、B轴数据是工件围绕X、Y轴旋转的变化角度，X、Y、Z数据即为刀具做往复运动所到达的两个位置点的坐标。A,B数值可作为绕X,Y轴的角度值去控制两个步进电机的转动，是进行实际加工必须提取的数据。所以在后处理的时候选择五轴功能进行后处理。

以下为用盘铣刀加工外锥齿轮的数控代码及仿真图形（图7）：

%

N0010 G40 G17 G94 G90 G70

N0020 G91 G28 Z0.0

:0030 T00 M06

N0040 G1 G90 X-23.3795 Y-46.1175 Z.76 A358.294 B109.92 F250. S0 M03 M08

N0050 X-14.9755 Y-70.5532 Z1.1403

N0060 X-14.9594 Y-70.5355 Z1.1404 A358.106 B111.121

N0070 X-23.3344 Y-46.1197 Z.7602

N0080 X-23.3893 Y-46.0919 Z.76 A357.918 B112.323

N0090 X-15.0434 Y-70.5177 Z1.1403

N0100 X-14.9916 Y-70.5709 Z1.1393 A358.481 B109.118

N0110 X-23.3247 Y-46.1751 Z.7595

N0120 X-23.1807 Y-46.1971 Z.76 A358.632 B108.517

N0130 X-14.9245 Y-70.5849 Z1.14

N0140 X-14.9816 Y-70.5604 Z1.1385 A358.851 B107.613

N0150 X-23.3807 Y-46.1971 Z.76

N0160 M02

上述代码中的A，B数值可作为绕X，Y轴的角度值去控制两个步进电机的转动，与刀具往复运动配合，完成一个齿面的展成加工。然后步进电机4控制B轴转动分度，加工下一个同侧齿面，直至完成所有齿。另一齿面加工可将刀具往复运动改在X轴的另一侧，采用另一套行程开关来控制。图7为在UG下利用相应盘铣刀完成的几组不同参数的直齿锥齿轮的效果图。

此外，在利用UG后处理功能生成数控代码时经常遇到这样的问题：在控制刀轨程序中已经编译好刀具的走刀次数，但是，在生成的数控代码中往往会随机增加几条指令。例如：在刀轨文件中编译刀具从齿轮小端A点走到大端B点，那么，生成的代码中应该只有两条指令，而实际生成的代码中却有3条或者更多指令，为什么会增多这些指令呢？经过多次反复试验得出，这些随机增加的指令中的数据点都是在如上所述中AB直线上的任意点，是刀具在行走过程中随机抽取的点。对于该类问题应该这样解决：每次加工仿真时都要重新调用改变参数后的刀轨文件以及被加工的齿轮，这样加工过程不会受到前一次仿真的干扰。

参考文献：

[1]曾爱华．数控加工系统中通用后置处理技术[M]．计算机辅助设计与制造，1999（9）．

[2]刘雄伟等．数控加工理论与编程技术[M]．机械工业出版社，2000.

[3]黄恺，李雷．基于展成加工法的直齿锥齿轮三维参数化CAD[J]．机械传动，2006（5）.

[4]李佳．计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）[M]．天津大学出版社，2002．

[5]卜昆.计算机辅助制造[M].科学技术出版社，2006.

齿轮加工篇4

【关键词】大齿 加工工艺 三车两铣齿

1 引言

矿用磨机大齿轮是矿用磨机的关键传动部件，主要是电动机带动小齿轮转动，而后小齿轮带动装在筒体上的大齿轮转动，从而使磨机进行转动。大齿轮与端盖、筒体把合，大齿轮的加工精度尤其重要，大齿轮精度的高低直接决定着磨机的工作性能、承载能力及使用寿命。我公司加工矿用磨机的大齿轮一般采取三车两铣齿的加工方法，经过长期的实践证明，这种方法是很合理也是很有参考价值的一种加工工艺。

2 大齿轮机加工工艺流程

毛坯--划线--粗铣结合面--钻结合面螺栓孔（留余量并用工艺螺栓把合在一起）--粗车（如有缺陷可在技术要求范围内补焊）--加工面UT（加工面超声波探伤）--拆开--调质处理--半精铣结合--把合--半精车--拆开--精铣结合面--扩螺栓孔到图纸尺寸--钻铰定位销孔--把合--粗铣齿（松压板和螺栓）--精车--精铣齿（磨齿）--齿部表面PT（齿面渗透探伤）--拆开--加防变形保护工装。

3 大齿轮机加工工序

3.1 半齿轮加工工序

（1）按铸造工艺铸坯；（2）划线工序：按毛坯的均匀性划结合面的加工线（注意：要控制轮缘厚度，保证两个或者四个半齿轮一致）；（3）铣工序：工件一端面上铣床，按线校正，粗铣结合面，均留余量4mm；（4）划线工序：划一件半齿轮结合面上把合孔加工线；（5）镗工序：工件一端上镗床，结合面找正，按已划好线的半齿轮结合面上把合孔均按小于孔径10mm的孔镗出并背面锪平；（6）钻工序：按已钻好孔的一件半齿轮号划另一件半齿轮结合面上把合孔均按小于孔径10mm钻出并背面锪平；（7）钳工序：1）将两件或四件半齿轮沿结合面贴合对正，用工艺螺栓和螺母把合在一起，并对结合缝隙不加工处采用点焊加牢；2）使结合缝隙通过中心划外圆和两端面的加工线。在将两个或四个半齿轮组合到一起时，组对好后再加工内外圆及各端面，这是车削工件最重要的工序之一，为保证车削过程中及加工完成后工件不变形，各部位尺寸、形状、位置精度均须达到图纸要求。

3.2 大齿轮加工工序

（1）粗车：a.上车床按线找正，粗车外圆、内孔、止口及端面露出金属光泽即可，保证单边余量不少于10mm（如有缺陷可在技术要求范围内补焊）；b.倒转找正，粗车外圆、内孔、止口及端面露出金属光泽即可，保证单边余量不少于10mm（如有缺陷可在技术要求范围内补焊）。（2）钳工序：1）将工件拆开；2）对工件进行时效处理3-5天，其目的是消除工件粗加工之后的应力；（3）焊工序：焊拉筋防止热处理变形，拉筋尺寸和材料与原拉筋保持一致，焊接时双面打坡口；（4）调质：对工件进行调质处理；（5）钳工序：割除拉筋并划结合面加工线；（6）铣工序：工件上铣床，按线找正，铣结合面留余量2mm；（7）钳工序：将两个或四个半齿轮对正，把合在一起，并在不加工处点焊牢固；（8）车工序：1）工件一端面上车床，外圆和端面找正，夹紧力不必过大，以防变形，半精车外圆、内孔及止口，单边余量5mm，直径10mm，半精车端面留余量2mm，粗糙度Ra 6.3，R圆弧不车，并在端面分度圆处车出一圈0.5mm的V型圆线；2）倒转工件，外圆找正，半精车端面和止口，端面留2mm余量，止口每面留余量5mm，直径10mm，粗糙度Ra 6.3，R圆弧不车；（9）钳工序：1）将大齿轮拆开，振动时效；2）自然时效3-5天；3）划一件半齿轮的锥销孔的加工线；（10）镗工序：1）方箱上镗床，在两端结合面上分别用百分表在水平和垂直方箱上找正，扩镗一件半齿轮结合面上把合孔及锥销孔均按小于孔径1mm镗出背面锪平；2）精铣两件或四件半齿轮的结合面，铣平为止。（检查变形量，如超过1mm，经技术员同意后再精铣，铣平为止）；（11）钳工序：按已经钻好孔的一件半齿轮号划另一件半齿轮结合面上四个锥销孔的加工线；（12）镗工序：1）方箱上镗床，在两端结合面上分别用百分表在水平和垂直方箱上找正，扩镗一件半齿轮结合面上把合孔及锥销孔均按小于孔径1mm镗出背面锪平；2）精铣两件或四件半齿轮的结合面，铣平为止。（检查变形量，如超过1mm，经技术员同意后再精铣，铣平为止）；（13）钳工序：1）将两件或四件半齿轮各把合孔和销孔周围的毛刺清理干净，然后沿结合面贴合对正并把合在一起：2）同铰锥销孔后装入锥销和螺母，塞尺检查结合缝隙达图纸技术要求；3）结合缝隙不加工处采用点焊加牢；（14）车工序：工件上车床，按外圆和端面严格找正，精车外圆、内孔、止口、端面及环型槽并倒角达图要求，并在端面上于有孔处的中心圆上车出一圈0.2mm的V型圆线；（15）铣工序：1）以内孔端面处0.2mm的V型圆线的端面为基准面上铣床，按图纸要求的形位公差找正，从结合面处对刀，粗铣齿，松开工作台上的全部压板和把合面的全部螺栓消除应力；2）半精铣齿，单边留余量1mm；3）检验有无缺陷，如有缺陷及时修补；4）研磨把合面；5）精铣各齿达图要求；（16）钳工序：1）齿形加工完成后，划各孔及螺孔，但对于铰制孔按图纸要求应与筒体法兰配钻，因此预钻成小孔，待与筒体装配在一起后同镗孔达图纸要求；2）与相关件配钻的孔达图纸要求；（17）最后将大齿轮分开，上好拉紧装置，以便运输。

4 结语

在制定大型铸钢件机加工工艺时，特别是大齿轮这种工件的机加工工艺时，必须围绕着工件的基准面来确定加工工序过程，同时要考虑工件在加工过程中发生的变形情况，因此要增加工件加工时的装卡次数；对于铣齿量较大时，还应该考虑在铣齿前粗铣齿槽，这样有利于减少机床负荷，提高机床寿命。

参考文献：

[1] 王选逵 主编.ISBN.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2007.

[2] 孟少农 主编.机械加工工艺说手册[M].机械工业出版社，1991.

齿轮加工篇5

1．1前言

随着现代工业生产的不断发展，硬齿面和高承载能力的齿轮应用变得越来越广泛。在一定的程度，提高齿轮表面质量和优化齿轮齿形，能够提高它的承载能力、使用寿命，还可以降低工作噪音。齿轮是应用最为广泛的传动部件之一，因此，研究一种能够改良齿轮传统加工中不足的方法是很有必要的。

传统的机械式物理加工齿轮方法，都不可避免地会产生齿轮沿齿宽方向产生中凹现象，造成齿轮的形状和性能都不能符合要求[2]。而且存在刀具磨损、加工精度不高、噪音大、成本高等缺点。电化学加工作为一种新兴的加工方法，有成本较低、加工表面质量好、不受齿面硬度限制、无残余应力等诸多优点，用于齿轮修型，对轮齿沿齿宽方向进行齿向修鼓，这有利于齿面上载荷呈均布状态，提高齿轮的疲劳寿命，降低其磨损和啮合噪声。

2、齿轮修型的现状

齿轮修形经历了传统机械修形和非传统加工方法修形，它们之间的工艺是完全不同的。传统的修型方法主要有手工修型、剃齿修形、数控修形等，但都有一个共同的缺点就是：加工受齿轮表面硬度限制，而且有比较大的工具损耗。齿向修形通常是齿轮端部修形和鼓形修形的总称。

图1.1齿端修形图1.2鼓形修形

无论是齿端修形还是鼓形修形，目的都是使齿轮啮合首先发生在靠近齿宽中间的部分，然后过度到全齿宽，而且能够增大齿轮接触面积和承载面积，因此能够提高齿轮寿命和承载能力。

3、电化学齿轮修型加工原理：

3.1 电化学齿轮修型原理

电化学齿轮加工是建立上电解加工的基础上的，但两者又有所区别。

电化学齿轮加工以齿轮为阳极，利用电化学腐蚀的原理，通过控制阴极沿齿向按一定的速度规律变化，加工出符合修型形状和修型量的修型齿轮。研究表明，脉冲电化学加工能明显改善加工中电解液流场的状况，从而提高被加工齿轮表面的质量。只要适当控制加工中移动阴极的速度和加工间隙，就可以达到准确修形的目的[6]。

电化学齿轮加工的阴极相对工件是不进给的，只是沿齿向按一定的速度规律运动，利用停留时间与去除量成正比的关系加工出齿形。因此阴极的形状简单， 要与电解加工区别开来。

4、电化学齿轮齿向修形加工控制系统设计

4.1本控制系统主要是在建立电化学腐蚀加工用于齿轮修形的数学模型的基础上，根据该数学模型用可视化编程软件Visual Basic来设计实时控制加工过程的软件。现概括如下：

(1)本控制系统的齿轮修形的成形方法是移动式成形阴极法。

（2）根据移动式成型阴极法方案中阴极移动的规律，建立金属去除规律的数学模型。

（3）驱动方面采用步进电机，因为步进电机是数字化的电机，通过发送脉冲就能控制它做变速的步进运动，非常适合本实验中阴极运动的控制。

（4）软件方面选用VB来编写可视化的程序，通过人机界面交换信息，输入参数后输出控制脉冲，并反馈出主要的参数，方便监控整个过程。

4.2齿轮电化学修形的数学模型

齿轮电化学修形过程主要经过阴极快速靠近、匀加、减速加工阶段和快速退出三个阶段，主要参数有瞬时速度、加速度、蚀除时间、蚀除量等。

(1)匀速部分的速度为：;加速部分的平均速度

加速部分的加速度a和时间，超程部分的时间还有匀速部分的时间分别为：

; ; ;

h1—快速靠近部分的长度h2—加、减速部分的长度

h3—匀速部分的长度t—加工所耗的总时间

图2：加工过程的V—H图

瞬时速度的计算：可以用平均速度代替整个小段的瞬时速度。那么在编程的时候，就可以用递归的方法计算任意时候的速度了。

=+

(2)蚀除量公式的推导

由电化学加工金属蚀除速度公式,那么可以知道蚀除量与时间成正比,即,其中i为电流密度，不为常数，受电压、电阻率、间隙等因数影响。

因此只要给出初始间隙h0,电流效率、电化学当量和电压U，就可以计算每一段的蚀除量。

4.3控制程序界面设计

程序有参数输入、参数反馈、操作按钮三大部分组成，下面分别具体介绍：

（1）参数输入部分：参数输入只设置齿轮宽度、齿数和模数三个输入文本框。

（2）参数反馈部分：参数反馈的作用是将必须的当前加工参数实时反馈在用户面前，起监视控制的作用。反馈部分主要显示当前阴极的位置，对应的蚀除量，还有运行速度、加速度等参数。最后，在加工完毕后还应该显示齿轮修型后的轮廓图，这是实验的最终结果。

（3）操作部分：操作按钮是使用者修改输入参数、控制加工状态、初始化程序的工具。

4.4模拟实验结果及分析

程序的界面如下图所示。能够做到实时反映加工过程中主要参数，便于用户的监控。实验得出的齿轮齿向轮廓线，齿端部分由小到大光滑过渡，修形量最大达到19um,齿廓曲线比较理想，基本达到预期的效果。加工出来的齿轮粗糙度明显降低，没有残余应力，没有毛刺和飞边，同时加工精度较高，优势明显突出。:

图3：电化学齿轮修形控制系统界面

5、结论与展望

齿轮作为最常用的机械传动部件，使用相当广泛。随着现代化工业的迅速发展，特别是汽车工业、重型机械工业等行业，对齿轮的受载能力和精度水平要求更高。提高齿轮的受载能力，除了在制造材料、齿轮选择、后处理等方面下工夫以外，必须对齿轮进行轮廓修形。因此，电化学齿轮加工作为一种全新的化学加工方法，加工出来的齿轮表面质量高，承载能力提高，加工精度要高，而且这些齿轮工作时噪音小，使用寿命增长。

参考文献

[1]刘晋春、赵家齐、赵万生等.特种加工(第4版)[M],北京:机械工业出版社,2004.1

齿轮加工篇6

关键词：齿轮加工原理工艺过程质量提升措施

随着齿轮工业的发展和齿轮制造技术的提高,以及现代机械精度的提升都对齿轮质量提出了更高要求。如何加工出高质量的齿轮值得探讨。

1、齿轮加工原理

用齿轮滚刀加工齿轮,其传动原理与一对螺旋齿轮的啮合原理相同,而滚刀可以看成是一个齿数无穷多(头数可以为1)的螺旋齿轮。切削运动是滚刀的转动;分齿运动是随着滚刀的转动,齿坯也要相应转动,要求滚刀转速与齿坯转速之间严格保持着相当于齿条与这个被加工齿轮啮合的关系。也就是滚刀转动中刀齿在轴向移动一个齿距,齿坯也相应地转过相应的齿距,这个运动是滚齿加工最重要的运动。垂直进给运动即滚刀沿齿坯齿宽方向的垂直进给(走刀)，这就是齿轮加工的基本过程。

2、齿轮加工工艺过程分析

(1)加工的第一阶段是齿坯进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与滚齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。

(2)第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以，这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段，应予以特别注意。

(3)加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。

(4)加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的；而以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，便于达到精加工的目的。

3、滚刀的正确安装是确保齿轮加工质量的重要前提

滚刀安装前应检查刀具所注规格是否符合要求,然后将刀内孔、端面擦干净,用手推入刀杆不允许用重锤敲击。所用垫平行度误差不大于0.01 mm,而且垫的数量应越少越好。另外,要严格限制锁紧螺母轴线对端面的不垂直度。滚刀紧固后,应用百分表检查滚刀两凸肩处跳动量。应注意滚刀两凸肩的径向跳动高点应力求一致。当滚刀安装后跳动量超差,可松开螺母转动垫,使误差相互补偿。选择滚刀的精度应与被加工齿轮的精度适应。一般AA级滚刀加工7级精度齿轮,A级滚刀加工8级精度的齿轮,B级精度的滚刀加工9级精度的齿轮。滚刀的安装技术是齿轮工基本功之一,其操作质量的好坏直接影响齿形精度,因而必须予以重视。

4、切实提高齿轮加工质量的具体措施分析

4.1 选择合适的齿轮材料

实践表明，工件材料的硬度大于HB240-260时，滚刀的磨损会明显上升,当走刀量过大时,引起切削过程的冲击和振动也会过大,甚至折断刀齿,进而造成齿轮表面加工质量的下降。因此在条件允许的情况下,被加工材料的硬度应尽可能控制在HB180-220范围内。

4.2 选用合适的切削速度

滚齿刀在切削塑性材料时,由于切屑黏度较大,如果切削速度较慢,切屑在滚齿刀前刀刃上产生停留,刀刃推挤切屑碾压齿轮加工面,会使齿轮加工面产生鳞状毛刺,鳞状毛刺的深度与切削速度有关,还与齿轮的材质有关,每种材质都对应着一个最佳切削速度,当切削速度合适时便可控制毛刺的产生。需要注意的是,有些材质的毛刺深度在一定范围内与切削速度成正比,必须使切削速度加大到一定值鳞状毛刺才会消失。

4.3 正确装卡工件

在齿轮加工过程中,滚齿刀对齿轮的径向压力相当大,如果工件装卡不牢,滚齿刀会在齿轮的齿面产生震动,这种震动有时会使齿轮的齿面产生微裂纹。微裂纹的大小及密度与振动的频率和切削速度有关。

一般的齿轮要求齿圈径向跳动在0.07mm之内,齿圈径向跳动过大的原因是工件安装的径向跳动及端面跳动。如果工装上的夹瓣牙形角太尖,开始时能夹紧工件,使用一段时间以后,牙形角开始磨损,并出现工件夹不紧的现象,造成齿轮齿圈径向跳动超差。如果把牙形角的角度改为70°角,并进行淬火处理,消除牙形角磨损的现象,齿圈径向跳动就会在公差允许的范围之内。

4.4 提高热处理能力

渗碳齿轮的热处理变形直接影响到齿轮的精度、强度、噪声和寿命，即使在渗碳热处理后加上磨齿工序，变形仍然会降低齿轮的精度等级。控制齿轮变形也必须在制造齿轮的全过程中设法去解决：减少齿轮材料冶金因素对变形的影响；采用控温正火或等温退火来处理齿轮锻件；改进设备，优化工艺，减少淬火对变形的影响。

4.5 提高基准加工精度

齿轮的加工精度在固定的坐标内评判才有意义，这里的坐标是由齿轮的加工基准面形成的，基准包括两个轴颈或者端面和内孔。轴颈必须与中心孔同心，如果存在偏心的话，将会使加工基准与安装基准不重合，影响装配精度；齿轮的端面基准要与内孔垂直，端面跳动和内孔的圆度都应有严格的公差要求。

4.6 提高接触精度

研磨是在其他金属切削加工方法未能满足工件精度和表面粗糙度要求时，所采用的一种精密加工工艺。当齿轮加工精度低、齿面粗糙，在啮合中仅有少数几点接触时，会产生噪声和振动，研磨可以降低噪声，成为提高产品质量的关键问题。研磨剂可以用于各种材料的齿轮及蜗轮、蜗杆研磨，可以使其精度提高2个等级以上。因此，它是一种提高齿轮精度的有效方法。

5、结语

齿轮的加工,除了采取有效的工艺措施、正确的刀具安装来保证外,还与滚刀的制造、机床自身精度误差等因素息息相关。随着各种技术的发展，现有的加工工艺不断取得突破，必然会推动齿轮加工工艺不断发展和完善。

参考文献

齿轮加工篇7

在对齿轮箱箱体进行加工的过程中，要注重箱体加工的精度，唯有较高的精度才能够保证产品最终装配精度。但是这种高精度需要工艺的保证，尤其针对制氧、高炉等使用的高速齿轮箱，对精度等级的要求更高，在本文中，笔者经过多年的技术经验，对相关的问题进行潜心研究，在先进数控加工设备的基础之上，对设备的精度进行调整，同时运用各种加工方式，对齿轮箱箱体进行加工。从而探索出一套适用于高精度齿轮箱箱体的工艺技术方案。

引言

任何的变速箱或部件都是由箱体及齿轮零件构成的，箱体是整个产品中基础的组成部分。这些箱体零件按照一定的相互关系，将各个部件中的轴承套、齿轮等零件组合成为一个有机的统一体，并使这些零件保持在正确的相对位置以使机器或部件能有机的、协调的运转。对齿轮箱箱体来说，其零件的精度会对齿轮箱的整体装配质量存在直接的影响，并对机器的整体使用性能造成负面影响。因此，我们要对齿轮箱箱体提出较高的技术要求和精度要求，提高齿轮箱的质量和使用性能。

1.箱体类零件的数控加工技术

1.1零件的结构及特点

组成齿轮箱的各个组件相对较为复杂，箱体的内壁薄厚不均衡，在需要的部位需要加筋板进行紧固，需进行加工的部分非常多，包括了箱体上下平面，轴承孔，油路，端面螺纹及止口加工等等。为保证箱体最终装配精度，这些部位的加工，需要精确保证精度及粗糙度。

1.2零件材料

用于铸造箱体的材料需要具备成本较低，具有耐磨性、可塑性以及阻尼等特性，普通齿轮箱箱体相对较多选择的是HT在200到400之间的灰铸铁。高级一些的也有使用球磨铸铁但是在特殊情况下，如果对精度有严格的要求的情形，那么可以选择耐磨铸铁或者也可以选择钢材焊接结构，经过高温退火去除结构件内部的应力，也是保证箱体稳定性的办法。

1.3零件的主要技术要求

进行齿轮箱箱体的数控高精度加工，必须严格的按照相关的技术要求操作。一旦技术参数没有达到标准，加工的齿轮箱体也是不合格的，在进行加工的时候需要注意的地方十分多。

相对于普通低速齿轮箱，在孔的尺寸大小、几何形状的大小和表面粗糙程度方面。一般而言，齿轮箱箱体的平行轴孔洞精度的达到为T6级，平行轴孔洞的表面粗糙的程度需要控制在Ra0.8-1.6um之内。对于几何形状精度的大小，则只需要控制在孔的公差范围之内即可。

对于平行轴孔洞孔距大小和位置关系方面。在加工的时候，齿轮箱体的各个支撑孔之间的距离以及位置关系也是需要考虑的方面。大体而言，中心距的距离大小必须在0.02-0.08mm之间，轴心线的平行度则是在0.03-0.1mm范围内。

1.4加工工艺

齿轮箱上下基准面及分合面方面而言，如果齿轮箱体的是比较小件的，那么一般都可以在牛头刨床以及普通的铣床上进行加工，反之则需要在龙门刨床以及龙门铣床上进行加工；对于箱体内直径小于50mm的孔，一般可以使用钻一扩一铰的方案，如果孔大于50mm，那么可以使用粗镗一半精镗一精镗的方案进行加工，在进行了精镗后，需要利用浮动的镗刀片进行再加工，这时一般是采用珩磨、滚压等工艺方法。

2.齿轮箱箱体加工试验

2.1齿轮箱子壳体加工概况

齿轮箱的壳体是高铁轨道（德国）中某段系列中的组成产品之一，在对齿轮箱的壳体进行加工作业时，主要提供的是2件齿轮箱的壳体毛坯。加工过程中，齿轮箱箱体要以各个孔问的中心点相互位置为基准，并要有较高的形位公差数，其中，在箱体的正端面与其反端面的内孔间，其同轴度≤φ0.02mm、∥≤φ0.02mm。

2.2调试加工后的主要情况

要对第一件齿轮箱的壳体工艺方案进行可行性分析，肯定其合理性、可行性。其次，对该齿轮箱壳体进行二次加工，扩大其主要的各个孔的大小，借助补偿孔中心坐标技术，以符合c-c剖视图的孔同轴度要求。接下来就对齿轮箱壳体各个孔的重新镗过程进行介绍。

第一，对A方向各个孔的尺寸进行半精镗加工，其半精镗范围从φ332至φ332.7、φ131至φ131.7、φ142至φ142.7；第二将机床180°旋转，以已经加工好的A孔中心为基准，将未加工的B方向的中心补偿至≤φ0.03-A；第三提高内孔精镗；第四要对c-c剖视图问的两孔同轴度进行观察，经测量发现其同轴度数据会发生变化。由此看出，我们若仅通过微调补偿中心对同轴度问题进行调整是不能达到原定目标的。

2.3调试加工的主要工艺

首先要把待加工的零件放至机床中心，将机床旋转180°后对A面进行半精加工，再旋转180°对B面进行半精加工，重复此操作并分别对A、B面进行精加工，完成后按第一次加工状态进行装夹。其次，按上述类似的方法，分别半精镗及精加工两面的内孔，再由精镗内孔到尺寸，改进为S150r/min和F20mm/min，将内孔的粗糙程度改进为Ra1.5um。最后要进行适当的切削工具选取，比如在进行深空加工时，要选用较低的进给速度，以25-55m/min范围内为佳。

2.4调试加工的检测报告

加工后对其进行检测发现，齿轮箱的正式壳体形位公差尺寸是符合整体设计要求的。

齿轮加工篇8

关键词：椭圆齿轮流量计；深孔；加工

中图分类号：TG53 文献标识码：A

针对不锈钢椭圆齿轮零件的空心轴的结构特点，内径精度高，表面粗糙度为Ra1.6，且属深孔盲孔的不锈钢类难加工材料的切削加工特点，对采用普通的镗孔车刀和标准的铰孔刀进行加工深孔的工艺分析研究，质量都不能得到保证，生产效率低，不能满足生产需求的情况下，决定改进刀具，即仿照标准铰孔刀的结构特点，用硬质合金yw1焊合一把四刀刃的铰孔刀，专门用来加工不锈钢椭圆齿轮――空心轴的深孔，并通过用自制铰孔刀来加工不锈钢椭圆齿轮――空心轴的过程表明，其工艺效果良好，有效地解决零件空心轴的深孔加工质量问题，提高生产效率。

本公司引进外国公司的椭圆齿轮流量计技术进行生产。在生产过程中，发现椭圆齿轮流量计的零件――空心轴部分，仪表运行时流量指示值低于实际值和有响声，经拆开检验，发现随动磁轴部件与零件空心轴的装配时的同轴度为0.15mm，不符合图纸要求。因此运行时，随动磁轴部件的摆动大，产生响声，此零件――空心轴是该椭圆齿轮流量计的主要关键零件，零件空心轴的材料用0Cr17Ni12Mo2，属不锈钢材料，且内孔深185±0.5mm不通孔，属深孔且盲孔结构。尺寸精度和位置精度要求较高（如图1所示），加工难度大，是生产椭圆齿轮流量计零件中最难加工的零件之一。当时，采用了普通的内孔镗孔车刀来加工，内孔产生锥度与外圆mm的同轴度为0.15mm，质量达不到要求，又尝试采用标准的铰孔刀来进行铰削加工，结果铰出的内孔φ20+0.04mm，表面粗糙度为Ra3.2，尺寸精度和表面粗糙度也不能达到图纸要求。以上采用此两种方法来加工，不合格达到60%以上，生产效率很低，不能满足生产需要。为解决零件空心轴的加工难度，当时，厂里面专门成立了小组，担起了技术攻关的重任，笔者也是成员之一。

一、椭圆齿轮流量计的零件――空心轴的结构特点及主要技术要求：

此空心轴如图1所示，内孔mm长185±0.5mm，属深孔且盲孔的结构，两壁厚只得2.5mm零件空心轴所用的材料为0Cr17Ni12Mo2，它具有以下特性：①塑性大，韧性高。切削变形大，相应的切削力、切削热也大；②粘附性强。在切削过程中产生的粘附性切屑，容易产生积屑瘤，不易获得表面粗糙度小的工件表面，刀刃也易磨损；③韧性好。切屑不易切除，卷曲、折断，在切削过程易堵屑，使表面粗糙度增大和刀刃损坏。

椭圆齿轮的零件――空心轴的深孔内与随动磁体2，向心球轴承4和带盘向心球轴承6过盈配合，亦要求同轴度允差不得大于0.025mm。同时零件空心轴的外圆又要与椭圆齿轮的内孔（内孔里面压铜轴套），滑动装置使用，为了保证能合理压入随动磁体部件，和能使流量计里一对互相啮合的椭圆齿轮，它们在流量计进出口之间的压力差作用下而交替地互相驱动，椭圆齿轮中的一个顺时针旋转，另一个逆时针方向旋转。这种互相驱动的传动，提供了力矩几乎不变的平滑转动，没有停滞点。椭圆齿轮的转动，通过内外磁体的耦合作用，使与介质隔离的磁轴转动能正常工作。因此图纸上要求两阶梯孔mm和mm同外圆mm的同轴度为0.012mm，零件空心轴的孔比较深，而且是盲孔，加工起来较困难。

二、分别采用普通镗孔车刀和标准铰孔刀加工深孔的工艺分析

（一）用镗孔车刀车削零件空心轴的工艺分析

（1）用镗孔车刀车削零件空心轴存在的问题。

在卧式车床CM6140上加工零件空心轴，采用的方法是一端由三爪卡盘定心夹紧，另一端由中心架较正定心夹紧，分别用麻花钻进行钻孔和镗孔车刀进行车削内孔。经验证，深孔的质量和生产效率都存在很大的问题，内孔mm的尺寸精度超差，出现锥度和振纹。位置精度也超差，即内孔mm和外圆mm的同轴度为0.15mm，其表面粗糙度为Ra6.3，质量得不到保证，且生产效率相当低。

（2）对加工问题的工艺分析。

①mm深185±0.5mm属深孔盲孔加工，切削时容易造成让刀和振动，不可避免地出现锥度，影响内圆mm和外圆mm的同轴度0.012mm。

②镗孔时用的是细长刀杆，刚性差，镗孔时散热条件差，排屑困难，不仅会划伤已加工表面，严重时会引起刀具崩刃甚至折断，这些都严重地影响内孔表面的粗糙度和尺寸精度，因此，生产效率很低，质量得不到保证。

（二）用标准铰孔刀进行铰削加工的工艺分析

（1）与镗孔车刀的车削加工的装夹方法一样，因标准的铰孔刀都是由4～12条刀齿组成，加工此零件空心轴的孔比较深，而且是盲孔，零件空心轴的材料是不锈钢类，加工起肀冉侠难，原因是切屑阻塞在孔内而把工件表面拉毛，也容易挤坏铰刀的刀齿。其次由于切屑不易排出，切削液流不到刀头切削部分，刀齿得不到有效的冷却而产生卷口、啃毛的现象。造成铰刀刃经常崩刃，加工出的内孔表面粗糙度Ra3.2，尺寸精度为φ20+0.03mm，达不到技术要求。

（2）用可调铰孔刀加工深孔，其加工出的内孔mm不稳定，尺寸精度、表面粗糙度达不到技术要求。

三、改进方案和实施效果

我们通过在车床上分别用镗孔车刀进行车削加工和用标准铰孔刀进行铰削加工的工艺分析，总结经验找出原因，根据工件的结构特点和技术要求，确定使用自制铰孔刀来加工深孔，在原来的加工工艺上，利用车床尾座安装自制铰孔刀进行铰孔加工，达到技术要求。

（一）自制铰孔刀的结构特点：

根据加工零件空心轴的特点，自制一把四刀刃的铰孔刀，材料是用45#钢，经车加工成型后，再经过淬火处理，焊好硬质合金yw1，磨好锥柄与车床尾座的莫氏锥度相同，配合好如图2所示，切削齿数为四刀刃，目的是减少切削齿数，表面上看刀齿上的平均负荷加大，刀齿寿命会降低，实际上由于增大了容屑空间，容屑情况得到改善，不致挤坏刀齿。此外，刀杆①外径车削成ф18mm，长195mm，还有一段长15mm的台阶，外圆为φ40mm连接起刀杆φ18mm。在刀杆上，内钻φ8mm的深孔至台阶φ40mm上，在此台阶上钻孔攻丝M10③连接通φ8mm，此螺纹M10，连接车床上的切削液管，切削液流经铰刀内孔φ8mm过，切削液可充分供应到切削部分，使它在加工过程中刀齿不致因发热而卷口，同时，切削液也可充分清洗铰屑从铰刀侧间隙流出，大大提高了刀具耐用度，也减小工件的表面粗糙度。

切削部分用硬质合金yw1，刀片与刀杆焊合好，用工具磨床磨去外圆符合尺寸，因硬质合金yw1相当国际标准ISO牌号的M10，热硬性较好，能承受一定的冲击负荷，通用性也较好，适用于不锈钢类难加工钢材的精加工。铰刀的引导部分L1磨成1mm长，其切削锥角φ磨成3°，因此铰削时定心好切屑薄，铰刀的前角y为零度，后角a为6°，铰刀的修光部分上有棱边（f）为0.2mm，同时，每个刀齿的切削部分上还磨出负刃倾角（λs=-10°），以降低铰孔表面粗糙度值，提高铰刀的耐用度。因在切削部分上磨负刃倾角，加工深孔且是盲孔时，切屑流向待加工表面，使切屑阻塞内孔，因用刀杆内孔φ8mm内流入的切削液冲洗冷却，经反冲作用下，使切削液把流向待加工表面的切屑冲洗流出来，防止切屑阻塞内孔。

（二）用改制铰孔刀加工零件空心轴的工艺分析

（1）要求开料长440mm，一条料车两件。

（2）车平两端面，打中心孔，同时车出一头作夹位用。

（3）用三爪卡盘夹紧一端，全部粗车外圆至φ27mm，长420mm至夹位。

（4）拆下工件夹紧一端，伸出三爪卡盘另一端长220mm，装上中心架，用百分表调外圆节与主轴的同心度为0.01mm，互调中心架三个爪松紧程度一样。

（5）第一次用麻花钻φ18mm，钻孔深185+0.5mm。

（6）用内孔镗孔刀车削内孔至尺寸φ20+0.03mm，留下0.10mm余量铰孔。

用另一把短刀杆镗孔刀精车出阶梯孔mm，长7mm达到图样要求，精车端面，去内、外圆毛刺。

（7）用尾座顶针顶住零件空心轴的内孔mm，拆掉中心架，精车外圆至mm达到图纸要求。

（8）重复以上工序进行另一件车削。

（9）切断工件长210mm。

（10）用软爪夹紧工件，用百分表较调好工件的同轴度为0.01mm范围，精车端面至长度208.8±0.145，去毛刺。

结语

用改制的铰孔刀加工深孔具有以下特点：

①采用塞规法来加工深孔，质量得到保证，可提高生产效率。

②用改制后的铰孔刀的刀杆，刚性好，振动小，加工精度高。

③一次装夹，内、外圆同时车出，消除工件定位转换误差，内圆两阶梯孔与外A的同轴度得到保证。

参考文献

[1]蒋超猛，张弓，王映品，等.深孔加工技术的研究综述及发展趋势[J].机床与液压，2015（11）：173-177.

[2]姜波.钳工工艺学（第五版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2014.

[3]纪纲.流量测量仪表应用技巧（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2009.

[4]于大国.深孔加工与检测技术创新[M].北京：国防工业出版社，2016.

齿轮加工篇9

关键词：圆柱齿轮；电化学机械；齿面质量；展成式；精度特性

如今伴随制造业的不断发展，机械设备应用数量的增加，齿轮的地位逐渐提升。其原因在于，在机械设备中，齿轮是其传动的核心元件所在。曾有研究表明，在齿轮材料力学性能类型的条件之下，齿轮使用性能与寿命决定性的关键因素在于齿面质量特性与精度特性。一些高质量齿轮通常需要精加工与光整加工，来提升齿轮使用性能，并延长齿轮的应用寿命。例如直升机、高速重载齿轮等。电化学机械光整加工技术拥有整平效率与整平能力，这也是其优点所在。

1 展成式齿轮ECMF的原理探究

如图1所示，该图为ECMF基本原理图，从图1中可见展成式齿轮ECMF的原理复杂性所在。

图1 展成式齿轮ECMF的原理图

试验中，通常需要连接阴阳两极电源的负极和正极连接，使得阴阳两极之间有足够的电解液存在。一般在加工过程中，电化学作用会在阴阳两极之间出现[1]，可以通过适当的对齿间厚度进行调整，并且严格的按照中心距离要求进行安装，从而确保安装的质量。

2 展成式齿轮ECMF试验研究

2.1 实验条件

文章所研究的试验设备主要为自制圆柱齿轮试验装置，所应用的电源属于直流电源，电表为数字式的万用表。所应用的检测设备主要为Taylor Hobson粗糙度检测仪。试验的几何参数为：模数为3mm、齿数为46、螺旋角为0°。

2.2 实验结果

首先在齿面粗糙度方面，如图2所示，该图的加工时间大约为2分钟，珩磨轮的转速约为80r・min-1，珩磨轮的压力为60N时，其加工时间长短会给齿面粗糙程度带来一定的影响[2]。这与庞桂兵在《脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究》一文章的观点有着相似之处。齿面的粗糙度会伴随加工的时间增加而逐渐下降；当加工开始时，其降低速度回最快，伴随加工时间的增加，降低速度会越发缓慢，如果加工时间超出了3min，那么此时粗糙度值的降低速度会逐渐缓慢。

而图3是加工电流120A的状态，该状态下，珩磨轮转速约为80r・min-1，此时珩磨轮的压力约为60N，该压力段的加工时间会给齿面的粗糙度带来一定的影响规律[3]。

通过这两方面的证明可知，齿轮的表明粗糙度与加工效率会受到工艺参数的影响。

其次，在齿轮精度方面，需要重视齿形精度与齿间精度情况。在检测齿形精度的过程中，需要严格的按照DIN的标准进行检测，再此之后还需要测量加工前后的齿形精度，避免出现精度偏差问题。经过测量后，实施ECMF操作以后，齿形轮廓处于光滑状态，同时齿轮总误差和齿轮形状误差的存在，能够将齿轮精度情况充分的反应出来。通过试验证明，加工前的剔齿通常存在着凹现象[4]，只有通过加工操作，才能够使得该种现象得到相应的改善与调整。但是该现象依旧存在。本次试验中对齿形精度的各项因素展开了充分的研究，在分析中证明，一旦电流较大，便会导致出现机械刮膜作用力下降的问题，此时将会引发齿形精度偏差问题的出现。而磨轮压力增加时，齿形精度同样会受到影响，甚至会引发磨轮转速增加情况的出现，但是当转速增加的时候，凹现象便会得到相应的改善。

在测量齿间精度的过程中，需要将DIN测量标准作为基础，只有这样才能够确保测量结果的正确性与可靠性。本次试验中测量了8件齿轮加工前后左右齿面的齿距误差、齿距累积误差等方面进行了测量。测量结果为：经过加工以后的齿距误差有明显的降低情况，左、右齿面的误差等级会平均下降2-3级左右，加工以后的齿距累积误差变化较小[5]。按照珩齿原理，受到机械作用的影响，齿距误差会有所变化，但是齿距累积误差并不会受到影响；但是如果依据电化学加工极间间隙影响去除机理，那么此时齿距误差和齿距累积误差受到电化学作用影响比较大。同时，在齿间精度影响中，机械作用的影响地位不可忽视，但是齿间精度并不会受到电化学作用的影响。

3 结束语

文章主要从两点着手，第一点分析了展成式齿轮ECMF的原理，第二点分析了展成式齿轮ECMF试验。通过上述试验，展成式ECMF会给齿面粗糙度带来一定的影响，如受到极间电流、珩磨轮转速的影响，阳极的整平速度会有所提升；同时要确保齿面拥有一定的平整度，确保加工时间的充足性极为重要。

参考文献

[1]庞桂兵，阿达依・谢尔亚孜旦，徐文骥，等.展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性[J].机械工程学报，2011，47（19）：163-167.

[2]庞桂兵.脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究[D].大连理工大学，2005（45）：56-78.

[3]唐勇.螺旋锥齿轮脉冲电化学光整加工关键技术研究[D].大连理工大学，2005（10）：45-76.

齿轮加工篇10

关键词：齿轮箱壳体；数控机床；加工技术；形位公差；同轴度；

0.前言

箱体零件是机器或部件的基础零件，它把机器及其部件中的轴、轴承套和齿轮等零件按一定的相互关系装配成一整体，使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调地工作。因此，箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命。因而箱体一般具有较高的技术要求。

1. 箱体类零件的数控加工技术

1.1.零件的结构及特点

结构形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，既有狭狭窄平面和微小孔系，还有较多的紧固螺纹孔等，加工精度要求较高，加工难度大。

1.2.零件材料

箱体材料一般选用HT200～400的灰铸铁，其成本低，且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。有些采用钢材焊接结构，精度要求较高的箱箱体类零件则选用耐磨铸铁。

1.3. 零件的主要技术要求

1.3.1.孔尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度

一般机床床头箱，主轴支撑孔精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.8～1.6μm，其他支撑孔精度为IT6～IT7级，表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm。几何形状精度一般应在孔的公差范围内。

1.3.2. 支撑孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度

箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，需要有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，一般的中心距公差0.02～0.08mm，轴心线平行度0.03～0.1mm。箱体上同轴线孔应有一定的同轴度要求，同轴度为0.03～0.1mm。

1.3.3.主平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度

一般机床箱体装配基面和定位基面的平面度为0.03～0.1mm表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm。其他平面对装配基面也有一定的尺寸精度和平面度要求，如一般平面的平行度为0.05～0.2mm，平面间的垂直度为0.1mm。

1.3.4. 支撑孔与主平面的尺寸精度及相互位置精度

箱体上个支持孔对装配基面有一定的尺寸精度和平面度要求；对断面有一定的垂直度要求。

1.4.箱体零件的加工工艺

1.4.1.平面及支承孔的加工

中、小件箱体一般在牛头刨床或普通铣床上进行，大件在龙门刨床或龙门铣床上进行。直径小于50mm的孔，一般不铸出，可采用钻-扩-铰的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗-半精镗-精镗的方案。精镗后，用浮动镗刀片进行精细镗，对于箱体上的高精度孔，采用珩磨、滚压等工艺方法。

1.4.2. 加工流程顺序

1.4.3.定位基准的选择

1.4.3.1.粗基准的选择：

① 重要孔的加工余量均匀，孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚。

② 装入箱体内的回转零件应与箱壁有足够的间隙。

③ 注意保持箱体必要的外形尺寸，应保证定位稳定，夹紧可靠。

1.4.3.2.精基准的选择：

① 一面两孔。箱体利用底面及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系。

② 三面定位。箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准。

2.齿轮箱壳体第一件加工

2.1.齿轮箱壳体加工概况

2.2.第一件试制

根据齿轮箱壳体零件的材料、结构特点，根据箱体上孔尺寸、几何形状、表面、支撑孔之间的孔距尺寸、相互位置等精度的主要技术要求，根据箱体零件主要表面加工的方法、拟定工艺的过程、定位的基准等加工工艺，以及工厂数控加工设备精度、刀具、工装、加工工艺参数。部分加工阶段程序内容如表1所示。

在对第一件齿轮箱壳体精加工完成后，对其进行了三坐标的测绘。实测数字与设计图数字对比情况详见图1所示。

图1 实测数据与设计图数据对比图

实测与设计对比超差数据见表2所示：

3. 调试加工后的主要情况

首先，肯定第一件齿轮箱壳体工艺方案的可行性、合理性。

其次，将此件齿轮箱壳体各主要孔进行扩大，通过补偿孔中心坐标达到C-C剖视图中孔同轴度要求。各个孔重新镗过程如下：

4.齿轮箱壳体正式件的加工

4.1. 主要工艺

图2 正反端面内孔同轴度加工图

4.1.3. 切削刀具选择。在加工深孔或用高速钢刀具时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50m/min范围内选取。刀片在粗、精加工过程中选择的具体参数，见表4所示。

刀具的粗、精加工参数表 表4

4.2.检测报告

加工后，齿轮箱壳体正式件的主要形位公差尺寸完全达到设计要求。如表5所示：

正式件加工检测尺寸表 表5

5. 结言

高精度的齿轮箱加工技术难度特别高，加工困难。但技术人员不畏艰难、潜心研究、精益求精，通过先进的数控加工设备，研究出了一套高精度齿轮箱壳体加工生产的新工艺技术。加工出的产品合格，得到了客户肯定与赞扬，公司加工精度等级高零件的技术能力得到提高。

参考文献：

[1]齿轮箱壳体的静力和振动阻尼研究 Syed Rizwan Ui Haque 哈尔滨工程大学 2010-05-01

[2]脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究 庞桂兵 大连理工大学 2005-04-01

[3]碳纤维复合材料回转壳体数控加工技术研究 康永峰 大连理工大学 2008-11-01