雙聯齒輪零件的加工工藝分析

單國紅

（齊齊哈爾永泰機械制造有限公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

雙聯齒輪零件的加工工藝分析

單國紅

（齊齊哈爾永泰機械制造有限公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

文中以典型雙聯齒輪為例，對齒輪的加工工藝進行了詳細的分析，并對齒輪加工過程中的注意事項進行了說明。

齒輪加工；加工工藝；加工精度

0 引言

齒輪傳動是機械傳動中常見的一種傳動方式，齒輪傳動廣泛應用于航空航天、船舶工業、核電行業、汽車工業等。齒輪是各種齒輪傳動中必不可少的零件，包括圓柱齒輪、斜齒輪、齒條和人字齒輪等。不同的齒輪結構應該制定與其相對應的加工工藝路線才能確保所加工的齒輪達標，并符合加工經濟性的要求。根據零件的具體結構，齒輪的加工一般可以選擇插齒或滾齒，通常對于單聯齒輪選擇插齒方式，對于雙聯齒輪選擇滾齒方式。加工工藝的選擇對齒輪加工精度有著很大的影響。因此，合理設計加工工藝路線對于齒輪的加工至關重要。

1 齒輪加工工藝

1.1 加工零件工藝分析

圖1 雙聯齒輪

本文以圖1所示的雙聯齒輪加工為例進行工藝分析，該齒輪的材料為20鋼，主要加工的內容有外圓表面、花鍵槽、齒形以及端面。該零件精度要求較高，由于齒輪在工作中需要傳遞較大的動力，因此齒輪加工后要具備一定的力學性能。

1.2 零件的加工

1）齒輪加工技術分析。齒輪加工質量的優劣主要取決于齒形精度和齒數的平均分布情況，為了使零件的加工精度能夠達到要求的精度等級，必須保證齒輪加工定位孔、定位面的加工精度。因此，加工的第一步就是對定位基準的加工，為后續齒形的精加工做準備。先粗加工直徑84 mm和直徑60 mm的外圓以及直徑30 mm的中心花鍵孔，粗加工后要留有一定的精加工余量2 mm左右。另外，A、B兩側端面的加工也可以同時進行。定位基準粗加工后再進行精加工到要求尺寸。

在定位基準精加工后就是對齒形的加工，齒形在工作中需要傳遞動力并且要滿足一定的力學性能要求，因此齒形加工后要進行淬火處理，以提高零件的機械強度。齒形的加工要滿足圖樣的精度要求。

齒形的精加工一般安排在最后階段，也就是在熱處理工序之后進行。齒形在淬火處理后容易發生微小變形，精加工的目的就是修正加工變形提高加工精度，以滿足零件的精度要求。其加工過程為：先對定位基準面或基準孔進行精加工修正，然后利用修正后的定位基準精加工齒形。這樣的加工安排可以確保最終的齒輪加工精度滿足技術要求。

2）確定定位基準。齒輪加工精度的高低很大程度上受定位基準精度的影響，齒形精加工定位的選擇一般要根據齒輪的結構特點來定。譬如：軸類齒輪的齒形加工通常會用軸的中心孔來定位，模數較大的齒輪齒形加工通常要利用軸頸和某一面來定位，盤類齒輪齒形的加工定位基準通常選擇內孔和端面或者選擇外圓和端面定位。選擇定位基準時要盡量遵循“基準重合，基準統一”的原則，通常要把零件的設計基準、裝配基準選擇某一個基準面，使齒形的精加工工序基準統一。

3）齒端的加工。為了使齒輪能夠更好地相互嚙合，齒輪的端面一般要進行倒角加工，倒角形式可以是圓角也可以是棱角或尖角。選擇哪種形式的倒角要根據齒形的熱處理要求來定，對于粗加工后需進行熱處理的齒輪，其齒端的倒角不能選擇棱角或尖角，因為齒輪在熱處理后，這些形式的倒角部位的力學性能會下降，使齒面變得很脆易在工作中發生斷齒。通常采用倒圓角的形式，具體操作就是利用盤銑刀沿著圓弧往返工作。

4）基準修正。通常齒輪在熱處理之后定位孔會發生變形，如果繼續利用此定位基準進行加工，那么后續工序的加工精度會大幅度下降。所以，為了得到高質量的加工精度，必須對熱處理后的定位孔進行修正，如圓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。選擇哪種方式要根據工件的生產要求來定，對于單件或小批量的加工可以選擇磨削修正的方法，對于大批量的加工一般選擇推刀修正的方法。磨削的效率較低但加工的精度較高，推刀的加工效率高但精度一般。對于花鍵孔齒輪的定位修正，一般采用花鍵推刀進行修正，但操作時要注意推刀的傾斜問題，可以采用加長推刀的方法防止傾斜。

2 齒輪加工注意事項

通常要根據齒輪的具體類型、齒面硬度要求、裝配形式要求、精度要求來確定齒輪的加工工藝路線。齒輪的加工工藝過程一般可以分為3個階段：毛坯加工階段；齒形加工階段；精加工階段。每一個階段都有不同的工藝要求及注意事項，具體如下：

1）毛坯加工階段。齒輪在工作中要傳遞較大的動力，對于齒面的力學性能有一定的要求，因此，在選擇齒輪的毛坯時通常會根據不同的技術要求進行相應的熱處理工序。毛坯的熱處理可以選擇正火、調質處理或退火處理，熱處理的目的就是降低毛坯加工過程中的殘余熱應力，提高材料的加工性能和力學性能。

齒坯的結構主要有盤類和軸套類兩種類型，齒坯的加工工藝要根據其結構類型、加工精度要求和生產批量大小來確定，例如：盤類齒坯的加工工藝可以借鑒圓柱體的加工工藝；軸套類齒坯的加工工藝可以借鑒軸套類零件的加工工藝。同類型的零件在加工時具有一定的共性，其加工工藝可以相互參考“借其所長，避其所短”。

2）齒形加工階段。對于力學性能要求較高需要淬火處理的齒輪，必須在這個階段加工出能滿足最后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關鍵階段，應予以特別注意。對于力學性能要求較低不需要淬火的齒輪，通常這個階段就是齒輪的最后加工階段，加工后的齒輪其精度要達到技術要求。

3）精加工階段。粗加工完成后，為了使齒輪的力學性能達到技術要求，必須對齒輪進行淬火處理以提高其力學性能。精加工安排在熱處理之后，精加工前要對定位基準進行修正，以確保精加工的精度等級。

3 結語

齒輪的加工精度主要取決于齒面精度和齒形圓周分布精度的高低，為了得到高精度的齒輪，必須在安排加工工藝時對這兩方面給予足夠的重視。結合具體的齒輪結構和技術要求采取不同的加工工藝，只有做到有針對性的設計才能確保齒輪加工精度的優良。

［1］ 王英杰.金屬工藝學［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［2］ 歐陽江.數控機床編程與操作［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2010.

［3］ 田聯會.圓柱齒輪加工工藝［J］.湖南農機，2011（3）：61.

［4］ 李春瑋.齒輪加工工藝分析［J］.機械管理開發，2011（2）：36-38.

［5］ 楊叔子.機械加工工藝手冊［M］.3版.北京:機械工業出版社，2002.

（編輯：啟 迪）

TH 162

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1002－2333（2014）04－0192－02

單國紅（1959—），男，工程師。

2014-01-07