齿轮工艺·其他(一)

圆弧圆柱齿轮的滚齿加工
在普通滚齿机上，装有圆弧齿轮滚刀，按照半展成原理进行的加工。
此种加工方法的特点是：配对的凸齿齿轮和凹齿齿轮分别用两把滚刀加工，其齿面不是由滚刀在不同位置的包络线构成，而是平滑的圆弧。滚齿后在齿面上留下的刀痕如图11-53所示；大小齿轮的加工对滚齿和差动挂轮的计算都要求有较高的精确性，在同一台机床上，加工大小齿轮时，允许挂轮比的偏差不大于十万分之五，用两台机床加工大小齿轮时，挂轮计算偏差不大于十万分之一左右。
优点是：用一把刀具能加工同模数不同齿数的齿轮；加工精度高于插齿。

圆弧圆柱齿轮的插齿加工
在普通插齿机床上装有圆弧齿插齿刀，按照半展成原理进行的加工。刀具相当于斜齿轮，切削刀具和工件的相对位置及运动相当于一对圆弧齿轮的啮合。
凸齿圆弧齿轮的插齿过程如图11-54所示：图a为插刀齿形开始进入所切齿槽的位置，切削后在工件上留下曲线α；图b为切第二刀后在工件上留下曲线b，这时将曲线α完全切掉；图c为切第三刀后在工件上留下曲线c，这时又切掉曲线b；图d是刀齿的圆弧中心正好位于节点上，这时便切出所需的圆弧齿形；图e、f为刀具的齿与工件不接触，成为空刀不起切削作用。
加工特点是，只有当刀具的齿形圆弧中心与节点相重合的一瞬间，才能切出齿轮的圆弧齿形。

齿轮修复
失效的齿轮多数可以经修整后重新使用。修复的方法随失效形式而异。常用的有一次堆焊法、堆焊加工修齿法、变位修齿法、更换齿圈法、嵌齿法、镶套法和轮缘修理等。

一次堆焊法
修复齿轮轮齿的方法之一。当齿面全部严重磨损及部分齿折断或齿面损坏时，采用一次堆焊法。堆焊前根据齿轮材质选择好相应的焊条，然后进行堆焊，堆焊完毕进行齿形修整处理。一次堆焊法分为全部轮齿堆焊法和局部轮齿堆焊法两种。

局部轮齿堆焊法
是对部分轮齿折断或部分齿面损坏的齿轮进行修复的一种方法。堆焊前先清除齿部污垢，并用气焊将要堆焊部位周围加热到300℃左右再开始堆焊。堆焊中，边堆焊边校验齿形，必须注意齿轮在堆焊过程中的温升变形。对重要齿轮每堆焊一层后，应进行锤击，扩散应力，同时也可起到降温作用。一般齿轮可采取堆焊二层，锤击一次。堆焊结束，要严格进行齿形检验和必要的齿形修整。

堆焊加工修齿法
修复齿轮的方法之一。指对一次堆焊法堆焊后的齿轮，经机械加工修复轮齿。为防止齿轮变形，可采取对角分层堆焊，焊毕进行退火，然后按原件规格进行车削和铣齿。加工后，还应对齿轮进行必要的热处理，具体热处理工艺，可参阅有关资料。一般全齿圈堆焊加工后，进行整体热处理；部分齿堆焊加工，可用气焊火焰或其他局部加热方法进行热处理。

变位修齿法
应用变位齿轮原理进行修复齿轮的一种方法。一般采用高度变位法修复因磨损而失效的齿轮副。即将大齿轮牙齿的磨损部分用负变位的方法切去，重新配制一个正变位的小齿轮，以使修配后的齿轮副的中心距保持不变。此外，有时还会遇到需要用模数制齿轮更换径节制齿轮，以及为使机床导轨刮研后溜板箱中齿轮与齿条的正常啮合等，都可应用变位齿轮原理计算齿轮的修配尺寸。

轮缘修理
对轮缘出现疲劳裂纹而失效的齿轮进行修复。当齿轮承受较小负荷时，可直接用固定夹板联结补强方式修复使用。当齿轮承受负荷较大时，应采用焊接措施。一种是直接对裂纹就地冷焊或补加钢板焊接。这种方法适用于齿轮不好拆或不允许拆的场合。但在工艺措施不当时，产生附加应力较大，且引起局部变形，修复运转不久，往往焊接边缘应力集中处再次裂纹。另一种是热焊，先将齿轮整个或局部缓慢加热到300～700℃再进行焊接，焊后尚需退火，以消除内应力，对硬齿面齿轮还要进行表面淬火。

镶套法
修复齿轮的方法之一。当齿轮的齿形、公法线都正确，只有内孔损坏较严重时采用此法。首先以齿轮的基准面找正后扩大内孔，并制备内套毛坯，其内径留有3～4mm加工余量，外径与齿轮加工后的内孔能紧密配合，且倒成较大的坡口；然后将内套毛坯压入齿轮内孔，沿坡口焊接，按要求加工出内孔。

更换齿圈法
修复齿轮的一种方法。是将齿面严重损坏的齿轮的齿全部车去，重新配装一个完整的齿轮圈，然后加工齿形。齿轮圈和轮心的联结方式，可采用热装或采取键、销、焊接等方法。齿轮圈的厚度一般不小于全齿高的二倍。

跑合
一对新加工的齿轮副，正式使用前，进行一段加载或空载的齿面啮合运转，从而产生加速磨合的过程，称跑合，亦称磨合。跑合能把表面微观凸峰逐渐磨平，降低表面粗糙度，补偿精度误差，从而扩大实际啮合面积，降低齿表面应力，提高承载能力和传动效率，它是一种有益的精加工工艺过程，跑合的综合效益十分明显，对于凸凹共轭啮合的齿轮副尤为重要。图11-55所示磨损曲线中OA时期内为跑合阶段，由图可知跑合速度很快，时间很短，磨损速度要比正常磨损速度大100倍左右，磨损速度最快多发生在跑合开始后1～1.5h内。在实验室试验、工业试验、实际生产中要合理掌握和利用跑合。为了实现良好的综合跑合质量，要特别注意：跑合与施加载荷，跑合时间与载荷、跑合与运转速度，跑合与润滑油，跑合与检验之间的关系，若能掌握这些关系的内在联系，就能实现跑合时间短，跑合质量好的效果。

高速剪齿法
按照仿形法原理，利用高速剪齿刀，在高速剪齿机上加工齿轮的一种高效率切削方法。高速剪齿刀是刀体上安装很多径向小刀齿（形状、数目与被加工齿轮的齿槽相同），并可沿径向切入的组装刀具。刀具的刀刃向下，齿坯安装在工作台上，工作台上下往复运动进行切削，每一次往复运动都给以切入量。高速剪齿在整个圆周上的刀齿同时切削，极似拉削，故又称可调节外齿轮拉削法。适用于大批生产，多用于汽车制造业。

硬齿面齿轮滚齿加工
硬齿面齿轮滚齿加工，是以高效的滚齿代替粗磨齿工序的一种加工方法。可在普通滚齿机上滚切。刀具可采用M10、M20硬质合金材料的机夹式或焊接式滚刀，对于普通精度的淬硬齿轮，就可以用上述滚刀直接进行精滚加工。
这种加工方法，可切除轮齿的热处理变形，留下少量均匀的精磨余量，从而提高磨齿质量，缩短磨齿工时。对于珩齿的齿轮，也可用作珩前加工，使之达到一定的精度，提高了珩齿工艺光整加工的精度。

直齿圆柱齿轮滚切法
直齿圆柱齿轮的滚切原理，是两个螺旋齿轮的啮合原理，即一个是齿轮滚刀，另一个是被加工齿轮。在滚齿机床上，滚刀和被加工齿轮之间，要严格保持齿条和齿轮啮合的运动关系，即：保持的关系，进行展成运动的同时，滚刀沿齿坯轴向进给，切出整个齿轮。
切齿时，滚刀的螺旋方向必须与齿坯的螺旋方向一致，所以必须将滚刀轴安装成与工件端面倾斜一个滚刀螺旋导程角γ₀。通常加工直齿轮时，一般选用右旋滚刀。

斜齿圆柱齿轮滚切法
滚切斜齿轮，除与加工直齿轮一样的啮合运动外，滚刀或工件需作一定的附加运动，即应满足滚刀轴向移动一个导程时，齿坯正好附加转动一圈的运动关系。
滚切过程中，滚刀与被加工齿轮间的安装角度按同旋相减，异旋相加原则。通常加工β＜10°的斜齿轮时，一般选用右旋滚刀；加工β＞10°的斜齿轮时，则应取滚刀螺旋线方向与被加工齿轮螺旋线方向相同。

非圆齿轮的加工
非圆齿轮通常在铣床、齿条加工机床、滚齿机或插齿机等设备上，用展成法或间隙展成法原理加工轮齿。机床中心距、工件转角、刀具轴向位置可用人工、凸轮或NC装置控制。
内齿非圆齿轮，非圆外齿轮分度曲线呈内凹处的齿形只能用插齿法加工。

齿端倒角
齿端倒角加工方法有四种：倒圆角、倒夹角、倒斜棱、倒毛口。
齿端倒圆角。在齿端上形成对端面倾斜10°～15°角度的圆锥形表面，其目的是使高速齿轮作轴向滑移时容易啮合。采用指形铣刀在机床上完成。
（1）齿端倒尖角。在齿端上形成渐开线或球形的斜面，两斜面连接部分成尖棱。其目的是使高速齿轮轴向滑移时容易啮合。采用筒状双齿铣刀或滚刀在机床上加工。
（2）齿端倒斜棱。在齿端上倒斜棱和尖边。目的是使低速齿轮清除齿端锐边。采用指形铣刀在550型齿倒角机上加工。
（3）倒毛口。在直齿轮和螺旋齿轮的齿端上修光毛口。用于对钢齿轮粗加工后的工序，采用特殊切刀在克罗斯吉尔No73型机床上加工。见图11-56。

塑料齿轮加工法
塑料齿轮分为热可塑性树脂塑料齿轮和热硬化树脂塑料齿轮二种。
热可塑性树脂塑料齿轮是用聚酰胺（尼龙）、聚缩醛及聚碳酸脂等高分子材料，用喷射成形机喷射成形。也可用板材或棒料切齿加工。
该种塑料齿轮适用于食品机械、钟表、农业机械、定时装置和玩具等。
热硬化树脂塑料成形齿轮是用酚醛树脂、环氧树脂、聚脂树脂等高分子材料，用加热压力机压缩成形。也可用板材或棒材切齿加工。
该种塑料齿轮适用于制鞋机械和蜗轮等。
颜料齿轮的优点是噪音小、耐磨、耐腐蚀、成本低及生产率高。

电解齿轮
电解齿轮又称电解法加工齿轮，可在立式电解加工机床上加工，按照电化学反应的原理进行。电解时，将被加工件与直流电源阳极相接，齿轮形工具与直流电源阴极相接，工件与工具间留0.2～1mm的间隙，在电源上加6～8V电压，并注入具有一定压力、流速的电解液。这时借助电解液导电使两极之间形成电流回路，产生电化学反应，工件表面金属随工具形状迅速电解，变成金属离子被电解液冲走。电解过程中，工具沿工件移动，直至达到全齿宽为止。齿轮形工具多用青铜板制造，加工内齿轮及外齿轮，应将工具分别制成相应的内齿轮和外齿轮形状。电解液一般采用氯化钠水溶液。该加工方法的优点是能加工特硬、特韧的齿轮，且加工质量稳定，表面粗糙度良好，生产率高，没有电极损耗和工件变形。缺点是加工精度不高。
电解齿轮通常用于内齿轮的加工。见图11-57。

车齿法
车齿法即是用展成法在普通滚齿机上加工齿轮的方法。刀具齿数比滚刀头数多。切齿时，必须严格保持滚刀和工件的转速关系，刀具有旋转的同时沿工件轴向移动，这时刀具与工件如同交错轴斜齿圆柱齿轮啮合，啮合点轨迹沿整个齿侧面的相对滑动而切出齿形。
车齿加工与一般滚齿加工相比，生产率可提高3～5倍，但当加工齿数少于100齿时，应在齿轮车床上加工。见图11-58。