第4章 典型表面加工(新-1)

第4章典型表面加工分析

4.1外圓表面的加工4.2內(nèi)孔表面的加工4.3平面的加工4.4螺紋表面的加工4.5成形表面的加工4.6齒輪齒形的加工

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零件表面的類型和要求不同,采用的加工方法也不一樣,但無論何種表面,在設(shè)計(jì)其加工工藝時(shí),都需遵循以下兩個(gè)基本原則：

1.粗、精加工分開

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粗加工的目的是要求生產(chǎn)率高，在盡量短的時(shí)間內(nèi)切除大部分余量，并為進(jìn)一步加工提供定位基準(zhǔn)及合適的余量。

?精加工的目的是對(duì)零件的主要表面進(jìn)行最終加工，使其獲得符合精度和表面粗糙度要求的表面。因此，只有粗、精加工分開,在粗加工后再進(jìn)行精加工,才能保證工件表面的質(zhì)量要求.

2.幾種不同加工方法相配合

?實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于某一種零件的加工，往往不是在一臺(tái)機(jī)床用一種加工方法完成的，而要根據(jù)零件的尺寸、形狀、技術(shù)要求和生產(chǎn)批量，結(jié)合各種加工方法的工藝方法特點(diǎn)和適用范圍及現(xiàn)有設(shè)備條件，綜合考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，擬定合理的加工方案，將幾種加工方法相配合，逐步完成零件各種表面的加工。4.1外圓表面的加工4.1.1外圓表面的技術(shù)要求4.1.2

外圓面加工方案的分析4.1.1外圓表面的技術(shù)要求外圓表面的技術(shù)要求，一般分為四個(gè)方面：1.尺寸精度指外圓表面直徑和長度的尺寸精度。2.形狀精度指外圓表面的圓度、圓柱度、素線直線度和軸線直線度。3.位置精度指外圓表面與其他表面（外圓表面或內(nèi)孔表面）間的同軸度、對(duì)稱度、位置度、徑向圓跳動(dòng)；與規(guī)定平面（端平面）間的垂直度、傾斜度等。4.表面質(zhì)量指表面粗糙度，對(duì)某些重要零件的表面，還要求表層硬度、殘余應(yīng)力、顯微組織等。4.1.2外圓面加工方案的分析

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對(duì)于一般鋼鐵零件，外圓面加工的主要方法是車削和磨削。要求精度高、粗糙度小時(shí)，往往還要進(jìn)行研磨、超級(jí)光磨等光整加工。對(duì)于某些精度要求不高，僅要求光亮的表面，可以通過拋光來獲得，但在拋光前要達(dá)到較小的粗糙度。對(duì)于塑性較大的有色金屬（如銅、鋁合金等）零件，由于其精加工不宜用磨削，故常采用精細(xì)車削。

?根據(jù)各種零件外圓表面的精度和表面粗糙度要求，其加工方案大致可分如下幾類：1.低精度外圓表面的加工對(duì)于加工精度要求低、表面粗糙度值較大的各種零件的外圓表面（淬火鋼件除外）。經(jīng)粗車即可達(dá)到要求。尺寸精度達(dá)IT12~IT11，表面粗糙度Ra值不大于50~12.5μm。2.中等精度外圓表面的加工對(duì)于非淬火鋼件、鑄鐵件及有色金屬件外圓表面，粗車后再經(jīng)一次半精車即可達(dá)到要求。尺寸精度達(dá)IT10~IT9，表面粗糙度Ra值不大于6.3~3.2μm。3.較高精度外圓表面的加工

視工件材料和技術(shù)要求不同可有兩個(gè)加工方案：

（1）粗車—半精車—粗磨此方案適用于加工精度較高的淬火鋼件、非淬火鋼件和鑄鐵件外圓表面。尺寸精度達(dá)IT8~IT7，表面粗糙度Ra值不大于1.6~0.8μm。

（2）粗車—半精車—精車此方案適用于銅、鋁等有色金屬件外圓表面的加工。由于有色金屬塑性較大，其切屑易堵塞砂輪表面，影響加工質(zhì)量，故以精車代替磨削。其加工精度與（1）同。

4.高精度外圓表面的加工

與上述“3”類似，視工件材料有兩個(gè)方案：（1）粗車—半精車—粗磨—精磨此方案適用于加工各種淬火、非淬火鋼件和鑄鐵件。尺寸精度達(dá)IT6~IT5，表面粗糙度Ra值不大于0.4~0.2μm。（2）粗車—半精車—精車—精細(xì)車此方案適用于加工有色金屬工件，其尺寸精度達(dá)IT6~IT5，表面粗糙度Ra值不大于0.4~0.2μm。5．精密外圓表面的加工

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對(duì)于更高精度的鋼件和鑄鐵件，除車削、磨削外，還需增加研磨或超級(jí)光磨等光整加工工序，使尺寸精度達(dá)尺寸精度達(dá)IT5~IT3，表面粗糙度Ra值不大于0.1~0.006μm。

?此外，還需根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、尺寸和技術(shù)要求的不同特點(diǎn)，選用相適應(yīng)的加工方案。

?表4-1給出了外圓面加工方案的框圖，可作為擬定加工方案的依據(jù)和參考。表4-1外圓面加工方案框圖（Ra的單位為μm）例1：紫銅小軸，?20h6，Ra0.4μm。粗車—半精車—精車—精細(xì)車粗車—半精車—粗磨—半精磨加工方案有：√4.2內(nèi)孔表面的加工4.2.1內(nèi)孔表面的技術(shù)要求4.2.2孔加工方案的分析4.2.1內(nèi)孔表面的技術(shù)要求

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技術(shù)要求是擬定工藝方案的重要依據(jù)。與外圓表面類似，內(nèi)孔表面的技術(shù)要求也有以下四個(gè)方面：1.尺寸精度

指孔徑和孔深的尺寸精度及孔系中孔與孔、孔與相關(guān)表面間的尺寸精度等。2.形狀精度指內(nèi)孔表面的圓度、圓柱度及素線直線度和軸線直線度等.3.位置精度指孔與孔（或與外圓表面）間的同軸度、對(duì)稱度、位置度、徑向圓跳動(dòng)，孔與孔（或與相關(guān)平面）間的垂直度、平行度、傾斜度等。4.表面質(zhì)量指內(nèi)孔表面的粗糙度及表層物理力學(xué)性能的要求等。

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根據(jù)各種零件內(nèi)孔表面的尺寸、長徑比、精度和表面粗糙度要求,在實(shí)體材料上加工內(nèi)孔.其加工方案大致有以下幾類：

1.低精度內(nèi)孔表面的加工

對(duì)精度要求不高的未淬硬鋼件、鑄鐵件及有色金屬體，經(jīng)一次鉆孔即可達(dá)到要求。尺寸精度達(dá)IT10以下，表面粗糙度Ra值不大于50~12.5μm。

2.中等精度內(nèi)孔表面的加工

對(duì)于精度要求中等的未淬硬鋼件、鑄鐵件及有色金屬件，當(dāng)孔徑小于30mm時(shí)，采用鉆孔后擴(kuò)孔；孔徑大于30mm，采用鉆孔后粗鏜達(dá)到要求。尺寸精度達(dá)IT10~IT9表面粗糙度Ra值不大于6.3~3.2μm。

4.2.2孔加工方案的分析3.較高精度內(nèi)孔表面的加工

對(duì)于精度要求較高的除淬硬鋼外的零件內(nèi)孔表面，當(dāng)孔徑小于20mm時(shí)，應(yīng)采用鉆孔后鉸孔；孔徑大于20mm時(shí)，視具體條件，先用下列方案之一.

鉆—擴(kuò)—鉸；

鉆—粗鏜—精鏜；

鉆—鏜（或擴(kuò)）—磨；

鉆—拉。

4.高精度內(nèi)孔表面的加工

對(duì)于精度要求很高的內(nèi)孔表面，當(dāng)孔徑小于12mm時(shí)，可采用鉆—粗鉸—精鉸方案；孔徑大于12mm時(shí)，視具體條件選用下列方案之一：

鉆—擴(kuò)（或鏜）—粗鉸—精鉸；

鉆—拉—精拉；

鉆—擴(kuò)（或鏜）—粗磨—精。

尺寸精度達(dá)IT7~IT6，表面粗糙度Ra值不大于0.8~0.4μm。

5.精密內(nèi)孔表面的加工

對(duì)于精度要求更高的精密內(nèi)孔表面，可在高精度內(nèi)孔表面加工方案的基礎(chǔ)上，視情況分別采用手鉸、精細(xì)鏜、精拉、精磨、研磨、珩磨、擠壓或滾壓等精細(xì)加工方法加工。尺寸精度達(dá)IT6以上，表面粗糙度Ra值不大于0.4~0.025μm。表4-2孔加工（在實(shí)體材料上）方案框圖（Ra的單位為μm）例2：單件小批生產(chǎn)中，鑄鐵齒輪上的孔，?20H7，

Ra1.6μm。鉆—粗鏜—半精鏜—精鏜鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸加工方案有：√4.3平面的加工

平面是箱體、機(jī)座、機(jī)床床身和工作臺(tái)零件的主要表面，也是其他零件的組成表面之一。根據(jù)其作用不同平面可分為以下幾種：（1）非結(jié)合平面這種平面不與任何零件相配合，一般無加工精度要求，只有當(dāng)表面為了抗腐和美觀時(shí)才進(jìn)行加工，屬低精度平面。（2）結(jié)合平面這種平面多數(shù)用于零部件的連接面。如車床主軸箱、進(jìn)給箱與床身的連接平面，一般要求精度和表面質(zhì)量均較高。（3）導(dǎo)向平面如各類機(jī)床的導(dǎo)軌面，這種平面的精度和表面質(zhì)量要求極高。（4）精密量具表面如鉗工的平臺(tái)、平尺的測量面和計(jì)量用量塊的測量平面等。這種平面要求精度和表面質(zhì)量均很高。4.3.1平面的技術(shù)要求?平面本身沒有尺寸精度要求，其他技術(shù)要求主要有：1.形狀精度指平面度、直線度等。2.位置精度指平面之間或平面對(duì)軸線間的平行度、垂直度和傾斜度等。3.表面質(zhì)量指表面粗糙度、表層硬度、殘余應(yīng)力和顯微組織等。4.3.2平面加工方案分析平面加工方案的選擇，除根據(jù)平面的精度和表面粗糙度要求外，還應(yīng)考慮零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料的性能和熱處理要求以及生產(chǎn)批量等，通常有以下幾種類型：1.低精度平面的加工

對(duì)精度要求不高的各種零件（淬火鋼零件除外）的平面，經(jīng)粗刨、粗銑、粗車等即可達(dá)到要求。表面粗糙度Ra值不大于50~12.5μm。2.中等精度平面的加工對(duì)于表面質(zhì)量要求中等的非淬火鋼件、鑄鐵件，視工件平面尺寸不同有以下幾種方案：（1）粗刨—精刨此方案適于加工狹長平面。（2）粗銑—精銑此方案適于加工寬大平面。（3）粗車—精車此方案適于加工回轉(zhuǎn)體軸、套、盤、環(huán)等零件的端面。此外，大型盤類零件的端面，一般較宜在立式車床上加工。（4）粗插—精插此方案適于封閉的內(nèi)平面加工。上述各種加工表面粗糙度Ra值不大于6.3~1.6μm。

3.高精度平面的加工視工件材料和平面尺寸不同，有以下五種方案：（1）粗刨—精刨—寬刃精刨（代刮研）此方案適于加工未淬火鋼件、鑄鐵件、有色金屬等材料的狹長平面。（2）粗銑—精銑—高速精銑此方案適于加工未淬火鋼件、鑄鐵件、有色金屬等材料的寬平面。（3）粗銑（粗刨）—精銑（精刨）—磨削此方案適于加工淬火鋼和非淬火鋼件、鑄鐵件的各種平面。（4）粗插—精插—磨削此方案適于加工回轉(zhuǎn)體零件的臺(tái)肩平面。其較小臺(tái)肩平面采用普通外圓磨床加工；較大臺(tái)肩平面用行星磨加工。（5）粗銑—拉削此方案適用于大批大量生產(chǎn)除淬火鋼以外的各種金屬零件，不僅生產(chǎn)率很高，而且加工質(zhì)量也較高。上述各種加工表面粗糙度Ra值不大于0.8~0.2μm。4.精密平面的加工對(duì)于有更高精度要求的平面，可在磨削后分別采用研磨、拋光等工序，使表面粗糙度Ra值不大于0.4~0.12μm。表4-3平面加工方案框圖（Ra的單位為μm）

例3：單件小批生產(chǎn)中，機(jī)座（鑄鐵）的底面，

L×B=500×300mm,

Ra3.2μm。粗刨—精刨粗銑—精銑加工方案有：√4.4螺紋表面的加工

4.4.1螺紋表面的表面要求

4.4.2螺紋表面的加工方法

4.4.3螺紋加工方法的選擇4.4.1螺紋表面的技術(shù)要求

?螺紋表面與其他表面一樣，有一定的尺寸精度、形位精度和表面質(zhì)量要求。此外，視其工件條件與用途的不同，還有其他相應(yīng)的技術(shù)要求。

?

用于固定聯(lián)接的緊固螺紋，只要求可旋入性和聯(lián)接的可靠性，故一般只對(duì)中徑和頂徑（外螺紋的大徑、內(nèi)螺紋的小徑）提出精度要求；對(duì)于無傳動(dòng)精度要求的傳動(dòng)螺紋，也只對(duì)中徑和頂徑精度提出要求。?對(duì)有傳動(dòng)精度要求的傳動(dòng)螺紋和讀數(shù)螺紋。除要求中徑和頂徑的精度外，還對(duì)螺距和牙型半角的精度有較高要求。同時(shí)為了保證傳動(dòng)精度、讀數(shù)精度、耐磨及螺紋接觸良好性，對(duì)螺紋表面的粗糙度、硬度和尺寸穩(wěn)定性等也有較高的要求。4.4.2螺紋表面的加工方法

螺紋表面的加工方法很多，常用的有攻螺紋、套螺紋、車螺紋、銑螺紋、磨螺紋、研磨和無屑加工（搓絲、滾絲）等。

1.攻螺紋和套螺紋

攻螺紋是用絲錐加工尺寸較小的內(nèi)螺紋。單件小批生產(chǎn)中，可以用手用絲錐手工攻螺紋；當(dāng)批量較大時(shí)，則在車床、鉆床或攻絲機(jī)上用機(jī)用絲錐攻螺紋。套螺紋是用板牙加工尺寸較小的外螺紋，螺紋直徑一般不超過16mm，它既可以手工操作，也可在機(jī)床上進(jìn)行。

2.車螺紋車螺紋是用螺紋車刀加工出工件上的螺紋，可是用來加工各種形狀、尺寸及精度的內(nèi)、外螺紋，特別適于加工尺寸較大的螺紋。用螺紋車刀車螺紋，刀具簡單，適用性廣，可以使用通用設(shè)備，且能獲得較高精度的螺紋。但生產(chǎn)率低，加工質(zhì)量取決于工人的技術(shù)水平以及機(jī)床、刀具本身的精度，所以主要用于單件小批生產(chǎn)。

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當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，常采用螺紋梳刀（見圖4-1）車螺紋。螺紋梳刀實(shí)質(zhì)上是多把螺紋車刀的組合，一般一次走刀就能切出全部螺紋，因而生產(chǎn)率很高。但螺紋梳刀只能加工低精度螺紋，且螺紋梳刀制造困難。當(dāng)加工不同螺距、頭數(shù)、牙形角的螺紋時(shí)，必須更換相應(yīng)的螺紋梳刀，故只適用于成批生產(chǎn)。此外，對(duì)螺紋附近有軸肩的工件，也不能用螺紋梳刀加工螺紋。圖4－1螺紋梳刀3.銑螺紋

?銑螺紋是在專用的螺紋銑床上用螺紋銑刀加工螺紋的方法。根據(jù)銑刀結(jié)構(gòu)的不同，銑螺紋可分為下述兩種：（1）用盤狀螺紋銑刀銑螺紋（圖4-2）

這種方法一般用于加工螺距較大的傳動(dòng)螺紋，如絲杠、蝸桿等梯形螺紋。加工時(shí)，銑刀軸線必須相對(duì)于工件軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)螺旋升角λ。由于加工精度較低，通常只作為粗加工，然后再用車削進(jìn)行精加工。（2）用梳狀螺紋銑刀銑螺紋（圖4-3）

銑螺紋時(shí)，銑刀、工件除按箭頭方向旋轉(zhuǎn)外，銑刀還作緩慢的軸向移動(dòng)。在工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周的同時(shí)銑刀應(yīng)沿軸線移動(dòng)一個(gè)螺距，工件只需要轉(zhuǎn)一周多一點(diǎn)就可切出全部螺紋，因此，生產(chǎn)率較高。但該法其加工精度低，并需專用機(jī)床。這種方法適用于成批生產(chǎn)的、加工工件短而螺距又不大的三角形內(nèi)、外螺紋，還可以加工靠近軸肩或盲孔底部的螺紋，且不需要退刀槽。圖4-2盤狀螺紋銑刀與銑刀的安裝

圖4-3梳狀螺紋銑刀銑削螺紋

4.磨螺紋

?用單線或多線砂輪來磨削工件的螺紋，稱為磨螺紋，常用于淬硬螺紋的精加工，例如絲錐、螺紋量規(guī)、滾絲輪及精密傳動(dòng)螺桿上的螺紋，為了修正熱處理引起的變形，提高加工精度。必須進(jìn)行磨削。磨螺紋一般在專門的螺紋磨床上進(jìn)行。螺紋在磨削之前，可以用車、銑等方法進(jìn)行預(yù)加工，對(duì)于小尺寸的精密螺紋，也可以不經(jīng)預(yù)加工而直接磨出。

?外螺紋的磨削可以用單線砂輪或多線砂輪進(jìn)行磨削（見圖4-4）。用單線砂輪磨螺紋，砂輪的修整較方便，加工精度較高，并且可以加工較長的螺紋。而用多線砂輪磨螺紋，砂輪的修整比較困難，加工精度比前者低，且僅適用于加工較短的螺紋。但是用多線砂輪磨削時(shí)，工件轉(zhuǎn)~轉(zhuǎn)就可以完成磨削加工，生產(chǎn)率比用單線砂輪磨削高。

?直徑大于30mm的內(nèi)螺紋，可用單線砂輪磨削。圖4-4砂輪磨螺紋4.4.3螺紋加工方法的選擇螺紋加工方法應(yīng)視工件形狀、精度要求、工件材料、熱處理及生產(chǎn)批量等，綜合考慮合理選擇。表4-4列出了各種方法加工螺紋的精度及適用范圍，供參考。4.5.1成形表面的技術(shù)要求

?

與其表面相似，成形表面的技術(shù)要求是零件上成形表面各部位的尺寸精度和形狀精度；成形表面與其他表面間的平行度、垂直度、同軸度、對(duì)稱度等的位置精度和表面質(zhì)量。表面質(zhì)量是指表面粗糙度、表層顯微組織、表面硬度等。4.5成形表面的加工4.5.2成形表面的加工特點(diǎn)

1.成形表面的形成（1）回轉(zhuǎn)成形面是以一條曲線為母線，繞一固定軸線旋轉(zhuǎn)而形成的表面,如機(jī)床手柄、手輪、圓球、圓弧面等?；剞D(zhuǎn)成形面一般多用車削加工。（2）直線成形面是以一條直線為母線，沿一條封閉的或不封閉曲線平行移動(dòng)而形成的表面，又稱成形溝槽。溝槽形式分直線形、圓弧形。如直槽、螺旋槽、齒輪齒形、凸圓弧、凹圓弧等。直線成形面一般多用銑削、刨削加工。（3）立體成形面又稱空間曲面。各個(gè)不同截面上具有不同的輪廓形狀，是一個(gè)復(fù)雜的空間曲面。如各種模具的型腔、汽輪機(jī)和水輪機(jī)的葉片、飛機(jī)和船舶的螺旋漿等。這類成形表面的加工相當(dāng)復(fù)雜，除用仿形法外，還可用數(shù)控機(jī)床和電火花機(jī)床加工。

2.成形表面加工方法

成形表面的加工一般采用車削、刨削、銑削、拉削或磨削。根據(jù)批量的大小和材料性能的不同，以及成形表面的特點(diǎn)，成形表面的加工方法歸納起來有兩種基本形式：（1）利用成形刀具加工

即用切削刃形狀與工件廓形相符合的刀具，直接加工出成形面。圖4-5用成形車刀車成形表面1—成形刀2—燕尾3—夾緊螺釘4—夾持體

1）車削成形表面

圖4-5是用成形車刀車削成形表面的示意圖。成形車刀的刃形與工件表面母線形狀一致.加工時(shí)，車刀只作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

2）刨削成形表面

圖4-6是用成形刨刀刨削成形表面的示意圖。成形刨刀的結(jié)構(gòu)與成形車刀類似。由于刨削有較大的沖擊力，容易引起振動(dòng)，故這種方法只適用于加工尺寸小、形狀簡單的直線成形表面。且加工重量和效率較低。圖4-6成形刨削成形表面

3）銑削成形表面圖4-7是用成形銑刀銑削凸圓弧的示意圖.這種銑削方法一般在臥式銑床上用盤狀成形銑刀進(jìn)行。

·成形銑刀在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。銑削的生產(chǎn)率較高，常用于成批生產(chǎn)中加工尺寸較小的直線成形表面。圖4-7成形銑刀銑削成形面4）拉削成形表面

拉削除了能加工圓孔和平面外，還可以加工直線成形表面。

·

與刨削和銑削相比，拉削成形表面不僅加工精度較高，表面粗糙度值小，而且生產(chǎn)率很高；但成形拉刀制造要復(fù)雜得多，費(fèi)用更高。故拉削成形表面宜用于成批和大量生產(chǎn)中。

5）磨削成形表面

圖4-8是用成形砂輪磨削成形表面的示意圖。與金屬成形刀具相似，先修整砂輪，使它具有與工件成形表面相反的輪廓形狀，然后用其磨削成形表面。這種方法在外圓磨床上可以磨削回轉(zhuǎn)體成形表面，在平面磨床上可以磨削直線成形外表面。

?

磨削成形表面主要用于精度高、粗糙度小的成形表面，尤其是經(jīng)淬火后的精密成形表面（如凸輪、靠模和沖模等零件的工作面）的精加工.圖4-8成形砂輪磨削成形表面

（2）利用刀具與工件間特定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加工

用靠模裝置車削成形表面如圖4-9所示。把車床的中滑板絲杠與螺母脫開，并將拉板3固定在中滑板上，另一端與滾柱5連接。當(dāng)床鞍作縱向移動(dòng)時(shí)，滾柱5沿著靠模4的曲線槽移動(dòng)，使車刀作相應(yīng)的移動(dòng)，車削出工件2的成形表面。1—車刀2—工件3—拉板4—靠模5—滾柱圖4-9用靠模法加工成形表面4.6齒輪齒形的加工4.6.1圓柱齒輪傳動(dòng)的精度要求：4.6.2齒輪齒形加工方法的分析4.6.3圓柱齒輪齒形的精加工4.6.4研齒4.6.5齒形加工方法選擇4.6.1圓柱齒輪傳動(dòng)的精度要求

對(duì)于齒輪，除了有尺寸精度、形位精度和表面質(zhì)量的要求外，根據(jù)齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)和不同用途，還對(duì)齒輪傳動(dòng)性能提出了如下精度要求：

1.傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性(運(yùn)動(dòng)精度）作為傳動(dòng)零件的齒輪，要求它能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，即保證主動(dòng)輪轉(zhuǎn)過一定角度，從動(dòng)輪按傳動(dòng)比關(guān)系準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)的角度。這就要求齒輪在每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過程中，轉(zhuǎn)角誤差的最大值不能超過一定的限度。

2.傳動(dòng)的平穩(wěn)性（工作平穩(wěn)性精度）在傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中，特別是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪，不希望出現(xiàn)沖擊、振動(dòng)和噪聲，這就要求齒輪工作平穩(wěn)。因此，必須限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，也就是要限制較小范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。

3.載荷分布的均勻性（接觸精度）齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)，為了不致因接觸不均勻使接觸應(yīng)力過大，引起齒面過早磨損，就要求齒輪工作時(shí)齒面接觸均勻，并保證有一定的接觸面積和要求的接觸位置。

4.傳動(dòng)側(cè)隙在齒輪傳動(dòng)中，互相嚙合的一對(duì)輪齒的非工作面之間應(yīng)留有一定的間隙，以便貯存潤滑油并使工作齒面形成油膜，減少磨損；同時(shí)齒側(cè)間隙還可以補(bǔ)償由于溫度、彈性變形以及齒輪制造和裝配所引起的間隙減小，防止卡死。4.6.2齒輪齒形加工方法的分析齒形加工是齒輪加工的核心和關(guān)鍵，目前制造齒輪主要是用切削加工，也可以用鑄造或輾壓（熱軋、冷軋）等方法。鑄造齒輪的精度低、表面粗糙；輾壓齒輪生產(chǎn)率高、機(jī)械性能好，但精度較低，仍未被廣泛采用。用切削加工的方法加工齒輪齒形，若按加工原理的不同，可以分為如下兩大類：（1）成形法（也稱仿形法）

是指用與被切齒輪齒間形狀相符的成形刀具，直接切出齒形的加工方法，如銑齒、成形法磨齒等。（2）展成法（也稱范成法）

是指利用齒輪刀具與被切齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)（或稱展成運(yùn)動(dòng)），切出齒形的加工方法，如滾齒、插齒、剃齒、展成法磨齒、珩齒和研齒。1.銑齒

就是利用成形齒輪銑刀，在萬能銑床上加工齒輪齒形的方法（圖4-10）。加工時(shí)，工件安裝在分度頭上，用盤形齒輪銑刀（m<10~16時(shí)）或指形齒輪銑刀（一般m>10），對(duì)齒輪的齒間進(jìn)行銑削。當(dāng)加工完一個(gè)齒間后，進(jìn)行分度，再銑下一個(gè)齒間。圖4-10銑齒

銑齒具有如下特點(diǎn)：（1）成本較低

銑齒可以在一般的銑床上進(jìn)行，刀具也比其他齒輪刀具簡單，因而加工成本較低。（2）生產(chǎn)率較低

由于銑刀每切一個(gè)齒間，都要重復(fù)消耗切入、切出、退刀以及分度等輔助時(shí)間,所以生產(chǎn)率較低.（3）精度較低這是由于為降低加工成本，實(shí)際生產(chǎn)中，銑削同一模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪，一般只有8把刀號(hào)，每把刀有它規(guī)定的銑齒范圍，表4-5為齒輪銑刀分號(hào)。加工齒輪的精度較低,一般為IT10～I(xiàn)T9,齒面粗糙度值Ra:6.3～3.2μm.2.插齒插齒屬于展成法加工，用插齒刀在插齒機(jī)上加工齒輪的齒形，它是按一對(duì)圓柱齒輪相嚙合的原理進(jìn)行加工的。如圖4-11所示，相嚙合的一對(duì)圓柱齒輪，若其中一個(gè)是工件，另一個(gè)用高速鋼制成，并于淬火后輪齒上磨出前角和后角，形成切削刃，再具有必要的切削運(yùn)動(dòng)，即可在工件上切出齒形來，后者就是加工齒輪用的插齒刀。圖4-11插齒的加工原理

插齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)有：（1）主運(yùn)動(dòng)

主運(yùn)動(dòng)即插齒刀的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以每分鐘往復(fù)行程次數(shù)來表示（str/min）。（2）分齒運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)）

分齒運(yùn)動(dòng)即插齒刀和工件之間強(qiáng)制地按速比保持一對(duì)齒輪嚙合關(guān)系的運(yùn)動(dòng)，即（3）圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即分齒運(yùn)動(dòng)過程中插齒刀每往復(fù)一次其分度圓周所轉(zhuǎn)過的弧長（mm/str）。（4）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

開始插齒時(shí)，插齒刀要逐漸切至全齒深，插齒刀每往復(fù)一次徑向移動(dòng)的距離，稱為徑向進(jìn)給量。（5）讓刀運(yùn)動(dòng)

為了避免插齒刀在返回行程中，刀齒和后刀面與工件的齒面發(fā)生摩擦，在插齒刀返回時(shí)，工件必須讓開一段距離；當(dāng)切削行程開始前，工件又恢復(fù)原位，這種運(yùn)動(dòng)稱為讓刀運(yùn)動(dòng)。

插齒主要用于加工直齒圓柱齒輪、內(nèi)齒輪。由于插齒退刀槽的尺寸小，還可用于加工雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪。式中n工、n刀——工件和插齒刀的轉(zhuǎn)速，r/min；

Z工、Z刀——工件和插齒刀的齒數(shù)。插齒機(jī)圖4-12插齒加工

3.滾齒

滾齒也屬于展成法加工，用齒輪滾刀在滾齒機(jī)上加工齒輪的輪齒，它是按一對(duì)螺旋齒輪相嚙合的原理進(jìn)行加工的，如圖4-13所示。相嚙合的一對(duì)螺旋齒輪，當(dāng)其中一個(gè)螺旋角很大、齒數(shù)很少（一個(gè)或幾個(gè)）時(shí)，其輪齒變得很長，形成了蝸桿形。若這個(gè)蝸桿用高速鋼等刀具材料制成，并在其螺紋的垂直方向開出若干個(gè)容屑槽，形成刀齒及切削刃，它就變成了齒輪滾刀。圖4-13滾齒的加工原理

滾齒時(shí)的運(yùn)動(dòng)有：（1）主運(yùn)動(dòng)

主運(yùn)動(dòng)是指滾刀的高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速以n刀（r/min）表示。（2）分齒運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)）

分齒運(yùn)動(dòng)指滾刀與被切齒輪之間強(qiáng)制地按速比保持一對(duì)螺旋齒輪嚙合關(guān)系的運(yùn)動(dòng)，即

（3）垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

為了在齒輪的全齒寬上切出齒形，齒輪滾刀需要沿工件的軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)齒輪滾刀移動(dòng)的距離，稱為垂直進(jìn)給量。當(dāng)全部輪齒沿齒寬方向都滾切完畢后，垂直進(jìn)給停止，加工完成。

式中n工、n刀——工件和齒輪滾刀的轉(zhuǎn)速，r/min；

k——齒輪滾刀的頭數(shù)；

Z工——工件的齒數(shù)。滾齒加工滾齒機(jī)4.插齒、滾齒和銑齒的比較（1）插齒和滾齒的精度基本相同，且都比銑齒高。

?

插齒刀的制造、刃磨及檢驗(yàn)均比滾刀方便，容易制造得較精確，但插齒機(jī)的分齒傳動(dòng)鏈比滾齒機(jī)復(fù)雜，增加了傳動(dòng)誤差。綜合兩方面，插齒和滾齒的精度基本相同。

?由于插齒機(jī)和滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是按加工齒輪的要求而專門設(shè)計(jì)和制造的，分齒運(yùn)動(dòng)的精度高于萬能分度頭的分齒精度。插齒刀和齒輪滾刀的精度也比齒輪銑刀的精度高，不存在像齒輪銑刀那樣因分組而帶來的齒形誤差。因此，插齒和滾齒的精度都比銑齒高。

?一般情況下，插齒和滾齒可獲得8~7級(jí)精度的齒輪，若采用精密插齒或滾齒，可以得到6級(jí)精度的齒輪，而銑齒僅能達(dá)到9級(jí)精度。（2）插齒齒面的表面粗糙度Ra值較小。插齒時(shí)，插齒刀沿齒寬連續(xù)地切下切屑，而在滾齒和銑齒時(shí)，輪齒齒寬是由刀具多次斷續(xù)切削而成，并且在插齒過程中，包絡(luò)齒形的切線數(shù)量比較多，所以插齒的齒面表面粗糙度Ra值較小。（3）插齒的生產(chǎn)率低于滾齒而高于銑齒。

插齒的主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，插齒刀有空行程，所以插齒的生產(chǎn)率低于滾齒。此外，插齒和滾齒的分齒運(yùn)動(dòng)是在切削過程中連續(xù)進(jìn)行的，省去了銑齒時(shí)的單獨(dú)分度時(shí)間，所以插齒和滾齒的生產(chǎn)率都比銑齒高。（4）插齒刀和齒輪滾刀加工齒輪齒數(shù)范圍較大。

插齒和滾齒都是按展成原理進(jìn)行加工的，同一模數(shù)的插齒刀或齒輪滾刀，可以加工模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪，不像銑齒那樣，每個(gè)刀號(hào)的銑刀，適于加工的齒輪齒數(shù)范圍較小。在齒輪齒形的加工中，滾齒應(yīng)用最為廣泛，它不但能加工直齒圓柱齒輪，還可以加工螺旋齒輪、蝸輪等，但一般不能加工內(nèi)齒輪和相距很近的多聯(lián)齒輪。插齒的應(yīng)用也比較廣，它可以加工直齒和螺旋齒圓柱齒輪，但生產(chǎn)率沒有滾齒高，多用于加工用滾刀難以加工的內(nèi)齒輪、相距較近的多聯(lián)齒輪或帶有臺(tái)肩的齒輪等。

4.6.3圓柱齒輪齒形的精加工

?對(duì)于精度高于7級(jí)、表面粗糙度Ra值小于0.8μm或齒面需要淬火的齒輪，在銑齒、插齒、滾齒后，還需進(jìn)行齒形的精加工。常用的精加工方法有剃齒、珩齒和磨齒。

1.剃齒（1）剃齒原理及運(yùn)動(dòng)

剃齒是利用一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合原理，在剃齒機(jī)上“自由嚙合”的展成加工方法。

?剃齒刀如圖4-15a所示，其外形很象斜齒圓柱齒輪，齒形精度很高，在輪齒兩側(cè)漸開線方向開有很多小槽，以形成切削刃，材料一般為高速鋼，經(jīng)淬火后成為剃齒刀。

?圖4-15b為加工直齒圓柱齒輪的示意圖。

?為剃出齒寬，工作臺(tái)帶動(dòng)工件做往復(fù)直線進(jìn)給。在工作臺(tái)每一往復(fù)行程終了時(shí)，剃齒刀對(duì)工件還要做徑向進(jìn)給（0.02mm/往復(fù)行程~0.04mm/往復(fù)行程），以達(dá)到所需的齒厚。

?剃齒過程中，剃齒刀還要時(shí)而正轉(zhuǎn)，時(shí)而反轉(zhuǎn)，以剃削輪齒的兩個(gè)側(cè)面。圖4-15剃齒刀與剃齒運(yùn)動(dòng)（2）剃齒工藝特點(diǎn)及應(yīng)用

1）剃齒質(zhì)量高

剃齒主要是提高齒形精度和齒向精度，降低齒面粗糙度值。剃齒后的齒輪精度可達(dá)7級(jí)~6級(jí)，齒面粗糙度Ra值可達(dá)0.8μm~0.2μm。由于剃齒刀與工件為“自由嚙合”，故剃齒不能修正分齒誤差，而滾齒分齒精度比插齒高，所以剃齒前的齒輪多用滾齒加工。

2）生產(chǎn)率高

剃齒是多刃連續(xù)切削，剃齒余量小，一般僅為0.08mm~0.2mm，且剃齒刀與被切齒輪間無復(fù)雜的傳動(dòng)鏈聯(lián)系，故剃齒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，輔助時(shí)間少。

3）刀具費(fèi)用高

剃齒刀形狀復(fù)雜，要求精度高，所以剃齒刀的制造成本及刃磨費(fèi)用較高。

4）只能剃削硬度低的齒輪

因剃齒刀用高速鋼制造，雖經(jīng)淬火，也不能加工淬硬的齒輪，只能加工35HRC以下的直齒和斜齒圓柱齒輪。

?剃齒通常用于大批大量生產(chǎn)中的齒輪齒形精加工，在汽車、拖拉機(jī)及機(jī)床制造等行業(yè)中應(yīng)用很廣泛。2.珩齒

珩齒是在珩齒機(jī)上用珩磨輪對(duì)淬火后齒輪進(jìn)行光整加工的方法。珩齒的主要作用是去除淬火后輪齒上的氧化皮、及少量的熱變形，以降低齒面粗糙度Ra值。珩齒原理和運(yùn)動(dòng)與剃齒相同，只是用珩磨輪代替了剃齒刀。如圖4-16所示的珩磨輪是由磨料和環(huán)氧樹脂等材料澆鑄或熱壓在鋼制輪芯上、具有較高精度的斜齒輪。磨料一般為白色氧化鋁，有時(shí)也用黑色碳化硅。粒度在80#~120#之間。珩齒時(shí)，珩磨輪高速旋轉(zhuǎn)（1000r/min～2000r/min），同時(shí)沿齒向和漸開線方向產(chǎn)生滑動(dòng)進(jìn)行切削。珩齒過程具有磨、剃、拋光等綜合作用，刀痕復(fù)雜、細(xì)密，所以齒面粗糙度Ra值可達(dá)0.8μm～0.2μm。但珩齒對(duì)齒形和齒向精度改善不大，也不能提高分齒精度。因珩齒余量小，約為0.01mm～0.02mm，且多為一次切除，生產(chǎn)率很高，一般珩磨一個(gè)齒輪只需1min左右。圖4-16珩磨輪3.磨齒

?

磨齒在磨齒機(jī)上用砂輪對(duì)淬火或未淬火的輪齒進(jìn)行精加工的一種常用方法。按其原理磨齒可分為成形法磨齒和展成法磨齒兩種。（1）成形法磨齒

?如圖4-17所示，成形法磨齒和成形法銑齒原理相同，其砂輪應(yīng)修整成與被磨削齒輪的齒槽相吻合的漸開線齒形。用此砂輪對(duì)已經(jīng)滾齒或插齒的齒輪齒槽逐個(gè)進(jìn)行磨削。

?由于成形砂輪修整不僅復(fù)雜，且經(jīng)漸開線砂輪修整器修整的砂輪廓形具有一定誤差，所以成形法磨齒精度較低，精度可達(dá)6