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一文搞懂齿轮类零件的那些加工工艺

 

颁布日期：[2026/9/14]
 

齿轮是能相互吻合的有齿的机械零件，齿轮传动可实现减速、增速、变向等职能。它在机械传动及整个机械领域中利用极其宽泛。本文对齿轮类零件的加工工艺做综合总结。

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齿轮的功能、结构

齿轮只管由于它们在机械中的功能分歧而设计成分歧的状态和尺寸，但总可划分为齿圈和轮体两个部门。常见的圆柱齿轮有以下几类(下图)：盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条。其中盘类齿轮利用最广。

圆柱齿轮的结构大局

一个圆柱齿轮能够有一个或多个齿圈。通常的单齿圈齿轮工艺性好
；而双联或三联齿轮的幼齿圈往往会受到台肩的影响，限度了某些加工步骤的使用，通常只能选取插齿。若是齿轮精度要求高，必要剃齿或磨齿时，通常将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。

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圆柱齿轮的精度要求

齿轮自身的造作精度，对整个机械的工作机能、承载能力及使用寿命都有很大影响。凭据齿轮的使用前提，对齿轮传动提出以下几方面的要求：

1. 运动精度

要求齿轮能正确地传递运动，传动比恒定，即要求齿轮在一转中，转角误差不超过肯定领域。

2, 工作安稳性

要求齿轮传递运动安稳，冲击、振动和噪声要幼。这就要求限度齿轮动弹时瞬时速比的变动要幼，也就是要限度短周期内的转角误差。

3. 接触精度

齿轮在传递动力时，为了不致因载荷散布不均匀使接触应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触要均匀，并保障有肯定的接触面积和切合要求的接触地位。

4. 齿侧间隙

要求齿轮传动时，非工作齿面间留有肯定间隙，以贮存光滑油，赔偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变动和加工、装配时的一些误差。

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齿轮的资料

齿轮应依照使用的工作前提选用相宜的资料。齿轮资料的选择对齿轮的加工机能和使用寿命都有直接的影响。

通常齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。要求较高的沉要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢，非传力齿轮也能够用铸铁、夹布胶木或尼龙等资料。

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齿轮的热处置

齿轮加工中凭据分歧的主张，铺排两种热处置工序：

1. 毛坯热处置

在齿坯加工前后铺排预先热处置正火或调质，其重要主张是解除铸造及粗加工引起的残存应力、改善资料的可切削性和提高综合力学机能。

2. 齿面热处置

齿形加工后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处置工序。

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齿轮毛坯

齿轮的毛坯大局重要有棒料、锻件和铸件。棒料用于幼尺寸、结构单一且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件，直径大于400～600mm的齿轮，常用铸造毛坯。

为了削减机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，能够直接铸出轮齿
；对于幼尺寸、状态复杂的齿轮，可用精密铸造、压力铸造、精密铸造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺造作出拥有轮齿的齿坯，以提高劳动出产率、节约原资料。

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齿坯的机械加工规划的选择

对于轴齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工过程和通常轴、套根基类似，现重要会商盘类齿轮齿坯的加工过程。齿坯的加工工艺规划重要取决于齿轮的轮体结构和出产类型。

1. 大批大量出产的齿坯加工

大批大量加工中等尺寸齿坯时，多选取“钻一拉一多刀车”的工艺规划。

(1)以毛坯表圆及端面定位进行钻孔或扩孔。

(2)拉孔。

(3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车表圆、端面、切槽及倒角等。

这种工艺规划由于选取高效机床能够组成流水线或自动线，所以出产效能高。

2. 成批出产的齿坯加工

成批出产齿坯时，常选取“车一拉一车”的工艺规划

(1)以齿坯表圆或轮毅定位，精车表圆、端面和内孔。

(2)以端面支承拉孔(或花键孔)。

(3)以孔定位精车表圆及端面等。

这种规划可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。它的特点是加工质量不变，出产效能较高。

当齿坯孔有台阶或端面有槽时，能够充分利用转塔车床上的多刀来进行多工位加工，在转塔车床上一次实现齿坯的加工。

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轮齿加工步骤

齿轮齿圈的齿形加工是整个齿轮加工的主题。齿轮加工有很多工序，这些都是为齿形加工服务的，其主张在于最终获得切合精度要求的齿轮。

依照加工道理，齿形可分为成形法和展成法。成形法是用与被切齿轮齿槽状态相符的成形刀具切出齿面的步骤，如铣齿、拉齿和成型磨齿等。

展成法是齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动切出齿面的步骤，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。

齿形加工规划的选择，重要取决于齿轮的精度等级、结构状态、出产类型及出产前提，对于分歧的精度等级的齿轮，常用的齿形加工规划如下：

（1）8级精度以下齿轮

调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮可选取：滚（插）齿—齿端加工—淬火—校对孔的加工规划。但淬火前齿形加工精杜爪提高一级。

（2）6-7级精度齿轮

对于淬硬齿轮可选取：粗滚齿—精滚齿—齿端加工—精剃齿—表表淬火—校对基准—珩齿。

（3）5级精度以上齿轮

通常选取：粗滚齿—精滚齿—齿端加工—淬火—校对基准—粗磨齿—精磨齿。磨齿是目前齿形加工中精度最高，表表粗糙度值最幼的加工步骤，最高精度可达3-4级。

1. 铣齿

齿轮精度等级：9级以下

齿面粗糙度Ra：6.3~3.2μm

合用领域：单件建配出产中，加工低精度的表圆柱齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮

2. 拉齿

齿轮精度等级：7级

齿面粗糙度Ra：1.6~0.4μm

合用领域：大批量出产7级内齿轮，表齿轮拉刀造作复杂，故罕用

3. 滚齿

齿轮精度等级：8~7级

齿面粗糙度Ra：3.2~1.6μm

合用领域：各类批量出产中，加工中等质量表圆柱齿轮及蜗轮

4. 插齿

齿轮精度等级：8~7级

齿面粗糙度Ra：1.6μm

合用领域：各类批量出产中，加工中等质量的内、表圆柱齿轮、多联齿轮及幼型齿条

5. 滚（或插）齿—淬火—珩齿

齿轮精度等级：8~7级

齿面粗糙度Ra：0.8~0.4μm

合用领域：用于齿面淬火的齿轮

6. 滚齿—剃齿

齿轮精度等级：7~6级

齿面粗糙度Ra：0.8~0.4μm

合用领域：重要用于大批量出产

7. 滚齿—剃齿—淬火—珩齿

齿轮精度等级：7~6级

齿面粗糙度Ra：0.4~0.2μm

合用领域：重要用于大批量出产

8. 滚（插）齿—淬火—磨齿

齿轮精度等级：6~3级

齿面粗糙度Ra：0.4~0.2μm

合用领域：用于高精度齿轮的齿面加工，出产率低，成本高

9. 滚（插）齿—磨齿

齿轮精度等级：6~3级

齿面粗糙度Ra：0.4~0.2μm

合用领域：用于高精度齿轮的齿面加工，出产率低，成本高

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齿端的加工

齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式，下图所示。倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进人啮合状态，削减撞击景象。倒棱可除去齿端尖边和毛刺。

齿端加工

a)倒圆 b)倒尖 c)倒棱

下图是用指状铣刀对齿端进行倒圆的加工示意图。倒圆时，铣刀高速旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再急剧向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。齿端加工必须在齿轮淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前铺排齿端加工。

齿端倒圆

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直齿圆柱齿轮加工工艺过程

高精度齿轮

1. 毛坯铸造

2. 正火热处置

3. 粗车表形、遍地留加工余量2mm

定位基准：表圆和端面

4. 精车遍地，内孔至Φ84.8H7，总长留磨削余量0.2mm，其余至尺寸

定位基准：表圆和端面

5. 检验

6. 滚切齿面，留磨齿余量0.25～0.3mm

定位基准：内孔和端面A

7. 倒角

定位基准：内孔和端面A

8. 钳工去毛刺

9. 齿面高频淬火HRC52

10. 插键槽

定位基准：内孔和端面A

11. 靠磨大端面A

定位基准：内孔

12. 磨削B面至总长

定位基准：端面A

13. 磨内孔至φ85H5

定位基准：内孔和端面A

14. 齿面磨削

定位基准：内孔和端面A

15. 检验

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齿轮加工工艺过程分析

1. 定位基准的选择

对于齿轮定位基准的选择常因齿轮的结构状态分歧，而有所差距。带轴齿轮重要选取顶尖定位，孔径大时则选取锥堵。顶尖定位的精度高，且能做到基准统一。带孔齿轮在加工齿面时常选取以下两种定位、夹紧方式。

(1)以内孔和端面定位 即以工件内孔和端面结合定位，确定齿轮中心和轴向地位，并选取面向定位端面的夹紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准和丈量基准沉合，定位精度高，适于批量出产。但对夹具的造作精度要求较高。

(2)以表圆和端面定位 工件和夹具心轴的共同间隙较大，用千分表校对表圆以决定中心的地位，并以端面定位
；从另一端面施以夹紧。这种方式因每个工件都要校对，故出产效能低
；它对齿坯的内、表圆同轴度要求高，而对夹具精度要求不高，故适于单件、幼批量出产。

2. 齿轮毛坯的加工

齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工工艺过程中占有很沉要的职位，由于齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来
；无论从提逾越产率，还是从保障齿轮的加工质量，都必须器沉齿轮毛坯的加工。

在齿轮的技术要求中，该把稳齿顶圆的尺寸精度要求，由于齿厚的检测是以齿顶圆为丈量基准的，齿顶圆精度太低，必然使所丈量出的齿厚值无法正确反映齿侧间隙的大幼。

所以，在这一加工过程中该把稳下列三个问题：

(1)当以齿顶圆直径作为丈量基定时，应严格节造齿顶圆的尺寸精度

(2)保障定位端面和定位孔或表圆相互的垂直度

(3)提高齿轮内孔的造作精度，减幼与夹具心轴的共同间隙