技能培训资料：齿轮的加工特点及要求.docx

1、齿轮材料的机械性能
  齿根部受到大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。
  齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。
  齿轮主要的失效形式有齿面电蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。
  因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
2、齿轮材料的工艺性能
  材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。
  齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。
  一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求，但强度不高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。可以通过改变工艺规程、热处理方法等途径来改善材料的工艺性能。
3、齿轮材料的经济性要求
  在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应该注意尽量降低零件的总成本。
  从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格比较低廉，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可以降低成本。
  从齿轮生产过程的耗费来考虑。首先，采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样。其次，通过改进热处理工艺也可以降低成本 。
４、齿轮的材料及热处理
对齿轮材料的基本要求：
－齿面要硬,齿芯要韧
－易于加工及热处理
－软齿面齿轮齿面配对硬度差为30-50HBS
常用的齿轮材料及其热处理方法有：
(1)中碳钢(如45钢)进行调质或表面淬火，综合力学性能较好，用于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮。
(2)合金调质钢(如40Cr)进行调质或表面淬火，综合力学性能更好，且热处理变形小，适用于中速、中载及精度要求较高的齿轮。
(3)合金渗碳钢(如20Cr，20CrMnTi)进行渗碳淬火或液体碳氮共渗，齿面硬度可达58HRC，且心部有较高韧性，适用于高速、中载和或有冲击载荷的齿轮
(4)铸铁及其他非金属材料(如尼龙、夹布胶木等)。这些材料强度低、易加工，适用于一些轻载的齿轮。
5、钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
－表面淬火
  表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、 40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。
－渗碳淬火
  渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、 20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。
－渗氮
  渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等。
－调质
  调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。
－正火
  正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。  
6、齿轮毛坯
  齿轮毛坯的选择取决于齿轮的材料、结构形式与尺寸、使用条件及生产批量等因素。常用的齿轮毛坯有：
(1)下料件用于一些不重要，受力不大且尺寸较小，结构简单的齿轮。
(2)锻件用于重要而受力较大的齿轮。
(3)铸钢件用于直径大或结构形状复杂，不宜锻造的齿轮。
(4)铸铁件用于受力小，无冲击的开式传动的齿轮。
7、齿轮加工方法
  齿轮加工的关键是齿面加工。目前，齿面加工的主要方法是刀具切削加工和砂轮磨削加工。前者由于加工效率高，加工精度较高，因而是目前广泛采用的齿面加工方法。后者主要用于齿面的精加工，效率一般比较低。