本手册是在总结各类齿轮书籍的基础上编撰的，本书中所涉及的标准尽可能采用现行新标准，各类数表尽可能采用编程制作，保证了数据的准确度，各类引用资料均取自成熟、实用性较高的文献。本手册中涵盖了齿轮设计及加工基础性内容、常见齿轮加工工艺要点、齿轮加工中常用工艺数据等内容，以数据、公式、图表、简要说明和实用价值的案例为主要特色。该手册共分为4章，第1章主要内容为常用基础资料汇总，第2章主要内容包括齿轮的几何计算方法、常用参数速查表格等，第3章主要包括滚、插、磨、剃、刨等渐开线圆柱齿轮齿形加工及圆锥齿轮的刨齿及铣齿加工及刀具机床调整等内容，第4章内容为机械式齿轮机床加工中经常需要使用的比值挂轮。手册中也采纳了不少企业工程技术人员和工人的实践总结，具有较好的实用价值。
13亿人口的中国,要想由机械制造大国逐渐变为机械制造强国,需要全国的大中型骨干企业在关键制造技术方面下大力气,尤其是齿轮制造工艺,必须起到领跑的作用。为此,齿轮制造行业将面临巨大的挑战,齿轮行业只有积极地扩大市场、提高质量、开发新产品、降低成本、提高竞争力,才能在国际竞争中立足。
加入WTO后,我国与世界齿轮制造企业的交流合作更加广泛,尤其是与国际著名齿轮制造集团进行多种形式的交流合作,是促进我国齿轮工业发展的有效途径。
近些年来,各企业对齿轮加工工艺的制订,齿轮加工设备的选择,企业员工技术水平的提高极为重视,我们编写的《齿轮制造工艺手册》第1版,出版发行六年多来,得到了同行的呵护与认可。为了感谢朋友们的支持,紧跟世界技术进步,我们又组织编写了《齿轮制造工艺手册》第2版。第2版是在第1版的基础上去粗取精,去伪存真,完善创新,力争与世界先进技术水平接轨。
目前齿轮机床及制齿技术呈现出以下发展趋势:1)数控化。通过机床的各运动轴进行CNC控制及部分轴间进行联动,实现高度数控。
2)高速高效。随着齿轮加工刀具性能的提高,齿轮加工机床的高速、高效切削得到了飞速发展,且技术趋于成熟。齿轮滚齿切削速度由100m/min提高到500~600m/min,切削进给速度由3~4mm/r提高到20mm/r,这使滚齿机主轴的最高转速可达5500r/min,工作台最高转速可达800r/min,机床部件移动速度也高达10m/min,大功率主轴系统使机床可应用直径和长度均较大的砂轮进行磨削。
3)高精度。这是近年来齿轮制造业不断追求的目标,低速重载硬齿面也向国际标准5级迈进。
4)运动复合。指在一台机床上或一次装夹中可以完成多道工序的加工,从而提高工件的加工效率,甚至加工精度。
5)智能制造技术飞速发展。世界各国十分重视智能制造,智能检测、机器人智能化已成为新的时代趋势。
本书是在广泛研究了国内外大量技术资料的基础上,消化吸收继承前人的精华,较多地反映了近三十年来引进机床、刀具、计量检测仪器等最新内容,如硬齿面高效磨齿技术、内齿轮以滚代插、齿轮修形技术、数控加工和齿轮制造过程故障处理等新技术,力争为企业开发新产品和推广应用新工艺奠定基础,为我国经济发展做出贡献。
本书共14章。内容包括常用基础知识、齿轮材料和热处理、齿轮的几何尺寸计算、滚齿加工、插齿加工、飞刀展成加工蜗轮、磨齿机精加工齿轮、内齿轮加工、锥齿轮加工、剃齿与珩齿加工、齿轮刀具的选择、齿轮的检测与量仪、齿轮加工的夹具及简易的工艺路线、新型制造工艺———3D打印技术。附录中包括一些基础资料和企业介绍等内容。
参加本书第2版编写的人员来自中信重工机械股份有限公司、河南科技大学、郑州机械研究所、矿山重型装备国家重点实验室、上海电力环保设备总厂、德昌电机(深圳)有限公司、洛阳索沃数字技术有限公司等单位。本书的主编之一张帮栋高级工程师(中信重工机械股份有限公司),是全国“五一劳动奖章”获得者,技术革新能手及学科带头人,具有50多年现场实践经验。
参加编写的上海电力环保设备总厂张展高级工程师,不仅编辑了重要章节还做了大量的组织工作,在此深表谢意。
由于编辑出版时间和作者水平有限,错误和漏洞难免,望同行业专家、读者多提宝贵意见!
编者
《齿轮制造工艺手册》编委会，主要由中信重工机械股份有限公司组织专家编写，并担任本书主编。编委会主任委员由中信重工机械股份有限公司董事长任沁新担任，副主任和委员主要由中信重工机械股份有限公司、郑州机械研究所、泰隆集团、武汉锅炉厂、河南科技大学、上海水工机械厂等企事业、院校的专家组成。本书主编由曾获全国五一劳动奖章的一线老专家张帮栋和中信重工机械股份有限公司齿轮研究所所长武文辉担任，具有较高的性和广泛的代表性。
前 言
第1 章 常用基础知识 1
1. 1 常用资料 1
1. 2 极限与配合 7
1. 3 几何公差 42
1. 4 表面粗糙度参数及其注法 74
1. 5 齿轮基础知识 88
1. 6 齿轮加工相关工艺、装备术语 170
第2 章 齿轮材料和热处理 183
2. 1 常用调质、表面淬火齿轮用钢选择 183
2. 2 渗氮齿轮用钢 183
2. 3 各国常用渗碳、淬火钢种选择及其
应用范围 184
2. 4 齿轮的预先热处理工艺 186
2. 5 调质齿轮的热处理工艺 187
2. 6 齿轮火焰淬火 188
2. 7 齿轮感应淬火 190
2. 8 常用齿轮钢的气体渗氮工艺 191
2. 9 常用渗碳钢的渗碳淬火工艺 192
2. 10 齿轮激光表面淬火 197
2. 11 齿轮的新材料和新工艺 205
第3 章 齿轮的几何尺寸计算 217
3. 1 渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸
计算 217
3. 2 渐开线斜齿圆柱齿轮的几何尺寸
计算 220
3. 3 内齿轮的几何尺寸计算 222
3. 4 齿条的几何尺寸计算公式 225
3. 5 变位直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 225
3. 6 圆弧齿轮的几何尺寸计算 227
3. 7 直齿锥齿轮的几何尺寸计算 229
3. 8 蜗轮和蜗杆的几何尺寸计算 230
3. 9 特殊齿制齿轮的几何尺寸计算 233
第4 章 滚齿加工 250
4. 1 滚齿机规格、型号 250
4. 2 滚齿机传动系统 266
4. 3 常用滚齿机连接尺寸 279
4. 4 滚齿机夹具及齿轮的安装 280
4. 5 滚刀的选择及使用 284
4. 6 滚刀心轴和滚刀安装的要求 292
4. 7 滚齿加工工艺参数的选择 296
4. 8 滚齿加工的调整 299
4. 9 切齿加工 312
4. 10 滚切齿数大于100 的质数齿轮 336
4. 11 大模数齿轮的滚切 346
4. 12 圆弧齿轮的滚切 367
4. 13 滚齿加工常见缺陷和解决方法 375
4. 14 滚齿工艺守则 378
4. 15 展成加工蜗轮 380
第5 章 插齿加工 392
5. 1 插齿机的规格、型号、基本参数和
工作精度 392
5. 2 插齿机的传动系统 401
5. 3 常用插齿机的连接尺寸 405
5. 4 插齿刀的装夹和调整 405
5. 5 插齿用夹具及其调整 407
5. 6 常用插齿机交换齿轮计算 412
5. 7 插削余量和插削用量的选择 413
5. 8 插削加工中常出现的缺陷和解决
方法 419
5. 9 大型齿轮梳齿加工实践 422
第6 章 飞刀展成加工蜗轮 426
6. 1 切削方法 426
6. 2 交换齿轮的计算 428
6. 3 铣头扳转角度方向和工件旋转方向的
确定 430
6. 4 飞刀各部分尺寸的计算 430
6. 5 飞刀加工的缺陷和解决办法 435
第7 章 磨齿机精加工齿轮 437
7. 1 磨齿机的规格、型号 437
7. 2 磨齿机的传动系统 452
7. 3 磨齿机的安装、调试 457
7. 4 磨齿切削余量 472
7. 5 磨齿精度 478
7. 6 磨齿用夹具 481
7. 7 磨齿砂轮材料的选择 485
7. 8 磨齿缺陷和解决方法 494
7. 9 磨齿技术的新发展 499
第8 章 内齿轮加工 502
8. 1 切齿机床的选择 502
8. 2 切内齿最少齿数 507
8. 3 用标准插齿刀插制短齿 510
8. 4 插齿时齿轮最小空刀槽 512
8. 5 刃辅具有关尺寸 512
8. 6 内齿轮加工缺陷和解决方法 514
第9 章 锥齿轮加工 517
9. 1 刨齿加工 517
9. 2 弧齿锥齿轮的铣削 547
9. 3 直齿锥齿轮齿形的数控铣削加工 561
9. 4 弧齿锥齿轮的磨削 573
9. 5 锥齿轮的精密锻造成形 579
第10 章 剃齿与珩齿加工 590
10. 1 剃齿的原理和方法 590
10. 2 剃齿机与工具 593
10. 3 剃齿工艺守则 598
10. 4 剃齿切削用量 599
10. 5 剃齿的操作调整 600
10. 6 剃齿加工 602
10. 7 剃齿误差分析 605
10. 8 珩齿加工 606
第11 章 齿轮刀具的选择 614
11. 1 成形齿轮刀具的选择 614
11. 2 展成齿轮刀具的选择 617
第12 章 齿轮的检测与量仪 633
12. 1 齿轮误差检测项目 633
12. 2 齿形偏差测量 634
12. 3 齿向偏差测量 640
12. 4 齿距偏差测量 646
12. 5 基节偏差测量 655
12. 6 齿圈径向跳动测量 658
12. 7 齿厚和公法线长度测量 660
12. 8 接触线偏差的检验 666
12. 9 齿轮的噪声测量 667
第13 章 齿轮加工的夹具及简易的
工艺路线 670
13. 1 机床夹具的组成 670
13. 2 定位原理和定位元件 670
13. 3 重复定位的处理和应用 674
13. 4 常用夹具装置 675
13. 5 常用夹具 680
13. 6 齿轮加工余量 683
13. 7 齿轮的简易工艺路线 688
13. 8 常规加工工艺路线 707
第14 章 新型制造工艺———3D 打印
技术 730
14. 1 国内外发展现状 730
14. 2 3D 打印工艺流程 730
14. 3 3D 打印技术较传统工艺的优势 735
14. 4 3D 打印技术在齿轮方面的应用 735
附录 736
附录A 常用材料线胀系数 736
附录B 法定计量单位换算 736
附录C 常用三角计算 742
附录D 几
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