13
心部硬度偏低
淬火温度过低；冷却速度不当，心部游 离铁素体过多；选材不当 淬火温度偏高；冷却方法不当；夹具设 计不合理，材料选择不当
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畸变
渗碳处理
一般针对低碳钢和低碳合金钢,增加工件表 面含碳量,以提高淬火强度和硬度.
渗碳层深度与渗碳温度的选择
渗碳层深度/mm
0.35—0.65 0.65—0.85 0.85—1.0以上
渗碳温度/℃
880±10 900±10 920±10
2、珩齿：(1)原理：剃齿相同(展成法)。 (2)作用：去除齿轮淬火后的氧化皮、齿面毛刺 和压痕。(3)珩磨轮：磨料和环氧树脂合成后 浇铸而成，相当于斜齿轮。 (4)珩齿运动：剃齿相同。 转速比剃齿高，为 1000 ～2000r/min，余量为0.01～0.02mm，或 不留加工余量，径向进给一次完成，实现磨削、 剃削和抛光的综合作用。 (5)珩齿特点：对修正齿形精度和齿向精度作用 不大，不能修正被切齿轮的分齿误差，生产率 高，改善表面质量。常用工序：滚齿→剃齿→ 淬火→珩齿。
珩
齿
加
工
• • • •
•
剃齿与珩齿的比较 1、剃齿：IT7～IT6，Ra：0.8～0.4μm。 (1)剃齿刀：相当于斜齿圆柱齿轮。 (2)剃齿原理和剃齿运动①原理：展成法 ②剃齿运动：剃齿刀旋转带动工件正转、反 转转动，工作台带动工件往复运动，往复一 次剃齿刀径向进给0.02～0.04mm/str，剃齿 余量0.08～0.12mm。 (3)剃齿的特点：可提高渐开线齿形精度和齿 向精度，降低表面粗糙度，不能修正被切齿 轮的分齿误差。
7
表面碳浓度过高形 成大块碳（氮）化 合物网
炉气碳势过高，强渗时间过长
降低碳势，缩短强渗时间；如果渗层深 度允许，可在较低碳势炉中进行扩散处 理；适当提高淬火温度；进行一次渗层 的球化退火 调整渗碳（共渗）工艺控制碳（氮）含 量；从渗碳（共渗）炉或预冷炉中出炉 温度不宜过高；降低淬火温度
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表面残留奥氏体过 多
由于模数m和压力角α都已标准化，所以要满足上式，则 应有
m1 m2 m 1 2
二、齿轮加工方法及热处理工艺
1、齿轮加工方法
2、热处理缺陷
1、齿轮加工方法
1.1 成型表面加工
★ 齿形加工 圆柱齿轮的加工工艺过程一般为：
毛坯制造 热处理 齿坯加工 齿形加工
齿形精加工
插齿加工相当 于把一对啮合的直 齿圆柱齿轮中的一 个齿轮的齿磨制成 具有前、后角的刀 刃，然后，以该齿 齿轮作为插齿刀进行加工，当插齿刀与相啮合的齿轮毛 坯之间强制保持一对齿轮啮合的传动比关系时，就能切 削出齿形来。
插齿的运动 主运动：插齿刀的往复直 线运动 分齿（展成）运动：插齿 刀与工件间保持一对齿轮 传动的啮合关系的运动。 插齿刀的齿数为 z刀,工件齿数为z工,插齿刀转速为n刀,工件转速为n工, 两者的啮合关系：n工/ n刀＝ z刀/ z工 径向进给运动：为逐步切至全齿深，插齿刀应有径向 进给运动。 让刀运动：在插齿刀向上运动时，工作台带动工件从 径向退离切削区一段距离；当插齿刀在工作行程时， 工件又恢复原位。
磨齿：磨齿有仿形法和展成法两类。
碟形砂轮磨齿：两片碟形砂轮倾斜安装，构 成假想齿条的两个齿面。见图(a)。 锥形砂轮磨齿：砂轮截面修整成假想齿条的 一个齿廓。见图(b)。 蜗杆砂轮磨齿：用蜗杆砂轮磨齿时的运动与 滚齿相同。见图(c)。
双面磨齿
2、齿轮热处理缺陷及防止措施
1.齿轮加工工艺过程
坯料 热(正) 切齿 表面硬化处理(淬 火、氰化、氮化） 精加工（磨齿）
从设备和工艺操作上减少空气进入炉内； 适当提高淬火冷却速度；在渗碳最后 10min左右通入适量氨气
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表层脱碳
渗后出炉温度过高；炉子出现严重漏气； 淬火时产生氧化
防止炉子漏气；降低出炉温度；控制淬 火时炉内气氛；盐炉淬火脱氧要充分； 补渗碳 提高淬火温度；加强淬火冷却；采用两 次淬火；更换材料 调整淬火工艺，合理设计夹具，改善冷 却条件，改换钢材
碳（氮）含量过高；渗后冷却过快，碳 （氮）量析出不够，淬火温度偏高
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表面碳含量过低
炉气碳势过低，炉温偏高；扩散时间过 长
淬火温度偏高
提高碳势；检查炉温，调整强渗与扩散 时间的比例
降低淬火温度
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表层马氏体针粗大
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表层出现非马氏体 组织
升温排气不充分；炉子密封性差，漏气， 使表层合金元素氧化，淬火冷却速度低
插齿加工
2.滚齿
滚齿的工作原理
滚齿相当于一对螺旋圆柱齿轮传动（a），一个齿轮的齿 数减少到1～2个齿，螺旋升角减小而螺旋角加大到接近90°， 该齿轮就转变为蜗杆（b），在蜗杆纵向切若干槽并加工出前后 角等，该蜗杆就成为滚刀（c）。
滚齿的运动 主运动：滚刀的旋转运动； 分齿（展成）运动：即保 持滚刀与被切齿轮之间啮 合关系的运动。如果滚刀 的头数为k(一般k=1～4)， 被切齿轮的齿数为z，则滚 刀转速n刀与被切齿轮转速 n工之间，应严格保证如下 关系：n工/n刀＝k/z 轴向进给运动：滚刀沿工 件轴向作进给运动
3.齿形加工方法
Hale Waihona Puke 齿形加工方法成 形 法 展 成 法
成形法 —— 用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿 形； 如铣齿、拉齿和成型磨齿等； 展成法 —— 齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运 动，工件的齿形由刀具的切削刃包络而成； 如插齿、滚齿、剃齿、磨齿和珩齿等。
1.插齿—— 插齿就是用插齿刀在插齿机上加工 齿轮的齿形。 插齿的工作原理
2 3
4
5 6 7 8
汽车曲轴正时齿轮
汽车里程表齿轮 拖拉机传动齿轮、动力传动装置中的 圆柱齿轮及轴齿轮 拖拉机曲轴正时齿轮，凸轮轴齿轮， 液压泵驱动齿轮 汽车、拖拉机液压泵齿轮
40、45、40Cr
20 20Cr、20CrMo、20CrMnTi、 20CrMnMo、20SiMnNB 45 40、45
更换材料
4
层渗不足
提高碳势；检查炉温，调整工艺， 延长渗碳（共渗）时间
5
渗层过渗
碳势过高，渗碳（共渗）温度偏高； 渗期过长 炉内各部分温度不均匀；碳势不均 匀；炉气循环不佳；工件相互碰撞； 齿面有脏物；渗碳时在齿面结焦
降低碳势；缩短周期，调整工艺
渗层不均 6
齿轮表面清洗干净；合理设计夹具； 防止齿轮相互碰撞；在齿轮料盘上 加导流罩，保证炉内各部温度均匀； 严格控制渗碳剂中不饱和碳氢化合 物
2、常用材料及热处理方法
序号
1
齿轮类型
汽车变速器和差速器齿轮 汽车驱动桥主动及从动圆柱、圆锥齿 轮，差速器行星和半轴齿轮 汽车启动电机齿轮
钢材
20CrMo20CrMnTi 40Cr 20CrMo、20CrMnTi 20CrMnMo、20SiMnVB 20Cr、20CrMo、20CrMnTi
热处理
渗碳 碳氮共 渗 渗碳 渗碳
滚齿加工
滚齿与插齿的比较 用滚齿法加工齿轮，可以获得较高的运动精度 ； 用插齿法加工齿轮的齿形精度比滚齿高； 滚齿的生产率一般比插齿高，但对于模数较小、齿 圈较薄的小齿轮，以及扇形齿轮，插齿的生产率比 滚齿高； 滚齿的通用性比插齿好，用一把滚刀可以加工模数 和压力角相同的直齿轮和任意螺旋角的斜齿轮，还 可以加工蜗轮；而插齿则不能。但是按展成法加工 齿轮距离较近的多联齿轮，以及加工内齿轮、人字 齿轮、齿条、带凸台的齿轮等，只能用插齿法加工；
定位面精加工
齿部热处理
★ 齿形加工主要成形方法
齿轮初加工
展成法
滚齿 插齿 刨齿 切齿
仿形法
拉齿
齿形加工
１.齿轮的技术要求
齿轮运动精度：要求齿轮在一转内，最大转角误差不超过一 定限度，保证从动件与主动件运动协调准确。 齿轮工作平稳性：要求齿轮传动瞬时传动比的变化不能过大。 齿面的接触精度：啮合齿的接触部位占齿面的比例大小。 传动侧隙：齿轮啮合时，非工作齿面间应具有一定间隙。
根据齿轮模数和尺寸选用合 适淬透性钢材；检查钢材化 学成分；调整加热冷却规范； 大模数齿轮采用开齿调质
3
硬度不均匀
钢材原始组织不良；淬火冷却不均匀； 淬火回火加热温度不均匀
检查钢材质量；重新进行一 次正火或退火；加强冷却液 的饿循环；改善淬火回火温 度均匀度
2渗碳和碳氮共渗齿轮的常见缺陷及防止措施
一、概
述
1、齿轮传动的特点和应用
2、渐开线齿轮基本参数
3、标准渐开线齿轮的啮合条件
1、齿轮传动的特点和应用 齿轮传动是应用极为广泛的传动形式之一。 1）主要优点是能够传递任意两轴间的运动和动力，传动平
稳、可靠，效率高，寿命长，结构紧凑，传动速度和功率范
围广； 2）缺点是需要专门设备制造，加工精度和安装精度较高，
且不适宜远距离传动。
2、渐开线齿轮基本参数：
压力角越大，其传动效率越低
3、标准渐开线齿轮的啮合条件
1 O 2P rb 2 i 2 O 1P rb 1
因此，要使两轮正确啮合，必须满足pb1=pb2，且pb=
πm cosα，故可得
πm1 cosα1=πm2 cosα2
剃齿加工
珩齿 珩齿原理与剃齿相似，珩 轮与工件呈一对螺旋齿轮 无侧隙的紧密啮合，珩轮 回转时的圆周速度υ，可 分解为法向分速度υn， 以带动工件回转；齿向分速度υt，使珩轮与 工件产生相对滑移。珩轮上的磨料借助珩轮齿 面与工件齿面间的相对滑动速度(υt)磨去工 件齿面上的微薄金属。
两者的主要区别就是刀具不同，以及珩磨 轮的转速比剃齿刀要高。
3.齿形的精加工 剃齿 剃齿是利用一对交错轴螺旋 齿轮啮合的原理，盘形剃齿 刀实质上是一个高精度的螺 旋齿轮，加工时工件2装在 工作台上的顶尖间，由装在 机床主轴上的剃齿刀1带动自由转动，剃齿刀与工件 的轴线在空间交叉一个角度ф。当剃齿刀回转时， 其圆周速度υ可分解为两个分速度：与轮齿方向垂 直的法向分速度υn，带动工件旋转；与轮齿方向 平行的齿向分速度υt，使两啮合齿面产生相对滑 移。剃齿刀在υt和一定压力的作用下，从工件的 齿面上剃下很薄的切屑。