齿轮精度还是不够高？试试这几种夹具！

这是夹具侠（jiajoin）发布的第 1274 篇技术文章

圆柱齿轮加工过程中， 夹具的使用是影响生产效率和产品质量的重要因素， 根据齿轮结构和工艺要求， 需要设计精车、滚齿、插齿、剃齿、磨齿等专用工装夹具， 如果工件的定位基准尺寸精度不是很高， 还可以通过改进夹具结构而提高定位精度。

Part.1 精车夹具的设计

齿轮拉花键后，常采用锥度芯轴来精车齿坯，如图1所示。利用锥度芯轴涨紧工件内孔，可以有效保证工件装配基准与加工基准的同轴度， 并提供良好的端面基准。但使用时需要在砧铁上将工件墩实、夹紧， 易损伤工件内孔和“烧蚀” 芯轴。加上芯轴在两顶尖上定位刚性较差， 因此加工齿坯时端面和径向跳动均较大。

为此可以将夹具做成图2所示涨套式结构，利用液压缸驱动拉杆， 当拉杆7向左移动时，涨套体3的圆锥面迫使弹性涨套向外撑开， 涨紧工件内孔；拉杆向右移动时，推杆5顶出涨套，涨套缩回，取出工件。保证了工件的加工精度， 又使装夹迅速可靠。该夹具适合直径 φ25mm以上内孔的工件，涨套采用 65Mn钢材料制成， 硬度 HRC40～45， 涨紧套尺寸参照图3及表1。

Part.2 滚齿夹具的设计

滚齿夹具一般采用组合形式， 结构如图4，主要由件1滚齿底座、件3定位套、件4滚齿心轴、件5隔套、件7螺母组成。滚齿芯轴与工件孔配合部分没有锥度，一般按H6／h5、H7／h6 配合或H8／h9配合。

但实际上由于齿轮结构、材料及硬度的不同，花键孔会产生不同的收缩或扩大，无法装入芯轴或与配合间隙过大，使安装时产生几何偏心，引起被加工齿轮的周节累计误差和齿形误差。另外当芯轴与齿坯孔有间隙时，同时装夹使用的隔套、垫圈、螺母等的端面又不平行时，夹紧后就会使工件轴线产生歪斜，从而引起被加工齿轮的齿向误差。为此当齿轮孔精度不高时，将滚齿夹具改成图5所示的涨套式夹紧， 既可保证齿坯容易装入，又可消除夹具与工件的定位间隙。衬垫6与工件端面定位，用以承受切削时产生的径向力。

Part.3 插齿夹具的设计

插齿夹具与滚齿夹具大致相同， 底板上面安装插齿芯轴，芯轴与工件孔配合，当工件孔径小、精度高时用图6所示结构，当工件孔径大，孔的工差也较大时，就用较图 7 所示涨套式结构，用以消除芯轴和工件孔的定位间隙，保证被加工齿轮的齿向和径跳。

Part.4 剃齿夹具的设计

大多数剃齿夹具都是采用间隙配合的定位芯轴， 如图8所示。剃齿可以消除滚齿、插齿时的齿形、齿向和径向跳动误差，但往往得不到较高精度的齿轮。为此，如图9所示，采取涨套定位，齿轮端面夹紧，既可消除齿轮内孔配合间隙，又可以克服剃齿刀具往复运动带来的切削力，使齿轮精度提高1～2级。

Part.5 磨齿夹具的设计

磨齿夹具与剃齿夹具也大致相同，当工件孔径小、精度高时用图10所示带肩圆柱芯轴与工件内孔配合。当工件孔径大，孔的公差也较大时就用图11所示涨套式芯轴，可以消除芯轴与齿轮孔的配合间隙，减小磨削后的径跳和齿向误差，使齿轮精度进一步提高。

图10 带肩带圆柱磨齿芯轴

图11 涨套式磨齿芯轴

圆柱齿轮夹具在实际工作当中应根据齿轮结构和工艺灵活运用，在工艺方案能达到齿轮加工精度时，力求使用简单的夹具，夹具的设计也应力求简单化、通用化和便于制造。

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