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1 輪 基礎篇 世界首次由 SHESCO 公司生產的兩輪驅動自行車 ( 使用了 KHK 生產的 SB 型傘形齒輪 ) 全產品按標準圖面生產 歯歯た歯先円材質調質焼入れ高深さ 0 日付 在鳥人飛行大賽人力螺旋漿式飛機部門中取得優勝的日本大学理工学部航空研究会自作的機体 ( 飛機的驅動系統使用了 KHK MMSG 研磨弧齒傘形齒輪 ) 在日本川崎機器人競技會上獲得設計大獎的戰鬥機器人機体 ( 使用了 KHK LS,DS 正齒輪 )

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3 Contents 大家好, 我是小齒輪 看了 入門篇 後, 您感覺如何? 對齒輪的歷史, 使用在什麼樣的地方, 有著什麼樣的作用等, 獲得一些初步的理解和認識了吧! 齒輪 ABC 由包括 入門篇, 基礎篇, 實用篇 等 3 個小冊子組成 在這部基礎篇中, 我們將向您介紹齒輪的種類 使用方法 齒輪的基本計算 齒形 轉位 精度 強度等齒輪的概念和基礎知識 如果您想更詳細地了解齒輪的話, 請接下來閱讀第三部分的 實用篇 1. 齒輪的種類及特長 P 平行軸齒輪 P 直線運動齒輪 P 相交軸齒輪 P 交錯軸齒輪 P10 2. 齒輪的基本用語和尺寸計算 P12 3. 齒輪的齒形 P20 4. 齒輪的轉位 P22 5. 齒輪的精度 P24 6. 齒輪的材料及熱處理 P 具有代表性的齒輪材料 P 具有代表性的熱處理方法 P27 7. 齒輪的強度 P28 8. 齒輪的表面處理 P30 9. 齒輪的生產工序 P 正齒輪的生產工序 P 齒條的生產工序 P 傘形齒輪的生產工序 P 蝸桿的生產工序 P35

4 齒輪 ABC 基礎篇 1. 齒輪的種類及特長 齒輪大致可以分成三種類型 請看具體的分類情況及 KHK 標準齒輪的介紹 齒輪的傳動分類齒輪的種類傳動效率 (%) 等角投影示意圖 平行軸傳動 正齒輪 (Spur gears) 螺旋齒輪 (Helical gears) 齒條 螺旋齒條 (Racks, Helical racks) 內齒輪 (Internal gears) 相交軸傳動 等比傘形齒輪 (Miter gears) 直齒傘形齒輪 (Straight bevel gears) 彎齒傘形齒輪 (Spiral bevel gears) 交錯軸傳動 交錯軸螺旋齒輪 (Screw gears) 蝸桿 (Worms) 蝸輪 (Worm wheels)

5 齒輪哪1. 齒輪的種類及特長 多種不同的啊~ 有這麼!KHK 標準齒輪介紹 MSGA SSG SS SUS PS KHG SH KRG (F) (D) SRFD SUR (F) (D) PR (F) KRHG (F) SI SIR MMSG SMSG MM SUM PM SB CB SBY SB SUB PB DB MBSG SBSG MBSA (B) SBS SN SUN AN PN KWGDL (S) & AGDL KWG & AGF SWG & AG SW & BG CG SUW & PG BG CG - 3 -

6 齒輪 ABC 基礎篇 齒輪傳動機構根據齒輪咬合時齒輪軸的相對位置大體上被分為三種類型 在這裡, 我們將向您介紹齒輪的使用方法 特徵及注意點 1 ー 1 平行軸齒輪因為兩個齒輪的軸心平行, 所以稱為 平行軸 平行軸齒輪傳動機構中一般使用正齒 輪 螺旋齒輪 內齒輪 上述類型的齒輪是使用範圍及用途最為廣泛的齒輪 正齒輪 (Spur gears) 正齒輪的齒線為直線 是在平行的兩軸之間以旋轉運動傳遞動力的圓柱齒輪 因為易於加工, 所以廣泛應用在動力傳動上 特徵 / 注意點 是最容易製造的齒輪 因為不產生軸向力所以容易使用 一對齒輪配合時, 對輪齒數的選擇沒有限制 傳動比請看圖 (1.1) 所示的單對齒輪傳動示意圖 兩個齒輪的旋轉方向相反 齒輪 1 右旋時, 齒輪 2 為左旋 兩個齒輪的齒數不同時, 不是增速就是減速傳動 當齒輪 1 做驅動齒輪時為減速傳動 當齒輪 2 做驅動齒輪時為增速傳動 齒輪 2 (z 2, n 2 ) 齒輪 1 (z 1, n 1 ) 圖 1.1 正齒輪 傳動比 = 被動齒輪的齒數 (z 2 ) 驅動齒輪的齒數 (z 1 ) = 驅動齒輪的轉速 (n 1 ) 被動齒輪的轉速 (n 2 ) (1.1) 例題 齒輪 1 驅動齒輪 1 的齒數為 20 轉速為 400rpm 被動齒輪 2 的齒數為 80 的單對齒輪這個齒輪系的傳動比為 80 20=4 齒輪 2 的轉速為 400 4=100rpm 齒輪 2-4 -

7 1. 齒輪的種類及特長螺旋齒輪 (Helical gears) 正齒輪的齒線扭轉呈螺旋線狀的齒輪是螺旋齒輪 螺旋齒輪比正齒輪承載能力大 噪音低 廣泛使用在汽車及產業機械等用途上 特徵 / 注意點 與同樣大小的正齒輪相比承載能力強 旋轉及傳動時的噪音較低 適合使用在高速旋轉的場合 需要採取對策 抵消軸向力 一對齒輪配合時 對輪齒數的選擇沒有限制 螺旋齒輪咬合傳動時的旋轉方向及軸向力方向如圖 1.2 所示 使用止推軸承抵消軸向力 齒輪的旋轉方向與正齒輪的咬合相同 被動 驅動 驅動 被動 止推軸承 圖 1.2 旋轉方向與軸向力方向之關係 一對齒輪的旋向相反 傳動比與正齒輪相同 二段齒輪傳動機構的傳動比 齒輪 1 為驅動齒輪時, 這個二段齒輪鎖鏈的傳動比 ( i ) 為 : 齒輪 4 (z 4, n 4 ) 齒輪 3 (z 3, n 3 ) 齒輪 2 (z 2, n 2 ) 齒輪 1 (z 1, n 1 ) z i 2 z = z 4 n 1 n 3 = 1 z 3 n 2 n (1.2) 4 齒輪 1 與齒輪 4 的旋轉方向相同 齒輪 1/2/3/4 的齒數分別為 10/24/12/30, 所以這個 齒輪機構的減速比為 6 圖 1.3 二段齒輪傳動機構 - 5 -

8 齒輪 ABC 基礎篇內齒輪 (Internal gears) 與正齒輪咬合 在圓筒的內側加工有齒的齒輪 主要使用在行星齒輪機構及齒輪型聯軸器 (Geared type shaft couplings) 等裝置中 特徵 / 注意點 比正齒輪加工難度大 使用在行星齒輪機構中可以獲得結構簡潔的齒輪裝置並得到高減速比 一對內, 外齒輪咬合時, 容易發生以下三種干涉 (a) 漸開線 (Involute) 干涉 (b) 滾跡線 (Trochoid) 干涉 (c) 徑向脫離 (Trimming) 干涉 一對齒輪配合時, 正齒輪的齒數應少於內齒輪齒數 傳動比 最簡單的外齒輪 1( 小齒輪 ) 和齒輪 2( 內齒輪 ) 的咬合中, 外齒輪 1 與內齒輪 2 的旋轉方向相同 圖 (1.4) 齒輪 2 (z 2, n 2 ) 齒輪 1 (z 1, n 1 ) 傳動比 = 被動齒輪的齒數驅動齒輪的齒數 (1.3) 圖 1.4 正齒輪和內齒輪 行星齒輪機構構成行星齒輪機構的要素主要有四點 太陽齒輪 (A) 行星齒輪(B) 內齒輪(C) 行星支架(D) 右側的示意圖中使用了四個行星齒輪 因為使用了多個齒輪來分擔負荷, 所以可以得到結構較簡潔的裝置 行星齒輪機構中根據固定元件的不同, 可以改變傳動比及旋轉方向 齒輪 C z c = 48 行星支架 D (a) 行星型輸入軸為太陽齒輪 輸出軸為行星支架 內齒輪固定 太陽齒輪 A z a = 16 行星齒輪 B z b = 16 傳動比 = z c z a + 1 (b) 太陽型太陽齒輪固定 (c) 星型行星齒輪支架固定 圖 1.5 行星齒輪裝置的構造 (1.4) C( 固定 ) C C B B B D D A A( 固定 ) A (a) 行星型 (b) 太陽型 (c) 星型 圖 1.6 行星齒機構的類型 D( 固定 ) - 6 -

9 1. 齒輪的種類及特長 1-2 做直線運動的齒輪在平行軸傳動中, 有一種相配齒輪沒有軸線的特殊傳動形式, 即 直線運動 齒條 (Racks) 將旋轉運動改變為直線運動或相反的場合, 使用齒條和小齒輪 圓柱齒輪的直徑無限大 ( ) 齒數無窮多時的齒輪被稱為齒條 齒條主要使用在輸 送装置上 齒條是齒線為直線, 與正齒輪咬合的直線齒形的條狀齒輪 可以想像成正齒輪的節圓半徑為無限大 ( ) 的齒輪 齒條可以連接起來使用在長距離傳動上 特徵 / 注意點 與螺旋齒條相比 製造容易 使用簡便 對相配正齒輪的齒數沒有限制 小齒輪旋轉一週的移動距離 SS3-30 與 SSCP10-30 的比較 旋轉半周 旋轉一週 在齒條與小齒輪的咬合中, 小齒輪旋轉一周的移動距離為 節距的齒數倍 節距是兩個相鄰齒與節線交點間的距離 如圖 1.7 所示, CP 齒條可以簡單地達到定位目的 螺旋齒條 (Helical racks) 圖 1.7 CP10 與 M3 的不同螺旋齒條是與螺旋齒輪嚙合的直線齒形條狀齒輪 它的齒線呈傾斜狀 可以想像成螺旋齒輪的節圓半徑為無限大 ( ) 的齒輪 齒距 特徵 / 注意點 需要採取對策, 抵消軸向力 與尺寸相同的正齒條相比, 噪音小 傳動平穩 適合使用在高速度傳動機構中 對相配螺旋輪的齒數選擇沒有限制 因為齒線為螺旋線, 所以會發生軸向力 旋轉方向與軸向力方向示意與圖 1.8 中 R 齒條軸向力 L 小齒輪軸向力 R 小齒輪軸向力 L 齒條軸向力 L 小齒輪軸向力 驅動 R 齒條軸向力 L 齒條軸向力 驅動 R 小齒輪軸向力 圖 1.8 旋轉方向與軸向力方向之關係 - 7 -

10 齒輪 ABC 基礎篇 1-3 相交軸齒輪在空間的某一點相交的兩軸稱為 相交軸 在相交軸之間傳遞動力和運動的齒輪一 般使用傘形齒輪 ( 錐狀齒輪 ) 齒數比為 1 的傘形齒輪被稱為 等比傘形齒輪 (Miter) 根據的齒形狀是否彎曲, 分類為 直齒傘形齒輪 與 彎齒傘形齒輪 直齒傘形齒輪 (Straight bevel gears) 齒線為直線並與節錐圓的母線一致的錐狀齒輪 因為在傘形齒輪中直齒傘形齒輪的加工比較容易, 所以廣泛使用在動力傳動中 特徵 / 注意點 與彎齒傘形齒輪相比, 加工容易 因為在負方向 * 負方向指的是朝向兩軸相交點的方向 不發生軸向力, 因此容易使用 一對齒輪的齒數配合特別重要 與為不同齒數配合而製造的傘形齒輪不能咬合 圖 1.9 旋轉方向 彎齒傘形齒輪 (Spiral bevel gears) 直齒傘形齒輪的齒線彎曲呈弧狀的齒輪為彎齒傘形齒輪 雖然比起直齒傘形齒輪的加工難度高, 但作為承載能力強 傳動噪音低的齒輪應 用廣泛 特徵 / 注意點 比直齒齒輪更適合使用在高負荷 / 高速旋轉的傳動機構中 需要注意軸向力 ( 推力 ) 的指向 旋轉 傳動時比直齒齒輪的噪音低 因為是在齒輪的齒數決定後成對生產, 所以與其他齒數的齒輪儘管模數 壓力角相同也不能咬合 凸齒面 凹齒面 左旋 (L) 凹齒面 齒右旋 (R) 凸齒面 傳動比 傳動比 = 被動齒輪的齒數驅動齒輪的齒數 (1.5) 驅動 齒圖 1.10 咬合齒面 作用在彎齒傘形齒輪上的軸向力右圖所示為齒數比在 1.57 以上的彎齒傘形齒輪咬合時的旋轉方向及推力方向 小齒輪 (Pinion) 的凸齒面為咬合面時, 負方向發生軸向力 ( 推力 ) 驅動 綠 :R( 右旋 ) 藍 : 正向推力黄 :L( 左旋 ) 紅 : 負向推力 圖 1.11 旋轉方向與軸向力方向之關係 - 8 -

11 1. 齒輪的種類及特長直齒 彎齒等比傘形齒輪齒數相同的齒輪組合後使用的傘形齒輪被稱為等比傘形齒輪 等比傘形齒輪分為直齒等比傘形齒輪及彎齒等比傘形齒輪兩種類型 一般的咬合為軸角 90, 在 KHK 標準齒輪中, 軸角為 45 /60 /120 的斜交等比傘形齒輪也列為標準化產品 特徵 / 注意點 是齒數比為 1 的傘形齒輪 使用在需要改變旋轉方向或傳動軸方向時 作用在彎齒等比傘形齒輪上的軸向力圖 1.12 中表示了彎齒等比傘形齒輪的旋轉方向與軸向力 ( 推力 ) 方向 與正向推力相同, 負方向發生推力時, 需要採取配置軸承等措施, 保證能夠承受軸向力 驅動 驅動 綠 :R( 右旋 ) 藍 : 正向推力黄 :L ( 左旋 ) 紅 : 負向推力 圖 1.12 旋轉方向與軸向力方向之關係 斜交等比傘形齒輪與等比傘形齒輪 軸角 45 軸角 60 軸角 90 軸角 120 圖 1.13 KHK 標準齒輪的軸角 - 9 -

12 齒輪 ABC 基礎篇 1-4 交錯軸齒輪既不相交 亦不平行的兩軸被稱為 交錯軸 在交錯軸間傳遞運動及動力的齒輪主 要有蝸桿蝸輪及交錯軸螺旋齒輪 這些齒輪是利用齒面間的相對滑動而傳遞運動及動力 交錯軸斜齒輪 (Screw gears) 它是螺旋角為 45 的螺旋齒輪 當旋向相同的兩個齒輪在交錯軸間使用時被稱為 交錯軸螺旋齒輪 只能使用在較輕負荷的傳動中 特徵 / 注意點 需要特別注意潤滑 因為是經由咬合齒面滑動而傳動, 所以如果傳動中發生斷油現象, 會引起齒面的快速磨損 與平行軸齒輪及相交軸齒輪相比, 傳動效率低 只能使用在比較小動力的傳動系統中 對齒數的組合沒有限制 ( 與傘形齒輪的不同點 ) 右旋 (R) 及左旋 (L) 交錯軸螺旋齒輪的咬合中旋轉方向和軸向力方向表示於圖 1.14 中 R 被動 右旋組合 被動 被動 驅動 止推軸承 驅動 L 止推軸承 被動 左旋組合 被動 驅動 驅動 圖 1.14 旋轉方向與軸向力方向之關係 驅動 傳動比 傳動比 = 被動齒輪的齒數驅動齒輪的齒數 (1.6)

13 1. 齒輪的種類及特長蝸桿蝸輪 (Worms Worm wheels) 齒形呈螺紋狀的蝸桿和齒有螺旋角的蝸輪相配咬合的齒輪組被稱為蝸桿蝸輪組 廣泛使用在傳動比大 高扭矩傳動等場合 傳動比 傳動比 = 蝸輪的齒數蝸桿的牙數 (1.7) 右旋 (R) 及左旋 (L) 蝸桿蝸輪組咬合傳動時旋轉方向與軸向力方向如圖 1.15 所示 R 右旋 L 左旋 驅動 止推軸承 驅動 驅動 止推軸承 驅動 圖 1.15 旋轉方向與軸向力方向之關係 特徵 / 注意點 單對齒輪即可獲得大減速比 與平行軸齒輪及相交軸齒輪相比, 傳動效率低 蝸桿蝸輪組需要成對設計 製作 蝸輪的切齒加工以蝸桿的基準圓直徑為基準, 選定切削工具後進行切齒加工 與交錯軸螺旋齒輪相同, 咬合齒面容易發生滑動, 所以需要特別注意潤滑 如果出現潤滑油中斷的情況, 會引起齒面的快速磨損 例題 蝸桿的牙數 z 1 = 2, 蝸輪的齒數 z 2 = 傳動比 = =

14 齒輪 ABC 基礎篇 2. 齒輪的基本用語和尺寸計算 這裡介紹的都是談論齒輪時不可或缺的專門用語, 所以請務必記住它們 構成齒輪的基本要素有齒的大小 壓力角 齒數 等 在這裡, 我們將向您介紹理解齒輪所必 要的術語 尺寸 換算關係等基礎知識 輪齒的大小 ISO( 國際標準化機構 ) 規定, 表示齒大小的單位使用 模數 但是, 實際上還使用其他方法來表示齒的大小 m=1 m=2 模數 (m, Module) 模數 m = 1 ( p = ) 圖 2.1 齒條齒形模數 m = 2 ( p = ) 模數 m = 4 ( p = ) 模數乘以圓周率即可得到節距 ( p ) 節距是相鄰兩齒之間的長度 m=4 p = 圓周率 模數 = π m (2.1) 例題 模數 m = 3 的齒輪, 其節距 ( p ) 是多少? p = π m = 周節 (CP, Circular Pitch) 周節即圓周齒距 也就是齒距 ( p ) 例如, 使用周節 CP 可以製作節距為 CP5/CP10/CP15/CP20 等, 節距為整數的齒輪 與模數的換算關係 m = CP π (2.2) 例題 將 CP10 換算為模數 10 m = =

15 2. 齒輪的基本用語和尺寸計算 徑節 (DP, Diametral Pitch) 按 ISO 標準規定, 長度單位使用毫米 (mm) 但在美國 英國等國家, 一直使用英吋作為長度單位 在這些國家中使用 DP ( 徑節 ) 來表示齒的大小 與模數的換算關係 m = 25.4 DP (2.3) 計算例 將 DP 8 換算為模數 25.4 m = = 壓力角 (α, Pressure angle) 決定齒輪齒形的參數 即齒面的傾斜度 壓力角 ( α ) 一般採用 20 以前, 壓力角 14.5 的齒輪曾經很普及 壓力角 基準線的法線節距 = 齒距 齒頂 基準線 齒面 齒根 圖 2.2 標準基準齒條齒形 齒數 (Z, Number of teeth) 齒輪上齒的數目 按圖 2.3 的方法計數 這個齒輪的齒數為 圖 2.3 齒數 以上所敘述的 模數 ( m ) 壓力角 ( α ) 齒數 ( z ) 是齒輪的三大基本要素 以此要素為基 礎計算齒輪各部分的尺寸

16 齒輪 ABC 基礎篇 齒高和齒厚齒的高度由模數 ( m ) 來決定 在這裡我們將向你介紹 ISO 及 JIS( 日本工業標準 ) 中所規定的齒輪齒形 ( 全高齒 ) 請看下面的圖 2.4 首先就齒高 ( h )/ 齒頂高 ( h a )/ 齒根高 ( h f ) 加以說明 齒高 ( h ) 是從齒頂到齒根的高度 h = 2.25 m (2.4) (= 齒頂高 + 齒根高 ) 節距 齒厚 齒頂 基準線 * 齒頂高 齒根高 齒高 圖 2.4 齒根與齒厚 齒根 齒頂高 ( h a ) 是從齒頂到基準線 ( 節線 ) 的高度 h a = 1.00 m (2.5) * 基準線 (Reference Line, ( 舊 ) Pitch Line) 是計算齒條尺寸所依據的線 齒根高 ( h a ) 是從齒根到基準線 ( 節線 ) 的高度 h f = 1.25 m (2.6) 齒厚 ( s ) 的基準是節距 ( p ) 的一半 * 節距 ( p )= π m s = π m 2 (2.7) 例題 請計算模數為 2 的齒輪的齒高 (h)/ 齒頂高 (h a )/ 齒根高 (h f ) h = 2.25 m = = 4.50 h a = 1.00 m = = 2.00 h f = 1.25 m = =

17 2. 齒輪的基本用語和尺寸計算到此為止, 我們已經向您介紹了有關齒輪的最基本的要素 模數 壓力角 齒數 輪齒大小 ( 齒高和齒厚 ) 接下來, 我們將介紹有關正齒輪 ( 圓柱齒輪 ) 的各部分的名稱 / 幾何尺寸計算 齒輪的直徑 ( 齒輪的大小 ) 決定齒輪大小的要素是齒輪的基準圓直徑 ( d ) 以基準圓為基準, 定出節距 齒厚 齒高 齒頂高 齒根高 基準圓直徑 ( d ) d = z m (2.8) 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 ( d a ) d a = d + 2 m 齒根圓直徑 ( d f ) (2.9) 齒根圓直徑 基準圓直徑 齒頂圓直徑 d f = d m (2.10) 圖 2.5 齒輪的大小 在這裡所介紹的齒頂圓和齒根圓, 可以直接看到, 而基準圓在實際的齒輪上無法直接看到 因為 基準圓是為了決定齒輪的大小而假想出的圓 計算例題 計算模數 ( m )2 齒數( z )20 的正齒輪的基準圓 / 齒頂圓 / 齒根圓直徑 d = z m = 20 2 = 40 d a = d + 2 m = = 44 d f = d -2.5 m = 40-5 = 35 練習題 正齒輪尺寸 模數 ( m )= 4 齒數 ( z )= 40 ( 壓力角 α = 20 ) 基準圓直徑 d = 齒頂圓直徑 d a = 齒根圓直徑 d f =

18 齒輪 ABC 基礎篇 齒頂圓直徑 * 基礎圓 (Base Circle, ( 舊 ) 基圓 ) 基準圓直徑 基礎圓直徑 * 齒根圓直徑 齒寬 齒厚 齒頂圓直徑 周節 ( 基準圓節距 ) 齒根圓直徑 基礎圓直徑 壓力角 中心線 壓力角 齒隙 齒頂隙 齒根高 齒高 基準圓直徑 齒頂高 中心距離 圖 2.6 齒輪的咬合及各部分名稱 表 2.1 齒輪的名稱及符號 名稱 符號 名稱 符號 模數 m 齒厚 s 壓力角 α 基準圓直徑 d 齒數 z 齒頂圓直徑 d a 節距 p 齒根圓直徑 d f 齒高 h 中心距離 a 齒頂高 h a 齒隙 (Backlash) j 齒根高 h f 齒頂隙 (Clearance) c

19 2. 齒輪的基本用語和尺寸計算 中心距離和齒隙 一對齒輪的基準圓相切時, 中心距離是 2 個基準圓直徑和的一半 中心距離 (a) a a = (d 1+d 2 ) 2 (2.11) d 2 d 1 圖 2.7 中心距 在齒輪的咬合中, 要想得到圓滑的咬合效果, 齒隙是個重要的因素 齒隙 (Backlash) 是一對齒輪咬合時齒面間的空隙 齒輪的齒高方向也有空隙 這個空隙被稱為齒頂隙 (Clearance) 齒頂隙 (c) 是齒輪的齒根高與相配齒輪的齒頂高之差 齒頂隙 (c) 齒根圓 齒頂隙 c = 1.25 m m = 0.25 m (2.12) 齒頂圓 圖 2.8 齒頂隙 計算例題 計算模數 m = 2 小齒輪 z 1 = 20 大齒輪 z 2 = 40 的中心距離 (a) 和齒頂隙 (c) 小齒輪的基準圓直徑 d 1 = 20 2 = 40 大齒輪的基準圓直徑 d 2 = 40 2 = 80 ( ) 中心距離 a = = 60 2 c = =

20 齒輪 ABC 基礎篇 計算例題 計算齒輪的主要幾何尺寸項目 符號 計算公式 小齒輪 大齒輪 模 數 m 2.5 壓 力 角 α 20 齒 數 z 基準圓直徑 d z m 齒 頂 高 h a 1.00 m 齒 根 高 h f 1.25 m 齒 高 h 2.25 m 齒頂圓直徑 d a d + 2 m 齒高圓直徑 d f d m 中心距離 a d 1 + d 練習問題 計算齒輪的主要幾何尺寸 項目符號計算公式小齒輪大齒輪 模數 m 4 壓力角 α 20 齒數 z 基準圓直徑 d z m 齒頂高 h a 1.00 m 齒根高 h f 1.25 m 齒高 h 2.25 m 齒頂圓直徑 d a d + 2 m 齒根圓直徑 d f d m 中心距離 a d 1 + d

21 2. 齒輪的基本用語和尺寸計算 螺旋齒輪將正齒輪的齒螺旋狀扭轉後的齒輪為螺旋齒輪 正齒輪幾何計算的大部分都可適用於螺旋齒輪 螺旋齒輪, 根據其基準面不同有 2 種方式 ( 圖 2.9) 螺旋角 β (a) 正面 ( 軸直角 ) 基準 ( 正面模數 / 壓力角 ) 注 1 (b) 法向 ( 齒直角 ) 基準 ( 法向模數 / 壓力角 ) 注 1. 軸直角的軸是指齒輪的中心線 正面模數 ( m t ) 和法向模數 ( m n ) 的關係式 m t = m n cos β (2.13) 法向模數 ( 齒直角模數 ) 圖 2.9 右旋螺旋齒輪 正面模數 ( 軸直角模數 ) KHK 標準齒輪採用了兩種方式 正面 ( 軸直角 ) 基準 :KHG 研磨螺旋齒輪 法向 ( 齒直角 ) 基準 :SH 螺旋齒輪 正面基準螺旋齒輪的基準圓直徑 ( d ) 可利用公式 (2.8) 進行計算 法向基準螺旋齒輪的基準圓直徑 ( d ) 可利用公式 (2.14) 進行計算 d = z m n cos β (2.14) 計算例題 計算正面模數 m t = 2 齒數 z = 30 螺旋角 β = 15 (R) 的螺旋齒輪的基準圓直徑 基準圓直徑 d = z m t = 30 2 = 60 計算法向模數 m n = 2 齒數 z = 30 螺旋角 β = 15 (R) 的螺旋齒輪的基準圓直徑 基準圓直徑 d = z m n / cos β = 30 2 / cos 15 = 練習題 螺旋齒輪參數法向模數 ( m n ) = 4 螺旋角 ( β ) = 15 正面模數 m t =

22 齒輪 ABC 基礎篇 3. 齒輪的齒形 最普及的齒輪齒形是漸開線齒形 使用在產業機械上的齒輪大部分是漸開線齒形 漸開線齒形的普及是因為這種齒形具有容易使用等許多優點 漸開線齒形的特長 1. 加工刀具製作容易 ( 直線齒條齒形 ) 2. 即使中心距離略有偏差仍可圓滑的旋轉傳動 3. 只要模數 壓力角相同, 可以使用同一刀具加工齒數不同的齒輪 c b A B d e C D E 什麼是漸開線齒形? 漸開線齒形 ( 曲線 ) 是由基礎圓 ( d b ) 做出的曲線 將纏繞在基礎圓圓柱上的線在繃緊狀態下逐漸向外旋開, 此時線的先端所描繪出的曲線即為漸開線曲線 (A - b - c - d - e) 圖中所示為圓周的 1/4 90 部分, 線的先端所描繪出的曲線 圖 3.1 漸開線曲線 什麼是基礎圓? 正如其名, 基礎圓是形成漸開線曲線的圓 基礎圓的大小取決於壓力角 ( α ) 和基準圓 ( d ) 的大小 d b = d cos α (3.1) 基礎圓是形成漸開線齒形的圓 基準圓是決定齒輪大小的圓 基礎圓 / 基準圓是齒輪的重要幾何尺寸 漸開線齒形是在基礎圓的外側形成的曲線 在基礎圓上的壓力角為零度

23 3. 齒輪的齒形 漸開線齒輪的咬合兩個標準的漸開線齒輪的基準圓在標準的中心距離下相切 此時嚙合時的模樣, 看上去就像是基準圓直徑大小為 d 1, d 2 的兩個摩擦輪 (Friction wheels) 在傳動 齒輪 1 d 1 齒輪 2 d 2 基準圓 但是, 實際上漸開線齒輪的咬合取決於基礎圓而不是基準圓 這就像將皮帶交叉地套在兩 標準中心距離 個基礎圓的外周上做旋轉運動傳遞動力一樣 皮帶驅動的場合, 當摩擦力小於傳動力時, 皮帶與皮帶輪間產生滑動 而使用齒輪的場合, 因為有齒的存在, 所以能不產生滑動確實地做旋轉運動並傳動動力 d b1 A B d b2 基礎圓 基礎圓的公切線 A - B 被稱為作用線 圖 3.2 動力的傳動 兩個齒輪齒形的咬合接觸點按 P 1 P 2 P 3 的順序在作用線上移動 基準圓 B 基礎圓 齒根圓 請注意驅動齒輪中黃色的輪齒 這個齒開始咬 合後的一段時間內, 齒輪為兩齒咬合 (P 1 /P 3 ) 咬合繼續, 當咬合點移動到基準圓上的點 P 2 時, P3 咬合輪齒只剩下了一個 咬合繼續進行, 咬合點移動到點 P 3 時, 下一個輪齒開始在 P 1 點咬合, 再次形成兩齒咬合的狀態 驅動齒輪 P2 被動齒輪 就像這樣, 齒輪的兩齒咬合與單齒咬合交互重 P1 複傳遞旋轉運動 A 切線 圖 3.3 漸開線齒輪的咬合

24 齒輪 ABC 基礎篇 4. 齒輪的轉位 齒輪經由轉位可以提高強度 改變中心距離 使用齒輪時會有希望改變中心距離或者對強度感到不放心的時候 在這裡, 我們將向您介紹改變齒 形及齒厚的轉位 齒輪有標準齒輪和轉位齒輪兩種 標準齒輪如圖 4.1 所示, 是擁有標準齒形的齒輪 齒輪的轉位簡單的說就是製作與標準齒輪齒厚不同的齒輪 增加或減少漸開線齒輪的齒厚, 以達到改變齒輪強度或改變中心距離的目的 圖 4.1 齒輪的齒數和齒形齒條的齒形為直線, 而漸開線齒輪的齒形為曲線 漸開線齒形曲線隨齒數多少而不同 齒數越多, 齒形曲線越趨近於直線 模數為 1 的齒條齒形 z = 10 z = 20 z = 100 z = 200 圖 4.2 齒數不同時的齒形變化 隨齒數增加, 齒根的齒形變厚, 齒的強度增加 由上圖可以看到, 齒數為 10 的齒輪, 其齒的齒根處部分漸開線齒形被挖去, 發生下切 ( 超切 ) 現象 少 齒數 多 薄 齒根厚度 厚 小 強度 大 圖 4.3 z10 z200 的齒形比較 但是如果對齒數 z = 10 的齒輪採用正轉位, 增大齒頂圓直徑 增加齒的齒厚的話, 可以得到與齒數 z = 200 的齒輪同等程度的齒輪強度

25 4. 齒輪的轉位 轉位齒輪 齒條形刀具 xm 轉位量 mm x 轉位係數 d sin 2 α 2 沿半徑方向的移動量 xm(mm) 稱為徑向轉位量 ( 簡稱轉位量 ) xm 圖 4.4 是齒數 z =10 的齒輪正轉位切齒示意圖 切齒時, 刀具 db d m 模數 mm α 經由圖 4.5 可以清楚的看到, 透過轉位 轉位係數 x=+0.5 齒 形變化, 齒的齒厚增加 外徑 齒頂圓直徑 也變大 齒輪透過採取正轉位, 可以避免下切 (Undercut), 超切的發生 對齒輪實行轉位還可以達到其他的目的 圖 4.4 正轉位正齒輪的創生 圖 4.5 與正轉位齒形的比較 ( α = 20, z = 10, x = ) 改變中心距離 下切 標準齒輪 無轉位 的標準中心距為基準圓直徑和的一半 齒輪利用轉位可以改變中心距離 中心距離變大 負轉位 中心距離變小 2 轉位齒輪的特長及注意事項 1 d' 不論是正轉位或是負轉位, 都對轉位量有所限制 d' 正轉位 正轉位齒輪 彎曲強度提高 因為齒根的厚度增加, 所以抗彎曲能力增強 a' 咬合率降低 圖 4.6 因為中心距離變大, 咬合壓力角也隨之增大 正轉位齒輪的中心距離 有齒頂變尖的可能性 隨轉位量增大, 齒頂的厚度逐漸變小 當超過一定界限後, 齒頂會變尖 負轉位齒輪 彎曲強度降低 圖 4.7 因為齒根的齒厚變薄, 所以抗彎曲能力降低 咬合率提高 因為中心距離變小, 咬合壓力角也隨之減小 有可能發生下切 超切 現象 隨轉位量減少, 齒根的齒厚逐漸變薄 當超過一定界限後, 會發生下切 超切 齒頂變尖

26 齒輪 ABC 基礎篇 5. 齒輪的精度 高精度齒輪, 是指形狀誤差小的齒輪 在兩軸之間正確 安靜地傳遞旋轉運動及動力是齒輪的使命 要想正確 安靜地傳動, 提高齒輪的精度是十分必要的 齒輪的精度大致可以分成三類 齒輪精度的基準是齒輪的中心線 齒輪軸心 誤差越小齒輪的精度越高 1 漸開線齒形的正確度 齒形精度 2 齒面上齒線的正確度 齒線精度 3 齒 / 齒溝位置的正確度 輪齒的分度精度 單一節距精度 節距的正確度 累積節距精度 夾在兩齒間的測球在半徑 徑向齒溝偏擺精度 方向位置的誤差 節距 2 距 1 節 10 1 齒線 齒形 圖 5.1 齒輪的精度 齒形誤差 Fα 齒線誤差 Fβ 齒根 E F Lα LAE LAF Lα : 齒形檢查範圍 LAE : 咬合長度 LAF : 可用長度 Lβ b Lβ : 齒線檢查範圍 b : 齒寬 設計齒線 設計齒形 實際齒形 圖 5.2 Fβ Fα 齒頂 A 實際齒線 圖 5.3 總齒形誤差 Fα 總齒線誤差 Fβ

27 5. 齒輪的精度 節距誤差 在以齒輪軸為中心的測定圓周上測量齒距值 (a) 單一節距誤差 ( f pt ) p t + f pt k p t 實際節距與理論節距的差 + F pk (b) 累積節距誤差 ( F p ) 測定全齒節距誤差做出評價 累積節距誤差曲線的總 振幅值為節距總誤差 理論 實際 圖 5.4 節距誤差 徑向齒溝偏擺 ( F r ) 將測頭 ( 球形 圓柱形 ) 相繼置於齒溝內, 測定測頭到 Fr 齒輪軸線的最大和最小徑向距離之差 齒輪軸的偏心量是徑向齒溝偏擺的一部分 徑向綜合咬合誤差 ( F i ") 齒溝編號圖 5.5 齒數 16 的徑向齒溝偏擺 到此為止, 我們所敘述的齒形 / 節距 / 齒線精度等, 都是評價齒輪單體精度的方法 與此不同, 還有將齒輪與齒輪規 (Master gear) 咬合後評價齒輪精度的兩齒面咬合試驗的方法 被測齒輪的左右兩齒面與齒輪規接觸咬合, 並旋轉一整周 記錄中心距離的變化 圖 5.6 是齒數為 30 的齒輪的試驗結果 單齒徑向綜合咬合誤差的波峰共有 30 個 徑向綜合咬合誤差值大約為徑向偏擺誤差與單一齒徑向綜合咬合誤差的和 偏心量 徑向綜合咬合誤差 單一齒徑向綜合咬合誤差 圖 5.6 徑向綜合咬合誤差的試驗結果

28 齒輪 ABC 基礎篇 6. 齒輪的材料及熱處理 根據使用場合, 選擇齒輪的材料及熱處理方法非常重要 機械 機器 日用品 玩具等領域中廣泛使用的齒輪, 其材料也是各種各樣 在這裡, 我們將向您 介紹具有代表性的齒輪用金属材料及其熱處理方法 6 ー 1 具有代表性的齒輪材料 S45C( 機械構造用碳鋼 ) S45C 是含碳量為 0.45% 的中碳鋼 (Steel) 的代表 因為非常普及, 正齒輪 螺旋齒輪 齒條 傘形齒輪 蝸桿等各種齒輪多使用這種材料 SCM440( 鉻鉬合金鋼 ) 含碳量 C = 0.40%, 成份中含有鉻 / 鉬等成分的中碳合金鋼 比 S45C 的強度高, 使用調質或高周波淬火處理可提高硬度, 用來製造各種不同的齒輪 一般熱處理及硬度 熱處理 硬度 - 194HB 以下 調質 225 ~ 260HB 高周波淬火 45 ~ 55HRC 一般熱處理及硬度 熱處理 硬度 調質 225 ~ 260HB 高周波淬火 45 ~ 60HRC SCM415( 鉻鉬合金鋼 ) 低碳合金鋼 (C = 0.15%) 的代表材料 一般情況下, 經滲碳淬火處理後使用 材料熱處理後的強度高於 S45C 及 SCM440 使用表面硬度在 55 ~ 60HRC 左右 SUS303( 不鏽鋼 :18Cr-8Ni 鋼 ) 不鏽鋼, 正如其名是不容易生鏽的鋼 (Stainless Steel ) 奧斯田系的不鏽鋼基本上為非磁性 不鏽鋼材的齒輪主要使用在食品機械等需要避免生鏽的機械中 與 SUS303 的成分相似的不鏽鋼材料還有 SUS304 它的耐蝕性能高於 SUS303 鑄造銅合金鑄造銅合金是製造蝸輪的主要材料 一般有鑄造磷青銅 (CAC502) 鋁青銅 (CAC702) 等 咬合配對的蝸桿的材料大多使用 S45C/SCM440/SCM415 等鋼材 蝸桿與蝸輪使用不同材料是為了防止蝸桿蝸輪咬合時由於滑動而引起的齒面燒着及過度磨損等

29 6. 齒輪的材料及熱處理 6 ー 2 具有代表性的熱處理 什麼是淬火? 為了提高鋼材的硬度, 將材料加熱到高温 ( 約 800 ) 後快速冷卻 根據冷却介質, 分為油冷 / 水冷 / 噴射冷卻等不同種類 淬火後的鋼材過脆, 為了增加鋼材的韌性, 一般需要再進行回火處理 純鐵即使經過淬火處理也不會變硬 鋼材的含碳量在 0.35% 以上的話, 淬火硬化才有可能 什麼是調質處理? 調質處理是將淬火及高溫回火相結合, 調整鋼材 ( 鋼件 ) 硬度 / 強度 / 靭性的熱處理 因為調質後的材料及製品要進行機械加工, 所以不能讓硬度達到淬火後那麼高 什麼是高周波淬火? 像 S45C 或 SCM440 這樣含碳量在 0.35% 以上的碳素鋼, 對其表面進行硬化處理的方法 要注意的是, 對齒輪進行高周波淬火處理後, 會發生齒面及齒頂的硬度達到使用要求, 但齒根部分會有達不到淬火硬度的情況 硬度低於滲碳淬火處理的硬度 齒輪經過高周波淬火後精度下降 作為高精度齒輪使用時需要對齒輪再做磨削加工 齒輪 高頻周波感應圈 圖 6.1 淬火裝置 圖 6.2 加熱用感應圈 什麼是滲碳淬火? 滲碳淬火是在低碳鋼的表面滲入碳素, 使之成為高含碳量狀態的處理 是僅對鋼材表面進行硬化的熱處理手段 滲入碳素的表面會變得特別的硬 芯部 (C=0.15% 的低碳素 ) 也會有某種程度的變硬, 但卻不如表面來得硬 經過滲碳淬火處理的齒輪容易產生變形 ( 尺寸增大 ) 及扭曲等, 致使齒輪精度下降 1 個等級程度 要想提高齒輪精度, 需要對齒輪做再次磨削 圖 6.4 滲碳淬火的滲碳層 圖 6.3 浸炭淬火爐 什麼是氮化處理? 氮化是將氮擴散滲入鋼的表面以提高表面硬度的熱處理方法 含有鋁 鉻 鉬的鋼材容易達到氮化 目的, 表面硬度提高 適合氮化處理的鋼有 SACM645( 鋁鉻鉬鋼 )

30 齒輪 ABC 基礎篇 7. 齒輪的強度 齒輪最重要的是齒 齒輪的強度取決於齒的抗折損及磨耗強度 齒輪的設計者根據作用在齒輪上的負荷 旋轉數 期望壽命等要素決定齒輪的式樣 在這裡, 簡單的介紹齒輪強度中重要的彎曲強度和齒面強度 力 正齒輪及螺旋齒輪的彎曲強度計算公式 JGMA 在齒面上的作用超過極限值時, 如圖所示齒會在齒根部出現裂痕以 致造成齒的斷裂 彎曲強度計算公式如下所示 斷裂 容許圓周力 (F tlim )= m n b σ K Flim Y F Y ε Y( L K FX 1 β K V K O ) S F (7.1) 圖 7.1 彎曲應力不足 符號 名稱 影響因素 / 規格等 σ Flim 容許齒根彎曲應力 材料 / 熱處理 m n 法向模數 輪齒大小 b 齒寬 齒輪的大小 Y F 齒形係數 壓力角 / 轉位係數 / 齒高 Y ε 荷重分配係數 咬合率 Y β 螺旋角係數 螺旋齒輪的螺旋角 K L 壽命係數 期望壽命 K FX 尺寸係數 通常取 1.00( 一般情形 ) K V 動負荷係數 圓周速度 / 齒輪精度 K O 過負荷係數 原動機 / 被動機械的衝擊 S F 安全係數 基於安全應取 1.2 以上 提高彎曲強度需要將容許圓周力計算公式 (7.1) 中的分母減小 分子增大 (a) 使用高強度材料 ( 容許齒根彎曲應力增加 ) (b) 增大齒輪體積 ( 大模數 / 寬齒面 ) (c) 高強度齒形 ( 減小齒形係數 ) 大壓力角 正轉位 (d) 提高咬合率 ( 減小荷重分配係數 ) 小壓力角 增加齒高 (e) 提高齒輪精度

31 7. 齒輪的強度 正齒輪及螺旋齒輪的齒面強度計算公式 JGMA 齒面強度是基於齒面的接觸應力計算齒抵抗點蝕 (Pitting) 發生 的強度 相對齒面強度的容許圓周力 F tlim 圖 7.2 接觸應力 容許圓周力 (F tlim ) = 2 σ 2 i K Hlim d 01 b H i ± 1( HL Z L Z R Z V Z W K HX 1 1 Z H Z M Z ε Z β ) K Hβ K V K O S H 2 (7.2) 符號 名稱 影響因素 / 規格等 σ Hlim 容許接觸應力 材料 / 熱處理 d 01 小齒輪的基準圓直徑 齒輪 ( 小 ) 的大小 ( 直徑 ) b H 有效齒寬 齒輪的大小 i 齒數比 ( z2 / z1 ) 輪齒數的比 Z H 領域係數 螺旋角 / 轉位係數 Z M 材料彈性係數 齒輪材料的配合 Z ε 咬合率係數 正面 / 重疊咬合率 Z β 螺旋角係數 設為 1.00( 一般情形 ) Z HL 壽命係數 期望壽命 Z L 潤滑劑係數 潤滑油及動粘度 Z R 粗糙度係數 齒面的粗糙度 ZV 潤滑速度係數圓周速度 / 表面硬度 ZW 工作硬化係數大齒輪的硬度 KHX 尺寸係數一般設為 1.00 KHβ 齒向負荷分佈係數齒輪的支撐方法 / 剛性等 KV 動負荷係數圓周速度 / 齒輪精度 K0 過負荷係數原動機 / 被動機械的衝擊 SH 安全係數基於安全應取 1.15 以上 提高齒面強度需要 (a) 使用經過淬火處理的硬質材料 ( 增大容許接觸應力 ) (b) 增大齒輪體積 ( 增大節圓直徑 / 增加有效齒寬 ) (c) 提高咬合率 ( 減小咬合率係數 ) (d) 提高齒輪精度 網站齒輪強度計算機能齒輪的強度計算方法很多, 也比較複雜 在本公司網站上可以進行 KHK 標準齒輪的強度計算 只需輸入使用條件就可簡單地得到計算結果 在很多種齒輪強度計算公式中, 本公司所採用的是 JGMA( 日本齒輪工業會 ) 的計算公式

32 齒輪 ABC 基礎篇 8. 齒輪的表面處理 根據用途對齒輪表面施加表面處理 增強齒輪性能 表面處理是為了改善材料的表面狀態而進行的處理加工 下面將向您介紹具有代表性的為提高防鏽及耐磨性能的表面處理及其特徵 提高耐腐蝕性能 / 防鏽效果提高耐磨性能改善表面粗糙度 ( 表面更加光滑 ) 表面更光潔 美觀其他 ( 提高疲勞強度 ) 電鍍鋅為了提高金屬的防鏽性能 隨著鉻酸鹽 (Chromate) 處理的進步, 外觀性能也有了很大的提高 電鍍層厚度各不相同, 最為一般的為 2 ~ 25μm 左右 下面介紹三種具有代表性的電鍍鋅處理方法 電鍍鋅 三價鉻酸鹽鈍化 摻雜黃色的銀白色表面 成份中不含 RoHS 指令中禁止使用的六價鉻表面處理 三價黑色鉻酸鈍化表面呈黑色 因為未使用六價鉻 銀和染料, 所以不會變色 是耐熱 耐腐蝕性能優越 三價鉻酸鹽鈍化 化學鍍鎳 (Kanigen process 無電解鎳 EN) 化學鍍鎳的耐腐蝕性能 / 耐磨損性能高, 鍍鎳過程中不通電 無電解 鍍膜厚度均勻 (3 ~ 10μm), 適合使用在 形狀複雜 尺寸精度要求高 的產品上 三價黑色鉻酸鹽鈍化 化學鍍鎳

33 8. 齒輪的表面處理 染黑處理 ( 染黑 ) 即鹼性發黑處理 將金屬置於鹼性處理液中加熱到 140 後, 金屬本身起化學作用, 在其表面形成黑色皮膜 皮膜有防鏽效果 黑色皮膜的厚度在 3μm 以下, 化學成份為四氧化三鐵 RAYDENT 表面處理 ( 冷電鍍 ) 防鏽能力強 / 耐磨損能力提高, 顏色為黑色 RAYDENT 是日本 RAYDENT 工業技術株式會社的註冊商標 RAYDENT 處理是利用與電鍍類似的方法在母材表面生成 1 ~ 2μm 厚黑色氧化鉻皮膜, 因為皮膜與金屬一體, 非常不易剝落 磷化處理即磷酸鹽處理 將金屬浸入加溫後的磷酸鹽溶液中進行化學處理, 使金屬表面形成磷酸鹽保護膜 PARUHOSU M ( 磷酸錳皮膜處理 ) 磷酸錳皮膜處理 處理後的皮膜厚度為 3 ~ 15μm 左右 磷酸錳皮膜防鏽性能好, 同時具有很高的耐磨性和潤滑作用, 所以多使用在滑動零件的處理上 染黑處理 RAYDENT 處理 磷酸錳皮膜處 固體潤滑處理在不能使用潤滑油脂的地方固體潤滑處理可以大顯身手 KHK Dry coat spray(gjs-0901) 是固體潤滑噴射劑 只需將固體潤滑劑噴射到齒輪的齒面, 粘附在表面的潤滑劑乾燥形成皮膜 潤滑劑成份中所含的二硫化鉬顆粒起潤滑作用 特別是在齒輪的初期磨合用或防止由於微小的摩擦動作引起的微動腐蝕 (Fretting corrosion) 上發揮其潤滑效果 固體潤滑處理 WPC 處理 (Wide Peening & Cleaning or Wonder Process Craft) 對提高金屬的疲勞強度 / 滑動性能有效 需要注意的是, WPC 處理提高金屬的抗疲勞強度但不改變金屬的彎曲強度 處理方法為用 40 ~ 200μm 的微粒介質以 100m/sec 以上的高速對齒輪等金屬進行噴射 因為噴射速度快, 所以當介質撞擊金屬時會瞬間產生高溫, 致使金屬表面的結晶溶化, 經由快速冷卻, 使金屬表面的結晶變細, 並且幾乎不產生尺寸變化 ( 尺寸變化只有 1 ~ 2μm 左右 ) WPC 處理

34 齒輪 ABC 基礎篇 9. 齒輪的生產工序 請看 KHK 標準齒輪的製造工序流程 齒輪的加工生產方法各式各樣, 下面向您介紹具有代表性的切削加工工序 請看各種 KHK 標準齒輪從毛坯的下料到包裝出廠的工序流程 9-1 正齒輪的生產工序下面是 KHK 標準正齒輪 (SS 系列 ) 具有代表性的加工工序 材料 (Z) 裁斷 (SW) 車削 (L) 從材料廠家購買材料, 存放入庫 購入的材料為長度 6 米的棒材 選擇直徑大於成品的棒材, 經裁斷機下料 裁斷後的粗坯在車床上進行切削, 加工出齒輪的外形, 製成毛坯 表面處理 (Q) 去毛邊 (H) 切齒 (TH) 齒輪表面經染黑處理, 提高防鏽能力, 增強質感 在去毛邊機上清除毛邊後, 倒角以除掉危險的稜邊 將毛坯在切齒機上進行切齒加工 切齒後, 齒端面發生大量的毛邊 包裝 (C) 完成 一個一個經單獨包裝, 包裝盒貼上印有品名的標籤後出廠

35 9. 齒輪的生產工序 9-2 齒條的生產工序下面是 KHK 標準齒條 (SRFD 系列 ) 具有代表性的加工工序 材料 (Z) 切齒 (TR) 去毛邊 (H) 從材料廠家購買材料 ( 角鋼 ), 存放入庫 將毛坯 ( 角鋼 ) 在切齒機上進行切齒加工 切齒後, 齒端面發生大量的毛邊 在去毛邊機上清除毛邊後, 倒角以除掉危險的稜邊 開孔 (DU) 端面加工 (MH) 加壓整形 (P) 在加工中心加工安裝孔, 提高使用方便性 為了方便齒條的連結使用, 將以齒條的齒溝為基準加工兩端面 切齒後的齒條產生彎曲變形, 必須在加壓整形機上加壓校直 表面處理 (Q) 包裝 (C) 完成 齒輪表面經染黑處理, 提高防鏽能力, 增強質感 一個一個經單獨包裝, 包裝盒貼上印有品名的標籤後出廠

36 齒輪 ABC 基礎篇 9-3 傘形齒輪的生產工序下面是 KHK 標準傘形齒輪 (SM 系列 ) 具有代表性的加工工序 材料 (Z) 裁斷 (SW) 車削 (L) 從材料廠家購買材料, 存放入庫 選擇直徑大於成品的棒材, 經裁斷機下料 裁斷後的粗坯在車床上進行切削, 加工出齒輪的外形, 製成毛坯 表面處理 (Q) 去毛邊 (H) 切齒 (TB) 齒輪表面經染黑處理, 提高防鏽能力, 增強質感 在去毛邊機上清除毛邊後, 倒角以除掉危險的稜邊 將毛坯在切齒機上進行切齒加工 切齒後, 齒端面發生大量的毛邊 包裝 (C) 完成 一個一個經單獨包裝, 包裝盒貼上印有品名的標籤後出廠

37 9. 齒輪的生產工序 9-4 蝸桿的生產工序下面是 KHK 標準蝸桿 (SW 系列 ) 具有代表性的加工工序 材料 (Z) 裁斷 (SW) 車削 (L) 從材料廠家購買材料, 存放入庫 選擇直徑大於成品的棒材, 經裁斷機下料 裁斷後的粗坯在車床上進行切削, 加工出蝸桿的外形, 製成毛坯 表面處理 (Q) 去毛邊 (H) 切齒 (TW) 蝸桿表面經染黑處理, 提高防鏽能力, 增強質感 在去除不完全螺紋部毛邊的同時, 倒角以除掉危險的稜邊 將毛坯在切齒機上進行切齒加工 不完全螺紋部會發生鋒利的毛邊 包裝 (C) 完成 一個一個經單獨包裝, 包裝盒貼上印有品名的標籤後出廠

38 本書受著作權法的保護 未經允許, 不得使用任何方法對本書的一部分或全部複寫或複製 本書是為了 KHK 集團內部的員工教育及一般客戶初步了解齒輪的知識而編 是本公司的宣 傳用工具之一 因本書而造成使用者的任何直接或間接的損害, 小原齒輪工業株式會社將不承擔任何責任, 不做任何賠償 本書所記載的內容等, 可不經預告加以更改 齒輪 ABC 基礎篇 2007 年 9 月 1 日第 1 版第 1 刷發行 著作 / 制作 : 小原歯車工業株式会社 發行人 發行所 編輯制作 小原敏治小原齒輪工業株式会社 埼玉県川口市仲町 齒輪 ABC 編寫組

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40 本社 埼玉県川口市仲町 TEL: ( 代 )FAX: 大阪営業所 大阪市中央区谷町 谷町優越館ビル 4F TEL: FAX: 名古屋営業所 名古屋市名東区一社 3-96 ルーブルビル 6F 603 TEL: FAX: URL

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