齒輪加工時出現(xiàn)齒輪變形的問題

關(guān)于齒輪熱處理畸變的情況很復(fù)雜，是全部冷、熱加工工序影響因素的綜合反映。機(jī)械加工產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，傘齒輪批發(fā)，熱處理過程的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力都會對變形產(chǎn)生一定的影響。而它們的影響因素較多，涉及原材料、工件結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計、整個工藝過程、技術(shù)要求、機(jī)加工方法、加工條件、熱處理工藝（加熱、冷卻）、工裝等。有時單從熱處理方面采取措施來解決齒輪的變形有一定的困難，要從冷、熱加工全過程的各種因素來考慮，具體情況具體分析，采取相應(yīng)措施，排除或減弱。

齒輪作為機(jī)械傳動裝置中的主要零件，其應(yīng)用十分廣泛。塑料齒輪因其質(zhì)量輕、成本低、惰性好等優(yōu)點在很多領(lǐng)域已經(jīng)逐步替代了金屬齒輪。模具是影響塑料齒輪成形質(zhì)量的關(guān)鍵因素，如何提高模具設(shè)計的質(zhì)量與效率是齒輪模具行業(yè)面臨的關(guān)鍵共性問題。同時，由于塑料齒輪在成形過程中會發(fā)生收縮，如何對模具的型腔進(jìn)行修正，微型傘齒輪，以保證齒輪的成形精度，傘齒輪廠，更是模具設(shè)計中的難點。因此，本文對塑料齒輪模CAD系統(tǒng)進(jìn)行了研究與開發(fā)。本文首先分析了漸開線齒輪齒廓的形成原理及其相關(guān)特性，結(jié)合成形塑料制品收縮的一般規(guī)律，對塑料齒輪模型腔修正規(guī)則進(jìn)行了研究，提出了一種快速有效的齒輪型腔修正方法。然后本文對參數(shù)化建模技術(shù)進(jìn)行了研究，采用關(guān)系表達(dá)式法建立了漸開線直齒圓柱齒輪和漸開線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化模板，通過人機(jī)交互實現(xiàn)了塑料齒輪的參數(shù)化建模，用戶只需輸入的齒輪的關(guān)鍵參數(shù)就可以自動創(chuàng)建相應(yīng)類型的齒輪?；谏鲜龌A(chǔ)，本文在UG NX平臺上開發(fā)出一套塑料齒輪模CAD系統(tǒng)，包括型腔設(shè)計、模架/標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計等。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，用戶不但可以快速有序的進(jìn)行塑料齒輪模設(shè)計，還能自動獲得型腔修正結(jié)果，極大的提高了模具設(shè)計的效率和質(zhì)量，縮短了模具設(shè)計周期。

　　齒輪加工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)分類？

　　1、閉式齒輪傳動

　　由實踐得知，在閉式齒輪傳動中，通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。但對于齒面硬度很高、齒芯強(qiáng)度又低的齒輪（如用20、20Cr鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪）或材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時，則視具體情況而定。

　　功率較大的傳動，例如輸入功率超過75kW的閉式齒輪傳動，發(fā)熱量大，易于導(dǎo)致潤滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應(yīng)作散熱能力計算。

　　2、開式齒輪傳動

　　開式（半開式）齒輪傳動，按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進(jìn)行計算，但如前所述，對齒面抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善，故對開式（半開式）齒輪傳動，僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計準(zhǔn)則。為了延長開式（半開式）齒輪傳動的壽命，肇慶傘齒輪，可視具體需要而將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。

齒輪加工技術(shù)與裝備的發(fā)展趨勢分析

為適應(yīng)齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、清潔生產(chǎn)、提高質(zhì)量的要求，制齒機(jī)床及制齒技術(shù)出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢。

1.數(shù)控化

   由于通過將機(jī)床的各運(yùn)動軸進(jìn)行CNC控制及部分軸間進(jìn)行聯(lián)動后，具有以下優(yōu)點：

   （1）增加了機(jī)床的功能，如滾削小錐度及鼓形齒輪等變得極為簡單。

   （2）縮短了傳動鏈，同時采用半閉環(huán)或全閉環(huán)控制后，通過數(shù)控補(bǔ)償可以提高各軸的定位精度和重復(fù)定位精度，從而提高了機(jī)床的加工精度及Cp值，增加了機(jī)床的可靠性。

   （3）換品種時由于省去了計算及換分齒掛輪及差動掛輪、進(jìn)給及主軸換擋的時間，插齒機(jī)還省去了換斜導(dǎo)軌的時間，從而減少了輔助加工時間，增加了機(jī)床的柔性。

   （4）由于機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單了，可以設(shè)計得更有利于提高機(jī)床的剛性及把熱變形降到底。

   （5）各軸間沒有機(jī)械聯(lián)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計變得典型化，更利于實施模塊化設(shè)計及制造。

2.高速

   齒輪加工機(jī)床如滾齒機(jī)、插齒機(jī)及磨齒機(jī)的高速化主要是指機(jī)床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺轉(zhuǎn)速，它們是提高切削效率的主要指標(biāo)。

   傳統(tǒng)機(jī)械滾齒機(jī)的滾刀主軸速度通常高為500r/min，工作臺轉(zhuǎn)速高為32r/min.隨著齒輪加工刀具性能的提高，齒輪加工機(jī)床的高速、切削得到了飛速發(fā)展和成熟，齒輪滾齒切削速度由100m/min，發(fā)展到可達(dá)500~600m/min，切削進(jìn)給速度由3~4mm/r發(fā)展到20mm/r，這使?jié)L齒機(jī)主軸的高轉(zhuǎn)速可達(dá)5500r/min，工作臺高轉(zhuǎn)速可達(dá)800r/min，機(jī)床部件移動速度也高達(dá)10m/min;大功率主軸系統(tǒng)使機(jī)床可運(yùn)用直徑和長度均較大的砂輪進(jìn)行磨削，有利于增加砂輪壽命，也有利于操作者選擇優(yōu)的磨削參數(shù)來完成磨削加工。

   加工是機(jī)床從各個方面采用了技術(shù)來得以保證：具有佳吸振效果的鑄造床身；使機(jī)床具有佳熱穩(wěn)定性的集成冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)；切削區(qū)保護(hù)隔板大傾角及光滑設(shè)計使干式切削產(chǎn)生的切屑迅速有效排出；具有用預(yù)載的、無隙滾珠絲桿驅(qū)動的進(jìn)給系統(tǒng)；具有耐磨損直線導(dǎo)軌或采用PLC控制的定量潤滑鑄鐵導(dǎo)軌等。電主軸的應(yīng)用使刀具主軸得到提高，而工作臺轉(zhuǎn)速的提高則是采用了斜齒輪副或力矩電動機(jī)。電主軸及力矩電動機(jī)具有回轉(zhuǎn)精度高、無反向間隙和不用維修等優(yōu)點。