齒輪加工工藝介紹

跟著近幾年齒輪加工技能的開展，齒輪資料、齒輪刀具制作和磨齒砂輪的工藝的改進、齒輪機床在精加工齒輪的精度及加工功率方面都有了很大的進步，速度之快出乎幻想。

跟著近幾年齒輪加工技能的開展，齒輪資料、齒輪刀具制作和磨齒砂輪的工藝的改進、齒輪機床在精加工齒輪的精度及加工功率方面都有了很大的進步，速度之快出乎幻想。而且齒輪制作的開展方向不僅涉及成熟的歐美市場，還包括以我國為代表的快速開展市場。

傳統(tǒng)高速鋼滾刀及濕切技能還能走多遠？

硬質(zhì)合金滾刀和干切加工的推進作用眾所周知。關(guān)于齒輪流水線大批量出產(chǎn)，高速鋼滾刀能否被硬質(zhì)合金滾刀取替?干切是否已成為滾齒加工的必由之路，仍是依然會走濕切之路?

硬質(zhì)合金滾刀盡管特別適用于滾削轎車用齒輪。但是，硬質(zhì)合金滾刀在歐洲的運用程度依然不高,這是因為跟著新式的高速鋼資料及刀具涂層技能的開展，硬質(zhì)合金滾刀與高速鋼滾刀在滾齒時刻上的距離可被控制在15%左右；硬質(zhì)合金滾刀價格較高，若齒輪工件數(shù)量缺乏夠多，運用硬質(zhì)合金滾刀的本錢會很高；再者，運用硬質(zhì)合金滾刀時要特別當(dāng)心，而且滾切參數(shù)和相應(yīng)滾齒程序要編制得很詳盡，只要現(xiàn)代滾齒機才干運用硬質(zhì)合金滾刀正確滾齒，而若要更新滾齒設(shè)備,則需求巨大的投資。就 Samputensili而言，每年約出產(chǎn)25000把滾刀，其中硬質(zhì)合金類只占3%左右。這就是說，硬質(zhì)合金滾刀每年的出產(chǎn)量多為750把。

齒輪干切加工則是另外一回事。因為環(huán)保要求及處理冷卻廢液的費用很高，歐洲、美國和日本的用戶在挑選時一般會考慮干切滾齒；而在我國、印度等開展我國家，控制污染盡管也是一個火急的要求，但需求時刻。一旦社會對污染問題的控制日益嚴厲后，齒輪干切加工也將會敏捷開展起來。

哪一種齒輪精加工更流行

關(guān)于齒輪精加工，剃齒和磨齒之間，哪一種齒輪精加工更流行呢?

這首先要把一種職業(yè)與另一種職業(yè)區(qū)分開來。比方說，轎車工業(yè)運用的齒輪絕大多數(shù)還依托剃齒進行加工。有些企業(yè)也會對后端傳動裝置齒輪進行磨削加工，這只是是為了消除環(huán)形圓柱齒輪上發(fā)生的任何變形。

上述提到的齒輪加工時刻削減，首要歸功于新式齒輪刀具、現(xiàn)代齒輪機床的開展及由此帶來的精加工余量大幅削減和磨前齒輪質(zhì)量的進步。另外，與磨齒機比較，現(xiàn)代數(shù)控剃齒機常是價半功倍，可獲得熱處理前的齒輪等級(高達DIN5-6等級)；而且與齒輪螺紋磨床磨削比較，加工周期也較短。

關(guān)于轎車工業(yè)的齒輪，尤其是那些用在主動變速器的小齒輪，咱們可以將剃齒加工后熱處理形成的變形控制在幾個微米；另外，經(jīng)過齒形和齒向的批改有助于補償變形。因為現(xiàn)代剃刀刃磨機的出現(xiàn)，如Samputensili公司所產(chǎn)生的S400GS，齒形、齒向兩個參數(shù)可快速簡略修形；批量出產(chǎn)的時分，剃齒加工比磨削的優(yōu)點多許多，比較較而言，剃齒既能保證質(zhì)量，價格又合理。

Samputensili 是齒輪機械職業(yè)名列前茅的公司之一，近年來其制作的剃刀還沒顯示出緩慢增產(chǎn)的征兆。與此同時，齒輪磨削機床出產(chǎn)數(shù)量也在不斷上升。齒輪加工工藝的飛速開展，齒輪機床所的操作快速，齒輪磨輪也有了敏捷開展。這首要表現(xiàn)在陶瓷磨具、CBN砂輪、電鍍磨輪等方面。用上述磨具來進行齒輪磨削加工，使加工周期縮短。

正因為加工周期逐步縮小，齒輪磨削加工的本錢也隨之大幅降低。需求指出的是，有些工業(yè)對齒輪質(zhì)量的要求很高，有的工業(yè)需求實現(xiàn)特別的齒形，所以必須經(jīng)過磨削來完成。例如，重貨車工業(yè)、航空工程以及用于發(fā)電、變電的減速器工業(yè)，都依托磨削去做齒輪精加工。在這些大功率工業(yè)中，齒輪磨削已處于決對優(yōu)勢。

齒輪批量出產(chǎn)的新技能

齒輪的質(zhì)量要求越來越高，變速噪音要求越來越低。要到達質(zhì)量、噪音的兩層目標，這就要求進行精度更高的齒輪加工，實現(xiàn)極為復(fù)雜的齒輪齒向和齒形，意圖是把變速傳動的誤差降到蕞小。這意味著，在今后一個時期內(nèi)，磨削依然是齒輪成批出產(chǎn)的首要辦法，齒輪磨削這項加工工藝或許會愈加廣泛運用。但要特別注意齒輪加工的單位本錢。至今，本錢低、收效大的剃齒帶來的優(yōu)點是很明顯的。磨削在齒輪精加工中取得圓滿成功時，剃齒才或許大規(guī)模地被它替代?？倸w，不管挑選哪一種齒輪加工辦法，都要多注意實際運用情況。

鑒于滾齒加工現(xiàn)在取得了相當(dāng)大的開展，很有或許滾齒后所獲的也不再需求進行剃齒。齒輪燒結(jié)技能的進一步開展對齒輪制作也做出較大的貢獻，但是此辦法現(xiàn)在正在處于萌芽狀況，很難經(jīng)確預(yù)測未來開展趨勢。

正如上面所說，盡管齒輪加工技能開展變化很大，但是齒輪的單位加工本錢肯定不會改動。在大批量流水出產(chǎn)線上，齒輪加工結(jié)構(gòu)調(diào)整應(yīng)該以這個參數(shù)為導(dǎo)向。新工藝的開展關(guān)于質(zhì)量、精度的進步大有裨益。跟著齒輪產(chǎn)品技能的精細化，對這兩個關(guān)鍵要素的要求越來越嚴厲。盡管滿意這么高的要求非常難，咱們也必須要追求高規(guī)范。但是，光著眼于高指標還不夠，咱們更要重視的是到達價廉物美的規(guī)范，不然再好的齒輪新工藝、新功能也不會遭到市場的歡迎，齒輪技能開展水平也不會進而改進。在技能含量高的職業(yè)上，應(yīng)該同時并存工藝精密和價格合理的趨勢。

齒輪是工業(yè)出產(chǎn)中的重要根底零件，其加工技師和加工能力反映一個國家的工業(yè)水平。實現(xiàn)齒輪加工數(shù)控傾和主動化、加工和檢測的一體化是現(xiàn)在齒輪加工的開展趨勢。而且，齒輪被廣泛地運用于機械設(shè)備的傳動體系中，滾齒是運用廣的切齒辦法，傳統(tǒng)的機械滾齒機床機械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一臺主電機不僅要驅(qū)動展成分度傳動鏈，還要驅(qū)動差動和進給傳動鏈，各傳動鏈中的每一個傳動元件自身的加工誤差都會影響被加工齒輪的加工精度，同時為加工不同齒輪，還需求更換各種掛輪調(diào)整起來復(fù)雜費時，大大降低了勞動出產(chǎn)率。

以國外數(shù)控體系為干流的數(shù)控滾齒機的出現(xiàn)，大大進步了齒輪加工能力和加工功率。我國現(xiàn)在真正能夠出產(chǎn)數(shù)控滾齒機的廠家較少，且運用的多是德國西門子數(shù)控體系，加工中模數(shù)齒輪，沒有自主產(chǎn)權(quán)的核心技能，缺少國際競爭力。在這樣的布景下，海德盟數(shù)控專心于滾齒機體系的研發(fā)，為齒輪加工職業(yè)規(guī)劃出專業(yè)的解決方案，真正的做到了讓我國人用上自己高擋數(shù)控體系!

齒輪加工中強力噴丸

強力噴丸是提高齒輪齒部彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度的重要方法，是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。本文主要介紹齒輪加工中的強力噴丸工藝。

1、工作原理  

強力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使工件表層材料產(chǎn)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強度及疲勞強度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形，同時也產(chǎn)生了大量孿晶和位錯，使材料表面發(fā)生加工強化。如圖1所示：

.    圖1-a   經(jīng)噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經(jīng)噴丸處理的零件表面

噴丸對表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應(yīng)力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據(jù)材料的性質(zhì)和狀態(tài)的不同，噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化：硬度變化、組織結(jié)構(gòu)的變化、相轉(zhuǎn)變、表層殘余應(yīng)力場的形成、表面粗糙度的變化等。

2、    噴丸強度的測量方法

當(dāng)一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時會產(chǎn)生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強度是噴丸加工工藝中的兩個重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機械特性時的狀態(tài)。所謂噴丸強度，就是通過打擊預(yù)制成一定規(guī)格的金屬片（即試片），在規(guī)定的時間使之達到飽和狀態(tài)的強弱程度，并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強弱程度。

目前，應(yīng)用廣的美國機動車工程學(xué)會噴丸標準中采用阿爾曼提出的噴丸強化檢驗法——弧高度法，該方法由美國GM公司的J. O. Almen（阿爾門）提出，并由SAEJ442a和SAE443標準規(guī)定的測量方法，其要點是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過檢測噴丸強化后的形狀變化來反映噴丸效果。對薄板試片進行單面噴丸時，由于表面層在彈丸作用下產(chǎn)生參與拉伸形變，所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測量球面的弧高度值，用其來度量噴丸的強度。測定弧高度值是通過將阿爾門試片固定在專用夾具上，經(jīng)噴丸后，再取下試片，然后用阿爾門量規(guī)測量試片經(jīng)單面噴丸作用下產(chǎn)生的參與拉伸形變量（即弧高度值）。如用試片測得的弧高值為0.35mm時，記作0.35A。

噴丸強度的另一種檢驗方法為殘余應(yīng)力檢測，即對經(jīng)強力噴丸后的工件進行殘余應(yīng)力的檢測，具體的檢驗方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標準中推薦如下方法：X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根，圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測量位置應(yīng)當(dāng)在齒根的寬度中央，照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心，不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測量點，照射區(qū)域大小的控制可以通過對直光束和適當(dāng)遮蓋齒根表面實現(xiàn)；在每個選定受檢的齒輪上，少要任選兩個齒進行評估，兩齒間隔180。如果齒的有效齒廓受到保護沒有研磨，則可以認為齒根研磨的用于表面下殘余應(yīng)力測量的齒輪未受損壞并且可以用于生產(chǎn)。

3、    噴丸對提高零件疲勞抗力的作用

a．借助表面冷變形實現(xiàn)材料表面強化的本質(zhì)在于冷變形造成材料表層組織結(jié)構(gòu)的變化、引入殘余壓應(yīng)力以及表面形貌的變化。

b． 噴丸使材料表面性能改善

c． 強化噴丸過程中，當(dāng)微小球形鋼丸高速撞擊受噴工件表面時，使工件表層材料產(chǎn)生彈、塑性變形，撞擊處因塑性形變而產(chǎn)生一壓坑，撞擊導(dǎo)致壓坑附近的表面材料發(fā)生徑向延伸。當(dāng)越來越多的鋼丸撞擊到受噴工件表面時，工件表面越來越多的部分因吸收高速運動鋼丸的動能而產(chǎn)生塑性流變，使表面材料因塑性變化而產(chǎn)生的徑向延伸區(qū)域越來越大，發(fā)生塑性形變的表面逐步連接成片，則使工件表面逐步形成一層均勻的塑性變形層。塑性變形層形成后，繼續(xù)噴丸會使塑變層因繼續(xù)延伸而厚度逐步變薄，同時塑變層的徑向延伸會因受到鄰近區(qū)域的限制而導(dǎo)致重疊部分發(fā)生破壞，終塑變層因持續(xù)的噴丸而剝落。所以必須對噴丸的時間加以嚴格的控制。

4、噴丸對滲碳齒輪表層殘余應(yīng)力的影響

關(guān)于噴丸使工件表面形成殘余應(yīng)力的原因，根據(jù)Al-Obaid等人的觀點：當(dāng)高速鋼丸撞擊到試樣表面,撞擊處產(chǎn)生塑性變形而殘余一壓坑,當(dāng)越來越多的鋼丸撞擊到試樣表面時,則會在試樣表層產(chǎn)生一層均勻的塑變層,由于塑性變形層的體積膨脹會受到來自未塑性變形近鄰區(qū)域的限制,因此整個塑變層受到一壓應(yīng)力。

由于殘余壓應(yīng)力及其分布對齒輪疲勞壽命有較大的影響,而噴丸強化工藝的優(yōu)劣將直接影響殘余應(yīng)力大小及其分布。因此準確測定受噴零件的表層殘余應(yīng)力對于評價噴丸工藝的優(yōu)劣是一個行之有效的手段。

5、噴丸對零件表面粗糙度的影響

強化噴丸會引起零件受噴表面的塑性變形，使零件的表面粗糙度發(fā)生變化。表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，又稱為微觀不平度。表面粗糙度和表面波度、形狀誤差一樣，都屬于零件的幾何形狀誤差，表面粗糙度對于機器零件的使用性能有著重要的影響。噴丸對材料表面粗糙度的影響通常在Ra0.6～20mm范圍內(nèi)。在不改變工藝參數(shù)的條件下，材料原始表面粗糙度愈高，噴丸后的Ra值愈大。生產(chǎn)實踐證明，一般情況下，噴前表面粗糙度在6.3mm以下，噴丸可以提高或維持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，則噴丸后表面粗糙度有所降低。

在生產(chǎn)實踐中，要想獲得較理想的噴丸表面，應(yīng)從以下幾個方面著手：

提供較好的原始表面，Ra值應(yīng)在6.3mm以下；

選擇合理的鋼丸直徑和噴丸壓力；

在大直徑鋼丸噴丸強化后，采用較小鋼丸低壓力(不能改變噴丸強度值)覆蓋一次，可達到較好的表面粗糙度。

噴丸后的零件表面應(yīng)輕微打磨，打磨時要控制表面金屬去除量。這樣，既不損害噴丸的強化效果，又可改善表面粗糙度。當(dāng)然，這是一個多因素問題,不論采用什么方法，必須同時考慮其他因素的影響。

6 、工藝參數(shù)對噴丸效果的影響

對噴丸質(zhì)量有影響的主要有以下幾個方面：

鋼丸材料、鋼丸直徑、鋼丸速度、鋼丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時間、覆蓋率等。其中任何一個參數(shù)的變化都會不同程度地影響噴丸強化的效果。

a、鋼丸的材料、硬度、尺寸及粒度對噴丸效果的影響

鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用于硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點是韌性較低，在噴丸過程中易于破碎、耗損量大，對破碎的鋼丸要及時分離，否則會影響受噴表面質(zhì)量。但鑄鐵丸的優(yōu)點是價格便宜、硬度高，可以使受噴表面產(chǎn)生較高的殘余壓應(yīng)力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比，其優(yōu)點是不易破碎，對受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低，在其他條件相同時，受噴表面的殘余壓應(yīng)力低于鑄鐵丸。

機械加工進程中，孔的加工一向都是整個加工工程中的要點和難點，通常會用到鉆頭、鉆夾頭、鉸刀，珩磨棒等加工刀具，起浮夾具一般業(yè)界說的比較少，但常常聽工人師傅說起浮夾頭，那么什么是起浮夾具呢？

起浮夾具（Floating holder)是指東西可以沿平行于東西軸線的軸向起浮或沿筆直空間內(nèi)角度搖擺或一起具有這2種起浮。

為什么要運用起浮夾具？

在機械零部件制造進程中經(jīng)常有很多的、高外表質(zhì)量的孔加工需求，而孔加工一向都是機械加工中的難點和要點，鉆孔，鉸孔后運用高精密珩磨加工無疑是一種重要和常見的加工辦法。

在單沖程珩磨工藝中，對精度保持高水準加工的一起，還要在單次往復(fù)中完成包括外表粗糙度，圓柱度等一系列精度的加工，其本身對主軸和工件的直線度要求也較為高。如果是采用珩磨專用機，由于專用機特殊的起浮主軸和追隨馬達的裝配，所以一般情況下運用高品質(zhì)的萬向節(jié)即可實現(xiàn)率單沖程珩磨。

加工中心的功能提升

雖然國產(chǎn)機床的制造商們在不斷努力進步產(chǎn)品質(zhì)量和精度以滿意各種精度的需求，但機床的主軸和待珩磨的孔之間的直線性仍是很難到達，由于這涉及到廠商幾十年的研發(fā)水準，以及機床中任何一個零件的上下游供應(yīng)鏈水準問題。我們不行能要求一臺國產(chǎn)十幾萬的機床或加工中心，到達它們?nèi)妒蹆r的進口機床相同水準；所以要使內(nèi)孔到達很高的圓心度、圓柱度仍然是個非常扎手的問題。

另外，導(dǎo)致主軸與工件直線性差的另一個重要的也是難處理的原因是機床軸承的發(fā)熱導(dǎo)致主軸的同心度誤差，這幾乎是個不行消除的要素。要獲得孔和機床主軸的的同心度，就要使珩磨棒很的伸進孔中而且保證不受任何徑向力，起浮夾具正是為此類情況規(guī)劃的，一起起浮夾具還補償工件裝置、珩磨棒等在水平軸向或在筆直空間內(nèi)的差錯。所以無論是國產(chǎn)機床仍是進口高精密數(shù)控機床，起浮夾具對孔的直線度和圓柱度的進步都是決定性的。

起浮夾具的特點

? 徑向振幅按捺在5μm以下；

? 出資少卻能進行比曾經(jīng)更的加工；

? 東西替換時刻減少，進步出產(chǎn)效率；

? 消除因切削抵抗發(fā)生的誤差；

? 按捺品質(zhì)不穩(wěn)定，減少不良品和修正工件；

? 糾正前工序的孔加工誤差。起浮夾具的使用

起浮夾具使用加工機械：鉆床、立式加工中心、珩磨機等。

使用東西：金剛石珩磨棒、鉸刀、絲錐、滾光刀等。

使用領(lǐng)域包括：轎車發(fā)動機、船只發(fā)動機以及液壓、衣療、動力、航空等各個領(lǐng)域的機械零部件制造中。