齒輪

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(diǎn)：

   （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。38CrMoAlA氮化鋼經(jīng)氮化處理后，比滲碳淬火的齒輪具有更高的耐磨性與耐腐蝕性，變形很小，可以不磨齒，多用來作為高速傳動中需要耐磨的齒輪材料。

   加工是機(jī)床從各個方面采用了專用技術(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)；鑄鐵容易鑄成復(fù)雜的形狀，容易切削，成本低，但其抗彎強(qiáng)度、耐沖擊和耐磨性能差。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(diǎn)。

齒輪加工的齒形和模數(shù)的關(guān)系

“模數(shù)”是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距t與圓周率π的比值(m＝t/π)，以毫米為單位。模數(shù)是模數(shù)制輪齒的一個基本參數(shù)。模數(shù)越大，輪齒越高也越厚，如果齒輪的齒數(shù)一定，則輪的徑向尺寸也越大。模數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)設(shè)計、制造和檢驗等要求制訂的。齒條分為斜齒齒條和直齒齒條兩種，分別和斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪兩種齒輪相互配合使用，齒條的齒廓為直線而不是漸開線，相當(dāng)于一個無窮大的圓柱齒輪一樣。對於具有非直齒的齒輪，模數(shù)有法向模數(shù)mn、端面模數(shù)ms與軸向模數(shù)mx的區(qū)別，它們都是以各自的齒距(法向齒距、端面齒距與軸向齒距)與圓周率的比值，也都以毫米為單位。

對於錐齒輪，模數(shù)有大端模數(shù)me、平均模數(shù)mm和小端模數(shù)m1之分。對於刀具，則有相應(yīng)的刀具模數(shù)mo等。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的應(yīng)用很廣。在公制的齒輪傳動、蝸桿傳動、同步齒形帶傳動和棘輪、齒輪聯(lián)軸器、花鍵等零件中，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)都是一項基本的參數(shù)。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)合注射成形塑料制品收縮的一般規(guī)律，對塑料齒輪注射模型腔修正規(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。它對上述零件的設(shè)計、制造、維修等都起著基本參數(shù)的作用(見圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動等)。

大型齒輪加工正火的應(yīng)用

大型齒輪加工廠家平時經(jīng)常遇到客戶問大型齒輪需要經(jīng)過什么熱處理工藝，正火處理是大型齒輪熱處理的一種，那么什么是正火處理呢？

正火是將大型齒輪鑄件加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后出爐在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火和退火的主要區(qū)別就是正火的冷卻速度較快，過冷度較大，因此正火后所獲得的組織比較細(xì)，強(qiáng)度和硬度比退火高一些。正火是成本較低和生產(chǎn)效率較高的熱處理工藝，在生產(chǎn)中優(yōu)先采用正火工藝，對于大型齒輪或大模數(shù)齒輪淬火時，可能有開裂的可能，所以采用正火處理可以細(xì)化大型齒輪鋼晶粒，提高組織的力學(xué)性能；同時正火處理改善大型齒輪鑄件的切削加工性；對于性能要求較高的大型齒輪，正火處理可消除由于熱加工造成的組織缺陷，使其具備良好的切削加工性，并減少大型齒輪在淬火時的變形與開裂，提高大型齒輪質(zhì)量。正火可消除過共析鋼中的二次滲碳體網(wǎng)，為球化退火作組織準(zhǔn)備。對回火脆性min感的齒輪材質(zhì)，回火時要油冷并且增加一次消除應(yīng)力的回火。

　　齒輪加工工藝流程？

　　鍛造制坯

　　熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來，楔橫軋技術(shù)在軸類加工上得到了 大范圍推廣。這項技術(shù)特別適合為比較復(fù)雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小， 而且生產(chǎn)。

　　正火

　　這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為終熱處理做組織準(zhǔn)備，以有效減少 熱處理變形。 所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi,一般的正火由于受人員、 設(shè)備和環(huán)境的影響比較大， 使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切 削加工和終熱處理，使得熱變形大而無規(guī)律，零件質(zhì)量無法控制。為此，采用等溫正火工藝。以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。實 踐證明，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

　　車削加工

　　為了滿足齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，使用機(jī)械夾緊不重磨車 刀，實現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又 保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。②載荷分布的均勻性要求齒輪工作時齒面接觸良好，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置，以保證載荷分布均勻。另外， 數(shù)控車床加工的率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性好。

　　滾齒插齒

　　加工齒部所用設(shè)備仍大量采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，雖然調(diào)整維護(hù)方便，但生產(chǎn)效率較低，若 完成較大產(chǎn)能多機(jī)同時生產(chǎn)。隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地 進(jìn)行，經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高90%以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃 磨時間，效益顯著。（1）平面齒輪傳動的類型：平面齒輪傳動是用于兩平行軸之間的傳動，常見的類型有直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和人字齒輪傳動等三種。

　　剃齒

　　徑向剃齒技術(shù)以其，設(shè)計齒形、齒向的修形要求易于實現(xiàn)等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于大批量汽 車齒輪生產(chǎn)中。

　　熱處理

　　汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學(xué)性能。對于熱后不再進(jìn)行磨齒加工的產(chǎn)品，穩(wěn)定 可靠的熱處理設(shè)備是必不可少的。

　　磨削加工

　　主要是對經(jīng)過熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進(jìn)行精加工，以提高尺寸精度和減小 形位公差。