齒輪加工工藝過程分析

基準的選擇

對于之論加工基準的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同而有所差異。帶軸齒輪（軸輪）主要采用頂點孔定位；對于空心軸，則在中心內(nèi)孔鉆出后，用兩端孔口的斜面定位；孔徑大時則采用錐堵。展成法磨齒可以采用蝸桿砂輪磨削，也可以采用錐形砂輪或碟形砂輪磨削。頂點定位的精度高，且能作到基準重合和統(tǒng)一。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。

所以，為減少定位誤差，提高齒輪加工精度，在加工時應(yīng)滿足以下要求：

1）、應(yīng)選擇基準重合、統(tǒng)一的定位方式；

2）、內(nèi)孔定位時，配合間隙應(yīng)近可能減少；

3）、定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來，以保證直度要求。

2、齒輪毛坯的加工

齒面：加工前的齒輪毛坯加工，在整個齒輪加工過程中占有很重要的低位，因為齒面加工和檢測所用的基準必須在此階段加工出來，同時齒坯加工所占工時的比列較大，無論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加工。

發(fā)展建議

1、調(diào)整齒輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加速推進齒輪產(chǎn)業(yè)升級。提高行業(yè)集中度，形成一大批的大、中、小規(guī)模企業(yè);通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，形成一批車輛傳動系牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)市場，提升整體市場競爭力。

2、信息化與機電一體化相結(jié)合，中國齒輪行業(yè)呈現(xiàn)出設(shè)計信息化、裝備智能化、流程自動化、管理現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢。齒廓修形原理齒輪嚙合傳動過程中主、被動齒輪的基節(jié)處處相等，從理論上講，漸開線剛性齒輪是完全能夠?qū)崿F(xiàn)上述目標的。產(chǎn)業(yè)化升級必然要求新的生產(chǎn)方式--精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)化制造等廣泛普及。中國齒輪企業(yè)正在從規(guī)模速度型轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新效益型，轉(zhuǎn)入科學發(fā)展的新階段。

3、加大創(chuàng)新力度和產(chǎn)品定位宣傳力度，提升國際品牌市場競爭力。加大能力與資源的投入，實現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的企業(yè);通過技改，實現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。

磨齒加工的發(fā)法與修復焊接

近年來，利用具有流動性的壓力傳遞介質(zhì)，致使薄壁套產(chǎn)生彈性變形對工件進行定位夾緊的液壓脹套式夾具，在機加工及測量方面的應(yīng)用正在日益增多。磨齒對磨前齒輪誤差或熱處理變形有較強的修正能力，故多用于高精度的硬齒面齒輪、插齒刀和剃齒刀等的精加工，但生產(chǎn)率低，機床結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整困難，加工成本高。這是因為這種根據(jù)液體靜壓力傳遞原理設(shè)計的夾具具有結(jié)構(gòu)簡單，定心準確，夾緊濕度均勻，使用方便以及節(jié)省輔助時間等優(yōu)點。

一液脹夾具類型

磨齒加工夾頭結(jié)構(gòu)式夾具薄壁套內(nèi)表面對工件進行定位與夾緊，適用于或軟性金屬薄壁零件環(huán)的加工。

在對薄壁形軸套磨削時，常用的彈簧脹套式心軸往往由于自身誤差很大而滿足不了加工要求。而通過夾具薄壁套外表面對工件定位夾緊的心軸式液壓脹套卻可以達到很高的定心精度。

二運用案例

液脹夾具廣泛應(yīng)用在齒輪行業(yè)（磨齒、剃齒、插齒等齒輪加工及檢測）與刀具行業(yè)（滾刀、剃齒刀、銑刀等刀具加工及檢測）。

1.齒輪加工工藝流程

根據(jù)不同結(jié)構(gòu)要求，齒輪零件加工主要工藝流程采用的是鍛造制坯→正火→精車加工→插齒→倒尖角→滾齒→剃齒→（焊接）→熱處理→磨加工→對嚙修整。

熱后齒部一般不再加工，除了主減從齒或顧客要求磨齒的零件。

2.軸類工藝流程

輸入軸：鍛造制坯→正火→精車加工→搓齒→鉆孔→插齒→倒尖角→滾齒→剃齒→熱處理→磨加工→對嚙修整。

輸出軸：鍛造制坯→正火→精車加工→搓齒滾齒→剃齒→熱處理→磨加工→對嚙修整。

3.具體工藝流程

(1)鍛造制坯：熱模鍛是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。以前較廣泛采用的是熱鍛和冷擠壓的毛坯，近年來，楔橫軋技術(shù)在軸類加工上得到了大量推廣。這項技術(shù)特別適合為比較復雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小而且生產(chǎn)。

(2)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備，以有效地減少熱處理變形。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，直接影響機加工和終熱處理；使得熱變形大而無規(guī)律，零件質(zhì)量無法控制，對刀具的磨損也較大，尤其對搓齒這種受力大的工序更是明顯。在高參數(shù)齒輪裝置中，廣泛采用了“輪齒修形”技術(shù)，減少了由輪齒受載變形和制造誤差引起的嚙合沖擊，改善了齒面的潤滑狀態(tài)并獲得較為均勻的載荷分布，有效地提高了輪齒的嚙合性能和承載能力。為此，采用等溫正火工藝。實踐證明，采用這種等溫正火有效地改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

隨著工業(yè)發(fā)展水平不斷提高，定制的大批量生產(chǎn)齒輪很多都使用非標的模數(shù)，使其意義被弱化。

如果齒輪的齒數(shù)一定，模、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。對于刀具，則有相應(yīng)的刀具模數(shù)mo等。齒輪及齒輪副規(guī)定了12個精度等級，第1級的精度，第12級的精度。標準模數(shù)的應(yīng)用很廣。在公制的數(shù)越大則輪的徑向尺寸也越大。模數(shù)系列標準是根據(jù)設(shè)計、制造和檢驗等要求制訂的。對於具有非直齒的齒輪，模數(shù)有法向模數(shù)mn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，標準模數(shù)都是一項基本的參數(shù)。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)。

齒輪傳遞的功率和速度范圍很大瞬時傳動比恒定

齒輪傳動的基本特點：

1、齒輪傳遞的功率和速度范圍很大，功率可從很小到數(shù)十萬千瓦，圓周速度可從很小到每秒一百多米以上。齒輪尺寸可從小于1mm到大于10m。

2、齒輪傳動屬于嚙合傳動，齒輪齒廓為特定曲線，瞬時傳動比恒定，且傳動平穩(wěn)、可靠。

3、齒輪傳動，使用壽命長。

4、齒輪種類繁多，可以滿足各種傳動形式的需要。

5、齒輪的制造和安裝的精度要求較高。

齒輪齒輪損壞其基本情況相近，都是齒輪輪緣局部拆齒，少則幾齒，多則達十幾齒，齒面上有點狀壓痕。一般新裝一對齒輪由于制造和裝配等原因需要跑合一段時間，跑合情況從接觸線上很容易看出，我們注意到兩齒輪嚙合條件極差，看不出跑合線，甚至還不如初裝齒輪精度。螺旋角修整是微量改變齒向或螺旋角β的大小，使實際齒面位置偏離理論齒面位置。從局部拆齒原因上分析，因斜齒輪傳動為線接觸，受載不均勻，安裝誤差或軸彎曲變形過大等都能引起拆齒。受載不均勻是齒輪加工精度低造成的，齒輪6級精度且多家生產(chǎn)不可能都不合格。兩齒輪均為剛性軸，不存在彎曲。這兩條可以排除。因此只能從安裝上找原因。

從齒輪拆齒現(xiàn)場看到，齒輪基線附近完好，不存在疲勞破壞，通過彎曲強度校核，彎曲強度足夠。排除各種可能后，我們斷定拆齒是由于傳動過程中產(chǎn)生非正常因素造成齒輪受到?jīng)_擊負荷過大，振動造成的。適用于淬硬齒輪的精加工，其加工精度可達到4～6級，3級，齒面粗糙度值Ra為0。至于齒面上的坑狀壓痕，是由于拆齒后碎屑的壓痕，主要原因仍是拆齒。這樣拆齒原因就轉(zhuǎn)為研究沖擊負荷從哪來，不均勻負荷怎么產(chǎn)生的。我們研究發(fā)現(xiàn)減速箱高低速軸支撐均采用7000型圓柱推力軸承，另外我們注意到熱力方面的原因。首先看看減速箱與透平之間的聯(lián)接是用膜盤聯(lián)軸節(jié)聯(lián)在一起的。因活塞體磨損部位在活塞正上方，對軸向平衡沒有影響，故只對缸陷部位作去毛刺處理，主要是解決因高溫形成邊緣區(qū)域的變形，以恢復活塞體軸向的平衡。

目前，各國在齒輪傳動的供油量選擇方面存在許多觀點。經(jīng)驗值、經(jīng)驗計算公式和條件性計算公式等并行使用。銑齒采用盤形模數(shù)銑刀或指狀銑刀銑齒屬于成形法加工，銑刀刀齒截面形狀與齒輪齒間形狀相對應(yīng)。我們不難發(fā)現(xiàn)，不同供油觀點，對同一運轉(zhuǎn)工況的齒輪傳動所規(guī)定的供油量是不相同的。因而對齒輪傳動裝置的潤滑和冷卻效果的影響(例如：抗膠合能力，抗點蝕能力、振動、噪音和傳動效率等)也不相同。這其中有一種現(xiàn)象很值得我們深思，即在某種條件下(如低速小尺寸傳動)，各供油觀點所規(guī)定的供油量都十分接近，潤滑和冷卻效果也很好，一般都能從齒面?zhèn)鞒隹偘l(fā)熱量的90以上。也就是說，大多數(shù)供油觀點，都可以獲得滿意的潤滑和冷卻效果。

強力刮齒采用了滾插齒一體的切削方式

眾所周知，當前國內(nèi)外圓柱齒輪的加工工藝還是以切削加工為主，切齒工序仍是采用傳統(tǒng)的滾齒或插齒加工。碟形砂輪磨齒法的加工精度較高，其主要原因是砂輪工作棱邊很窄，磨削接觸面積小，磨削力和磨削熱也很小，機床具有砂輪自動修整與補償裝置，使砂輪能始終保持銳利和良好的工作精度，因而磨齒精度較高，可達4級，是各類磨齒機中磨齒精度的一種。近，美國Gleason-Pfauter公司開發(fā)出了一種全新的圓柱齒輪切齒方法——強力刮齒 (Power Skiving)及相應(yīng)的切齒機床。這種切齒方法雖然早在數(shù)十年前就在國內(nèi)外有所研究，但是限于當時的條件，這種切齒方法僅處在試驗階段，一直沒有能夠在生產(chǎn)中得到實際應(yīng)用。

磨齒加工分齒運動　即工件的旋轉(zhuǎn)運動，其運動的速度必須和滾刀的旋轉(zhuǎn)速度保持齒輪與齒條的嚙合關(guān)系。其運動關(guān)系由分齒掛輪的傳動比來實現(xiàn)。對于單線滾刀，當滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，齒坯需轉(zhuǎn)過一個齒的分度角度，即1/z轉(zhuǎn)（z為被加工齒輪的齒數(shù)）。

垂直進給運動　即滾刀沿工件軸線自上而下的垂直移動，這是保證切出整個齒寬所必須的運動，由進給掛輪的傳動比再通過與滾刀架相連接的絲桿螺母來實現(xiàn)。

在滾齒時，必須保持滾刀刀齒的運動方向與被切齒輪的齒向一致，然而由于滾刀刀齒排列在一條螺旋線上，刀齒的方向與滾刀軸線并不垂直。所以，必須把刀架扳轉(zhuǎn)一個角度使之與齒輪的齒向協(xié)調(diào)。研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進行輪齒修形，以改善齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。滾切直齒輪時，扳轉(zhuǎn)的角度就是滾刀的螺旋升角。滾切斜齒輪時，還要根據(jù)斜齒輪的螺旋方向，以及螺旋角的大小來決定扳轉(zhuǎn)角度的大小及扳轉(zhuǎn)方向。

齒輪滾刀是一種專用刀具，每把滾刀可以加工模數(shù)相同而齒數(shù)不等的各種大小不同的直齒或斜齒漸開線外圓柱齒輪。