《齿轮的加工工艺与质量控制》
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[摘 要]在现代的机械传动领域中,齿轮扮演着不可或缺的角色,无论是民用还是国防,无论是轻工业还是重工业机械,都离不开齿轮的应用.基于此,文章以齿轮加工为研究对象,首先介绍了齿轮加工的流程和特点,然后分析当前较为常用的齿轮加工工艺,最后具体讨论了齿轮加工工艺的质量控制,希望对我国齿轮生产水平的提升有所帮助.
[关键词]齿轮；加工工艺；质量控制
中图分类号：G31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0265-01
引言
近年来,随着我国机械制造行业的不断发展,对齿轮的需求量也不断增加,同时,对其质量也提出了更高的要求,齿轮加工行业面临着前所未有的机遇和挑战.但就目前而言,我国的齿轮加工工艺中还存在一定的问题,诸如齿数不准确、齿形不对称以及齿形误差等质量问题频频出现,成为阻碍我国机械制造行业发展的重要因素.
1齿轮加工工艺流程及特点
1.1齿轮加工工艺流程
一,粗加工.齿轮粗加工要选择好基准,基准的确定对以后各加工表面加工余量的分配、加工表面与非加工表面的相对位置有较大的影响.挖跟齿轮轮齿粗加工选择滚齿加工.确定滚齿分度圆齿厚时,要考虑磨齿时的碳层减薄量,一般磨齿余量单边不大于0.2mm；由于滚齿和磨齿不是采用同一加工基准,因此在滚齿时对轮齿齿形跳动量也要加以限制,避免磨齿时余量不一致.
二,热处理.经过粗加工后,齿轮轮体和轮齿部位还需要经过热处理后,其机械性能才能达到设计图要求.一般齿轮热处理过程包括渗碳、淬火、氰化、氮化等过程.需要注意的是,为确保齿轮加工精度,需要在热处理的过程中,采用余量保护法对其进行保护,具体来说,齿轮在完成粗加工后就可进行渗碳操作,而在淬火之前,则需要先去除保护余量.
三,齿形精加工.主要修正淬火过后对齿轮齿形引起的变形,降低表面的粗糙度,达到齿轮的精度要求.以修正后的基准面定位进行齿形精加工,有利于对齿形的精确定位,均匀分布余量,以达到精加工目的.
1.2齿轮加工工艺特点
一,定位基准要求高.在进行齿坯加工时,为确保齿轮加工精度,首先需要需要其端面与内孔的垂直度,并且留有余量,以便后续精加工工序的进行.
二,齿形精度要求高.为此,采用磨齿方案,但其生产效率低下,实际加工过程中,应当尽量缩小磨余量,提高磨齿效率.
2常用齿轮加工工艺
2.1滚齿机加工工艺
该工艺在应用时,首先需要技术人员根据齿轮加工要求,对滚轮外形、齿数进行调整,并且了解测滚齿的转动情况.当滚齿发生旋转,刀齿可以看成是一个固定的项,当滚齿连续转动,刀齿也发生移动,需要将刀齿看成是变化项.让滚齿与刀齿同时转动,分析其运动比率,然后根据齿轮设计对其进行调整.
2.2插齿加工工艺
在应用这一加工工艺时,技术人员需要对齿轮的形状进行判定,优化和调整齿轮的齿条和齿面.在插齒加工中,插齿刀承担着重要的工作职能,插齿刀能改变齿轮的外形,因此技术人员要对齿轮的运动轴线进行分析,当出现齿轮偏离运动轴线的情况时,齿轮的棱角就会被磨损,进而影响到齿轮精度.在固定的转动区间内,齿轮反复运动,其就会不断被插齿刀磨削,直到齿轮的外形已经满足机械制造的固定标准.
2.3剃齿和磨齿加工工艺
在应用这两种加工工艺时,技术人员需要应用剃齿刀和砂轮对齿轮进行加工.这两种加工工艺不同,应用的顺序也呈现出较大的差异性.一般来说,在热处理之前,应该采用剃齿刀对齿轮进行切削；在热处理之后,应该采用砂轮对齿轮进行磨齿精加工.
2.4其他加工工艺
上述加工工艺都属于渐开线齿轮加工技术,也是机械制造行业常用的齿轮加工方法,除了上述的加工工艺外,机械制造行业还可以采用其他的齿轮加工方法,如挤压、车齿等,并且这两种加工技术均需要用到专门的加工设备,其中齿轮成型挤压还可分为冷/热两种.
3优化齿轮加工质量控制的有效对策
3.1确定齿轮齿数
第一,合理选用滚刀.我们要选择模数、压力角相同,螺旋角相近,变位系数差异在0.1mm内,这样齿根差异才不会太大.如果相差很大,也可以通过微调滚刀的安装角度,以达到图纸上要求的根径.如果发现做出的齿轮齿顶变宽,根径变小,情况不严重时,也可以适当加大刀架角度,这样滚出的齿轮的齿顶就会变尖一点.根径变小.
第二,确认好工件毛坯尺寸.齿轮毛坯加工在整个齿轮加工过程中占据着十分重要的地位,无论是提高齿轮生产率角度,还是保证齿轮加工质量,都要求齿轮工件毛坯齿轮满足相关尺寸精度要求,举例来说,由于齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的,齿顶圆精度太低,必然使所测量出的齿厚值无法正确反映齿侧间隙的大小.
第三,附加运动方向要准确.目前,金属切削机床书籍及有关资料中,对滚切斜齿圆柱齿轮时工件附加运动方向的判定是：滚刀竖直移动工件螺旋线导程的过程中,当滚刀与齿轮螺旋线方向相同时,工件应多转一周,即工件附加运动方向与工件展成运动方向相同.反之,当滚刀与齿轮螺旋线方向相反时,工件应少转一周.
3.2确保齿形两侧相互对称
第一,保证滚刀的安装精度.滚刀精度直接关系到齿轮两侧的对称性.在具体应用时,首先要求滚刀安装误差不超过0.01mm；其次,在滚切齿轮时,需要确保各刀齿磨损均匀,若只有中间几个刀齿进行切削,必然会影响到滚刀使用寿命.当滚刀切削一定数量的齿轮后,用手动或机动方法沿滚刀轴线移动一个或几个齿距,也可提高滚刀寿命.
第二,提高滚刀刃磨质量.积极采用滚刀刃磨床,它具有精度高、低、操作方便等特点.采用高精度直线导轨、精密分度盘,保证了滚刀刃磨的精度.、
第三,检查交换齿轮的安装及运转状况.交换齿轮,简单来说就是可更换齿轮,主要用于改变滚齿机的切削速度或进给量,也可通过齿轮位置交换来使传动比变为倒数.
3.3避免齿形误差
第一,合理选用工件装夹.数控加工对夹具的要求较高,主要有两点,首先是其精度和刚度满足加工要求,其次是其定位基准的精确性要高.同时,在进行夹具选择时,需要尽量选择可调整夹具,组合夹具及其它适用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备时间.当在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单.装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间.
第二,充分考虑利用新工艺、新技术和新材料.当前阶段,我国齿轮毛坯制造业已基本实现了专业化生产,并且毛坯制造时用到的新工艺、新技术、和新材料等也越来越多,如冷轧、冷挤压、精锻、精铸、工程塑料和粉末冶金等应用日益广泛,这些方法可大大减少机械加工量,节约材料,有十分显著的经济效益.
第三,做好定位基准的选择.对于齿轮定位基准的选择常因齿轮的结构形状不同,而有所差异.带轴齿轮主要采用顶尖定位,孔径大时则采用锥堵.顶尖定位的精度高,且能做到基准统一.
结束语
总而言之,齿轮加工是一项十分复杂的工艺,其加工过程中的各道工序联系十分紧密,若想充分提高齿轮加工精度,就要充分把握齿轮各个加工环节的加工质量和精度,并且采取一定的措施,不断对其进行优化,以此来提高齿轮加工水平.
参考文献
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