機(jī)械齒輪加工工藝探討

洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)股份有限公司 齒輪廠 李校偉 王國(guó)強(qiáng) 路興飛

機(jī)械齒輪加工工藝探討

洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)股份有限公司 齒輪廠 李校偉 王國(guó)強(qiáng) 路興飛

一、齒輪及其發(fā)展

齒輪是指輪緣上有齒能偶連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件，它在機(jī)械傳動(dòng)以及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。齒輪的歷史可以追溯到公元前400年，我國(guó)陜西出土的青銅器齒輪是至今為止發(fā)現(xiàn)的最早的齒輪；我國(guó)古代科技成就之一的司南車(chē)（又稱指南車(chē)）便是以齒輪機(jī)構(gòu)為核心的機(jī)械裝置；17世紀(jì)末，人們才開(kāi)始研究能正確傳遞運(yùn)動(dòng)的齒輪形狀；18世紀(jì)，歐洲的工業(yè)革命帶動(dòng)了齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展，先是擺線齒輪，這一技術(shù)使得齒輪的平衡性得到了加強(qiáng)，然后是漸開(kāi)線齒輪，至20世紀(jì)初，漸開(kāi)線齒輪在傳動(dòng)中的應(yīng)用已占據(jù)了優(yōu)勢(shì)地位。

二、齒輪的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)

1.齒輪的結(jié)構(gòu)。齒輪的結(jié)構(gòu)包括輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓等部分。

2.齒輪的分類(lèi)。按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，齒輪可以分為不同的類(lèi)型。常見(jiàn)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)有齒形、齒輪外形、齒線形狀、齒輪所在的表面和制造方法等。

齒輪的齒形有齒廓曲線、壓力角、齒高和變位等參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)的不同，可以將齒輪分為不同的類(lèi)型。漸開(kāi)線齒輪比較容易制造，因而在現(xiàn)代的齒輪使用中所占比例較大；擺線齒輪和圓弧齒輪由于制造困難，其實(shí)際應(yīng)用范圍就小。小壓力角齒輪的承載能力??；大壓力角齒輪承載能力較高，但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的時(shí)候，軸承的負(fù)荷會(huì)增大，因此僅用于特殊情況。變位齒輪的優(yōu)點(diǎn)較多，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械設(shè)備中。

按齒輪的外形可以將其分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿渦輪等；按齒現(xiàn)外形又可將其分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪等；按其所在的表面又可分為外齒輪、內(nèi)齒輪等；按制造方法可分為鑄造齒輪、切割齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。

三、齒輪加工工藝

1.漸開(kāi)線齒輪加工工藝。漸開(kāi)線齒輪加工方法有兩種，一種是仿形法，即用成型銑刀銑出齒輪的齒槽。另一種是范成法，也稱展示法，展示法又可分為滾齒機(jī)滾齒、銑床銑齒、插床插齒、冷打擊打齒、刨齒機(jī)刨齒、精密鑄齒、磨齒機(jī)磨齒、壓鑄機(jī)鑄齒、剃齒機(jī)剃齒等。本文，筆者主要介紹幾種常見(jiàn)的齒輪加工工藝。

（1）滾齒。滾齒，又叫滾切齒輪，是指用齒輪滾刀或蝸輪滾刀按展成法加工而成的齒輪?？梢詫L齒看做無(wú)嚙合間隙的齒輪與齒條的傳動(dòng)。當(dāng)滾齒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，相當(dāng)于齒條在法向移動(dòng)一個(gè)刀齒，滾刀的連續(xù)傳動(dòng)，猶如一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的齒條在連續(xù)移動(dòng)。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格按照齒輪與齒條的傳動(dòng)比強(qiáng)制嚙合傳動(dòng)時(shí)，滾刀刀齒在一系列位置上的包絡(luò)線就形成了弓箭的漸開(kāi)線齒形。隨著滾刀的垂直進(jìn)給，即可滾切出所需的漸開(kāi)線齒廓。

（2）插齒。插齒，是指用插齒刀按展成法或成型法加工內(nèi)外齒輪或齒條等的齒面而得到的齒輪。從插齒這一過(guò)程的工作原理上來(lái)分析，插齒刀相當(dāng)于一對(duì)軸線互相平行的圓柱齒輪相嚙合，插齒刀實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)磨有前后角并具有切削刃的齒輪。它固定在插齒機(jī)的主軸上，主軸有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并圍繞本身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，插齒刀在每一個(gè)工作行程中切去一定的金屬，在范成運(yùn)動(dòng)中將輪坯切成所需要的齒形。

（3）剃齒和磨齒。剃齒和磨齒這兩種齒輪的加工方式都屬于精加工的范圍。剃齒使用剃齒刀對(duì)齒輪或渦輪等的吃面進(jìn)行精加工；磨齒是指用砂輪按展成法或成型法磨削齒輪或齒條等的齒面。 剃齒在熱處理前進(jìn)行，磨齒在熱處理后進(jìn)行。剃齒以平行軸剃齒和對(duì)焦剃齒最為常見(jiàn)，此外，近幾年，徑向剃齒也開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái)。由于徑向剃齒制作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而省去了軸向或者對(duì)焦的進(jìn)給，因此大大地提高了剃齒的效率。磨齒作為高精度齒輪的加工手段，具有重要的地位，但是與以前相比，磨削方式發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，瑞士馬格公司的雙砂輪磨齒機(jī)的磨齒方式已經(jīng)成為了歷史，取而代之的是蝸桿砂輪磨齒和成形磨齒技術(shù)

3.其他齒輪加工工藝。除了上述的滾、插、剃、磨這四種主要的齒輪加工工藝外，還有倒棱、倒角、內(nèi)齒套零件加工、小模數(shù)花鍵冷軋以及硬面加工等工藝。倒棱是指對(duì)鋼錠的棱邊輕輕鍛壓，以清楚棱角的一道加工工序。倒角是指把工件的棱角切削成一定的斜面。內(nèi)齒套零件加工有兩方面要求，即加工間隔缺塊和倒錐齒。小模數(shù)花鍵冷軋工藝的加工方法分為內(nèi)外兩方面，外花鍵主要有銑、滾、插、磨等工藝，內(nèi)花鍵主要有插和拉等工藝，一般模數(shù)小于2 mm，齒形角大于25°的都能軋制。硬齒面加工則除了磨齒和硬齒面滾齒外，還有車(chē)齒、硬剃和珩齒。

四、結(jié)論

由于齒輪傳動(dòng)的廣泛運(yùn)用，使得齒輪的發(fā)展受到了人們的普遍關(guān)注，雖然我國(guó)的齒輪加工技術(shù)和工藝相對(duì)以前來(lái)說(shuō)都有了很大的提升和進(jìn)步，如筆者所在的齒輪廠加工的三裝零件1604.41.151（主動(dòng)轂）及5125009（齒座），采用先鉆孔，后制齒及加工間隔缺塊的生產(chǎn)工藝，可以有效去除鉆孔的毛刺；SZ804.37.102齒槽窄，插齒后毛刺多，去除困難，增加車(chē)床去除齒槽毛刺工序，可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是與國(guó)外的相比，我國(guó)齒輪的加工工藝還有很多不足，相關(guān)人員要合理借鑒國(guó)外齒輪加工的新工藝，為我國(guó)齒輪加工事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。