關于齒輪軸加工工藝方法的改進措施

楊克堅　陳昌昌　朱其純

【摘 要】隨著國內(nèi)經(jīng)濟水平的不斷提升，帶動一系列的基礎設施的建設，工程機械的需求也在不斷的增加，因此對于通用機械傳動中的重要零件之一的齒輪軸的質(zhì)量要求就非常的嚴格。本文對傳統(tǒng)齒輪軸加工過程中存在的問題進行分析，從而探討如何改進齒輪軸加工工藝。若有不當之處，望加以改正。

【關鍵詞】齒輪軸；加工工藝；問題；改進措施

齒輪軸指支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。它是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動零件，雖然我國是一個機械大國，但不是一個機械強國。特別是我國的一些小企業(yè)中還使用著過去落后的機械設備，阻礙了機械制造業(yè)的發(fā)展。對于齒輪軸的種類非常多，每一種類的齒輪軸又有著各自的特點，因此在齒輪軸的材料以及加工工藝方面有著嚴格的要求，從而確保齒輪軸的質(zhì)量。

1.傳統(tǒng)齒輪軸加工存在的問題

據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)大多加工出來的齒輪軸安裝使用過程中，產(chǎn)生很大的噪音污染，對操作人員來說造成一定程度的傷害，通過拆卸齒輪軸進行測量后，發(fā)現(xiàn)了一系列的問題：①觀察發(fā)現(xiàn)有振紋的現(xiàn)象。②齒輪軸面的粗糙度數(shù)值非常大，造成了噪音污染。③齒輪的加工精度不夠準確。

2.如何改進齒輪軸的加工工藝

對于改進齒輪軸加工工藝的方法主要是從齒輪軸的材料、選擇合適的毛坯下料、夾具、滾齒以及選擇合理的切削液這幾方面來綜合改進齒輪軸的加工工藝。

2.1齒輪軸的材料

對于一些傳統(tǒng)的機械加工中的齒輪軸的材料通常選擇優(yōu)質(zhì)的碳素結構鋼中的45鋼，合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等等。這些材料的質(zhì)地來說，是相對比較好的，使用壽命比較長的。

2.2選擇合適的毛坯下料

目前齒輪軸的機械強度比較高，各個階梯的直徑相差也比較大，為了減少材料消耗以及機械加工的勞動量，一般情況下，就選擇鍛造的毛坯。對于小齒輪軸也可以制作成整體的毛坯；模鍛件適合中中型的齒輪軸；自由鍛造適合大型的齒輪軸。鍛造的毛坯應該防止裂紋以及晶粒不均勻等鍛造缺陷。

2.3精車

對于齒輪軸的精車，通常以齒輪軸兩端的頂尖孔為標準，精車外圓。成批生產(chǎn)的齒輪軸精車時一般情況下為了提高工作效率以及確保加工的質(zhì)量，采用的是數(shù)控車削的方法。這樣一來，不僅可以提高加工的效率，而且能夠確?；∶娴募庸べ|(zhì)量。對齒輪軸精車后的零件可以根據(jù)實際需要，進行調(diào)質(zhì)處理，如果設計不需要調(diào)質(zhì)，就可以直接進入到滾齒的工序。

2.4滾齒

對于滾齒工藝的改進從以下幾方面來進行：

（1）合適的進給量。對于進給量的大小主要是由精加工時齒輪軸面的粗糙程度來決定的。一般情況下，為了確保較高的生產(chǎn)效率，采用最大的進給量。在進行粗加工的時，因為機床、工件以及滾刀系統(tǒng)的剛性不夠強，從而導致滾刀的刀架產(chǎn)生了振動，就限制了進給量的提高。因此，要保證齒輪軸的表面光滑。

（2）合適的切削用量和切削速度。切削用量和切削速度主要是由加工齒輪的模數(shù)、精度、夾具以及材料等因素來共同決定的。對于精度比較高，模數(shù)比較小并且材料相對硬的齒輪來說，應該采用高的切削速度以及小的進給量；在進行粗加工時，應該采用低的切削速度以及較大的進給量；對于大螺旋角和較大直徑的齒輪滾刀來說，應該降低切削速度和減小進給量。

（3）合適的走刀次數(shù)。齒輪軸的走刀次數(shù)是由齒輪中齒形的加工表面的粗糙程度來決定的。在多數(shù)情況下，一般對于齒輪的整個加工不超過三次。當出現(xiàn)機床的功率以及剛性不夠時，就需要采用兩次粗走刀，這兩次粗走刀時的走刀量是不均勻的，兩次走刀時分別取一個數(shù)值，等到兩次粗走刀完成后，再進行一次精加工，精加工時之采用滾刀的側刃方可進行切削，最后等到滾齒后，就是磨齒，對于磨齒，通常采用一次進給加工，這樣就提高了工作的效率，保證齒輪軸的質(zhì)量。

2.5夾具

一般情況下，夾具的安裝精確度關系到齒輪軸的精確度。在齒輪軸的滾齒加工過程中起著重要的作用。

（1）在滾齒機上裝夾齒輪軸。在安裝齒輪軸時檢查齒輪頂圓線與刀架垂直平行線之間的誤差通常采用千分表在九十度的方向上檢測；對于齒頂圓與基準軸頸的徑向跳動時采用千分表來檢查。

（2）在滾齒機上裝夾齒坯。首先在安裝夾齒坯之前應該把零件上的油漬以及臟東西清理干凈，為了確保工件裝夾的精確度，工件的基準面應該向下，與支撐面結合時，中間不得用紙或者銅皮來墊付；在壓緊齒坯裝夾時，應該使壓緊面通過支撐面，而不是懸掛在支撐面上，使用適當?shù)膲壕o力，避免壓緊時工件發(fā)生了變形的情況。

（3）合適的滾刀刀架。刀架的安裝角剛好等于滾刀的螺旋升角的時候只用加工直齒圓柱的齒輪。

2.6選擇合理的切削液

每一種齒輪軸材料不同，需要的切削液也就不同，切削液都有著各自的優(yōu)點，例如針對于40鉻的加工齒輪軸，應該采用復合型的切削液。它主要有以下幾種作用：①切削液可以及時的沖掉碎屑以及其他的臟東西，從而避免加工時的碎屑以及臟東西沒有得到及時的處理出現(xiàn)濺傷操作人員或者劃傷加工面的現(xiàn)象。②增大干凈切削液的流量可以使加工過的齒面變?yōu)楣饣瑴p少齒面的粗糙度，從而也減少了噪音。③齒輪軸滾齒的工程中，通過在切削去澆筑切削液，在切削液的作用下，滾刀能夠在一定的恒定溫度下工作，避免滾刀出現(xiàn)急冷急熱的現(xiàn)象，因為切削液具有潤滑以及冷卻的作用。這樣一來，就可以降低齒面的粗糙度以及延長滾刀的使用壽命。

2.7花鍵以及齒部的加工

花鍵的類型一般分為兩類，一類是漸開線花鍵，另一類是矩形花鍵，對于精度較高一般來說最好是磨鍵齒。漸開線的花鍵在機械工程類使用較為廣泛，壓力角通常為三十度。對于小批量加工時，可以依靠分度盤，通過銑床用片銑刀銑出；對于大批量加工時，應該以兩端中心為孔，采用花鍵專用的銑床來加工。

通常情況下，滾齒的齒輪一般都是7到9級的精度，①對于齒輪的精度為7級，當大批量的生產(chǎn)時，首先是滾齒，剃齒，高頻感應加熱淬火，最后是珩磨，按照這樣的順序來進行加工；當小批量生產(chǎn)時，首先是滾齒，高頻感應加熱淬火，最后是磨齒，按照這一順序進行加工。②當齒輪的精度為8級時，可以先進行滾齒加工，等到加工后最后進行珩齒的加工。③當齒輪的精度為9級時，進行滾齒或者是插齒都可以保證齒形的精確度，效率也比較高（滾齒的運動精度高于插齒的運動精度）

3.結束語

總而言之，對于齒輪軸的加工時，應該明確各個零件在產(chǎn)品中的位置以及作用，了解各項技術，結合實際情況，找出最佳的技術方法，以便在齒輪軸的加工工藝中使用最優(yōu)化的工藝措施，從而保證齒輪軸的加工質(zhì)量，延長齒輪軸的使用壽命，節(jié)省資源，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。 [科]

【參考文獻】

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