光整在齒輪加工中的應用

馬侖 侯大勇 馬曉薇

摘 要：航空工業(yè)是一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要體現(xiàn)。我國是一個發(fā)展中國家，對于航空工業(yè)的發(fā)展尤為重視，其中，航空發(fā)動機是飛機的心臟，是飛機的動力之源，在航空工業(yè)的發(fā)展中有著舉足輕重的地位。在飛機零部件的制造過程中，光整加工對于零部件的使用性能以及零部件的可靠壽命等都有著十分重要的影響。文章將在分析光整加工對于飛機齒輪性能影響的基礎上針對如何對齒輪進行光整加工進行分析介紹。

關鍵詞：航空發(fā)動機；齒輪加工；光整加工

前言

航空發(fā)動機是飛機的心臟，其設計及加工質(zhì)量的好壞對于發(fā)動機的性能有著十分重要的影響。齒輪是一種在機械行業(yè)中應用量大且廣的基礎性零件，其表面質(zhì)量的好壞對于機械產(chǎn)品的性能有著直接的影響，齒輪表面的質(zhì)量和齒輪的修形對于齒輪的使用質(zhì)量的使用壽命都有著十分重要的影響，對加工后的齒面進行光整加工，是提高齒輪使用質(zhì)量的有效途徑，從而更好地為我國的航空工業(yè)發(fā)展添磚加瓦。

1 航空發(fā)動機整體齒輪光整加工現(xiàn)狀

齒輪是機械行業(yè)中應用較多的基礎性零件，其加工質(zhì)量的好壞對于機械性能有著十分重要的影響，其中齒輪的齒面質(zhì)量和齒輪修形對齒輪的使用性能有著十分重要的意義，為提高齒面質(zhì)量需要對齒面進行光整加工從而提高齒輪質(zhì)量。在我國航空發(fā)動機齒輪的光整加工仍然處于起步階段，與國外同行相比存在著較大的差距，其主要變現(xiàn)為：齒輪的加工精度較低、齒面的粗糙度較高，從而造成同型齒輪在使用時使用壽命較低、運動時所產(chǎn)生的噪音較高，齒輪的承載能力較弱?？傮w來說，在航空發(fā)動機齒輪的制造中，齒輪制造的質(zhì)量差距是多方面的，不但表現(xiàn)在精度上，齒輪表面質(zhì)量以及加工工藝等方面都有著一定的差距。

國內(nèi)外航空發(fā)動機整體齒輪表面光整加工現(xiàn)狀：航空發(fā)動機齒輪表面的光潔度會對齒輪的使用性能造成極大的影響，較高的齒輪表面粗糙度會使得齒輪的傳動能力以及使用壽命都有著一定程度的提高。同時通過對齒輪進行大量的測試與研究表明，航空發(fā)動齒輪主要依靠的是齒面的接觸來實現(xiàn)機械力的傳遞，在齒輪接觸的過程中，其齒輪表面都是粗糙的表面，其在進行齒面的接觸時都是依靠表面的輪廓尖峰之間先進行接觸的，或者是兩個齒面之間進行犬牙交錯，齒與齒之間相互嵌入，粗糙度較高的齒輪經(jīng)過一段時間后的使用，齒面經(jīng)過長時間的接觸將微觀表面所產(chǎn)生的微觀尖峰折斷、壓平，從而使得粗糙的齒面變得平滑，此時，齒輪的精度已經(jīng)發(fā)生較大的變化。因此，在完成對于齒輪的加工后對齒輪進行后續(xù)的光整加工來提高齒輪表面的光潔度是十分必要的。齒輪表面的質(zhì)量不但對精度會產(chǎn)生較大的影響，同時對于齒輪的使用壽命等也會產(chǎn)生重要的影響。剃齒是我國在齒輪光整加工中采用較多的一種精度加工方法，但是此種方法多適用于軟齒面齒輪的加工，且加工后齒面積屑瘤現(xiàn)象較為嚴重，從而使得加工后的齒面精度較低。磨齒加工根據(jù)加工原理的不同可以分為成形磨和展成磨齒，通過磨齒可以得到較高的加工精度，但是對于齒面質(zhì)量無法達到較高的要求。

2 光整加工技術的簡介

零件表面的加工質(zhì)量對于零件的使用性能、使用壽命等都有著極大的影響，在機械零部件的加工過程中，影響零部件加工質(zhì)量的影響因素很多，為此，需要使得加工完成的工件表面達到要求的加工質(zhì)量，除了選用較為合理的加工方法和工藝參數(shù)外，還可以對零件表面進行光整處理和去毛刺。

對零件表面進行加工的方法眾多，各種加工方法在得到所需要的尺寸和形狀的同時也在工件表面形成一定的表面質(zhì)量，現(xiàn)今使用的保證零件表面質(zhì)量的各種方法中，有些是主要改善零件表面的幾何特征，如減小零件表面的粗糙度和去除毛刺、劃痕等，而有些加工方法則主要是著重改善表面的幾何特征和力學性能。在航空發(fā)動機的加工過程中，對于表面處理的要求越來越高，需要在齒輪表面的光潔度上狠下功夫，提高發(fā)動機的加工質(zhì)量。

2.1 光整加工的技術含義

在進行零部件的加工過程中，不論是采用切削還是鍛造、沖壓、焊接等方式都會在零部件的表面留下各種加工的痕跡以及缺陷，如表面的凹凸不平、棱邊缺陷、毛刺等，以上這些都會對零部件的使用性能造成極大的影響。而零部件光整技術則主要是為了應對以加工對零件造成的不足，提高零部件的表面加工質(zhì)量為主要目的的加工技術。

2.2 光整加工技術的發(fā)展趨勢

隨著科技的進步以及加工精度的發(fā)展，現(xiàn)今的加工制造已經(jīng)向著精密和超精密、細微和超細微的方向發(fā)展，為提高加工零部件的加工質(zhì)量多采用以下方法對零部件表面進行光整處理：磁流體研磨、電解磨削、磁粒光整加工以及電化學機械光整加工等技術。同時隨著材料技術的發(fā)展，大量的新材料被應用于零部件的制造過程中，研究和發(fā)展新的復合加工技術是提高工件質(zhì)量的重要手段。從手工研磨、拋光發(fā)展到機械對零部件表面進行光整、非傳統(tǒng)光整加工到復合光整加工這一發(fā)展過程，光整加工技術正向著更為高效且良好的提高表面的加工質(zhì)量的方向前進，航空發(fā)動機中的齒輪在發(fā)動機中占據(jù)著重要的地位，為解決齒輪表面加工質(zhì)量所帶來的問題需要做好齒輪表面的光整加工，提高航空發(fā)動機的使用性能。

3 光整加工技術在航空發(fā)動機齒輪加工中的應用

通過對航空發(fā)動機齒輪進行光整加工，以達到提高齒輪表面的加工質(zhì)量，提高航空發(fā)動機齒輪的使用性能的目的?，F(xiàn)今在發(fā)達國家的航空發(fā)動機齒輪的光整加工中，多使用的是磨粒磨削的方法進行齒輪表面的光整加工，通過去除齒輪表面的毛刺以及光飾加工等。其中磨流根據(jù)形式的不同可以分為離心式和旋流式等，其中旋流式加工被主要應用于軸齒輪和尺寸較大的齒輪，對于離心式磨粒磨削的加工方式也多適用于大齒輪的加工，而不適用于小齒輪的光整加工。

磨粒加工技術是上世紀70年代在美國發(fā)起起來的技術，其使用的是一種具有粘性的、柔軟性以及切削性的離心式介質(zhì)在擠壓力的作用下形成一個半固態(tài)、可流動的擠壓狀態(tài)，使得離心式介質(zhì)往復流過工件表面，從而提高工件表面質(zhì)量的一種方法。現(xiàn)今，航空研究單位使用磨粒拋光技術較多，其主要應用于小孔以及航空發(fā)動機齒輪表面光整，提高工件的表面質(zhì)量，去除表面毛刺等?，F(xiàn)今在我國的一些航空、航天單位都通過引進離心式加工設備來對工件表面進行加工。

離心式光整加工設備主要是由夾具、床身以及導流、分流裝置等組成。其工作流程是磨粒流通過使用傳動系統(tǒng)經(jīng)過夾具上部的導流分流裝置進入到整體齒輪由葉片及夾具所形成的葉珊空腔內(nèi)，完成磨粒光整加工的磨粒流通過導流裝置回到儲料箱中，如此循環(huán)往復，如有需要可以加快物料的循環(huán)速度，提高工件表面的光整效果。

航空發(fā)動機齒輪的光整加工是機械加工的最后一道工序，在提高工件表面加工質(zhì)量的同時還需要提高其加工效率，確保發(fā)動機制制造能夠順利進行。

4 結(jié)束語

航空發(fā)動機對于飛機的性能有著非常重要的影響，其中齒輪是在航空發(fā)動機中應用較多的一種零部件，由于航空發(fā)動中使用的是高速、重載的齒輪，對于齒輪的使用性能和使用壽命有著較高的要求，通過對齒輪進行光整加工可以有效地提升其性能，通過對齒輪進行光整加工可以降低其表面的粗糙度，從而使得使用壽命和使用性能都有著較大的提升。文章對齒輪表面光整加工中所進行的研究進行了分析介紹。

參考文獻

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