齒輪軸斷裂原因及預(yù)防措施

祁帥

（中煤平朔工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 朔州 036006）

齒輪軸實(shí)質(zhì)上是指能夠推動(dòng)相關(guān)零件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)輸變動(dòng)的機(jī)械零件。其一般狀態(tài)為圓形齒輪狀，各段之間的直徑有多種規(guī)格。作為運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器零件和相關(guān)設(shè)備傳動(dòng)支撐的基礎(chǔ)零件，其運(yùn)用在當(dāng)代機(jī)械中極為普遍。齒輪軸的種類很多，而其具體使用狀態(tài)和模式也有著相對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，因此在齒輪軸材料選擇和加工方面都有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，以確保齒輪軸能夠更加有效使用。

1 目前齒輪軸加工使用中的問(wèn)題

根據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，國(guó)內(nèi)許多加工使用過(guò)程中的的齒輪軸在實(shí)際使用中會(huì)有很大的噪聲污染，而且實(shí)際使用過(guò)程中齒輪軸容易發(fā)生斷裂情況，這樣的噪聲污染會(huì)對(duì)相關(guān)工作人員產(chǎn)生一定的危害，而且齒輪軸的實(shí)際使用壽命從整體來(lái)看并不是都非常高，一些齒輪軸還容易發(fā)生斷裂的情況，齒輪軸的斷裂從相關(guān)程度上來(lái)說(shuō)也是對(duì)資源的一種浪費(fèi)。通過(guò)對(duì)齒輪軸加工使用過(guò)程中全面的檢查和分析，我們能發(fā)現(xiàn)其存在著許多問(wèn)題，比如在觀察之后發(fā)現(xiàn)齒輪軸有振紋現(xiàn)象；齒輪軸面相對(duì)來(lái)說(shuō)較為粗糙，產(chǎn)品加工不夠精細(xì)；材料選擇不夠合理等問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅會(huì)讓齒輪軸在使用過(guò)程中產(chǎn)生一定程度上的危害，還會(huì)使得齒輪軸使用效率和性價(jià)比低下，影響機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。

2 齒輪軸斷裂原因及預(yù)防措施

齒輪軸斷裂的主要原因是熱點(diǎn)矯直遺留的淬火斑點(diǎn)未進(jìn)行充分回火，以及齒輪軸心部出現(xiàn)淬火欠熱組織造成。我們?cè)诟倪M(jìn)齒輪軸加工上需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一定的改良，通過(guò)對(duì)齒輪軸材料選取，以及在相關(guān)制作材料選擇和相關(guān)技術(shù)上進(jìn)行不同方向的改良。比如選擇合適的夾具、滾齒、合理的切削液等方面來(lái)使得齒輪軸加工更為良好。利用這樣的方法進(jìn)行良好的齒輪軸生產(chǎn)加工，這樣能夠有效預(yù)防齒輪軸斷裂。

2.1 齒輪軸材料選擇

在普通傳統(tǒng)機(jī)械加工中，一旦材質(zhì)選擇不符合使用規(guī)格，則會(huì)出現(xiàn)后續(xù)的很多問(wèn)題，比如齒輪軸使用壽命短，出現(xiàn)齒輪軸斷裂情況。通常我們選取的齒輪軸材料應(yīng)當(dāng)是滿足優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的45鋼，合金鋼中一般選擇采用40Cr、20Cr、20CrMnTi等材料，利用這樣的材料來(lái)進(jìn)行加工會(huì)使得齒輪軸的使用效率變得更高一些，使用時(shí)限也相對(duì)較長(zhǎng)。

2.2 毛坯下料選取

齒輪軸的機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，每個(gè)階段的長(zhǎng)度值和具體數(shù)值差距也較大，為了能夠使得資源消耗和工作消耗相對(duì)降低，通常狀況下應(yīng)當(dāng)選擇鍛造毛坯。有些小齒輪的制作，可以進(jìn)行整體毛坯制作；選擇合適大小的模鍛件進(jìn)行中等形態(tài)的齒輪軸制作；而在大型程度上的齒輪軸制作上可以使用自由型鍛造。鍛造的毛坯應(yīng)當(dāng)盡量減少和避免出現(xiàn)缺陷問(wèn)題。

2.3 精車

精車一般是根據(jù)齒輪軸雙向尖孔來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)選擇。精車外圓。大量生產(chǎn)精車的時(shí)候我們?yōu)榱耸沟貌僮餍屎推焚|(zhì)有所提升，往往采用數(shù)控車削這一手段。利用這樣的手段可以很好的進(jìn)行效率和品質(zhì)提升。齒輪軸精車后的零件需要進(jìn)行實(shí)際考察和分析，根據(jù)情況進(jìn)行針對(duì)性處理，從而更好的為下一步做準(zhǔn)備，當(dāng)然，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)需要重新調(diào)質(zhì)的必要，則可以直接進(jìn)行下一步滾齒的步驟。

2.4 滾齒

（1）進(jìn)給量的選擇。精加工時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)齒輪軸有各種情況的軸面粗糙狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際粗糙狀態(tài)進(jìn)行一定的進(jìn)給量選擇。通常情況下采用最高的進(jìn)給量，這樣一般可以使得生產(chǎn)效率變得更為高效。在進(jìn)行粗加工的時(shí)候，由于機(jī)床、滾刀等系統(tǒng)的穩(wěn)定性和相關(guān)特性不足，會(huì)使得刀架發(fā)生震動(dòng)，這樣會(huì)使得進(jìn)給量提高被阻礙，所以需要時(shí)刻保持齒輪軸表面足夠光滑。

（2）切削量與切削速度的使用。通過(guò)夾具等各種材料能夠控制合適的切削量以及切削速度，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有效切削。相對(duì)來(lái)說(shuō)，精度和模數(shù)呈反向比模式的時(shí)候，同時(shí)也是采用硬度相對(duì)較高的齒輪時(shí)，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用快速切削速度以及小進(jìn)給量；在粗加工的時(shí)候應(yīng)當(dāng)使用慢速切削以及程度較高的進(jìn)給量；根據(jù)實(shí)際情況給與相對(duì)切削量與切削速度能夠很好的提高工作效率和品質(zhì)。

（3）合適的走刀頻次。齒輪中齒形加工表面一般也會(huì)產(chǎn)生不同程度的數(shù)值不等，即粗糙比值不等，根據(jù)其比值和實(shí)際粗糙分布進(jìn)行一定頻次的走刀，控制好次數(shù)是十分重要的。一般來(lái)說(shuō)，齒輪的所有加工次數(shù)小于等于三。一旦出現(xiàn)機(jī)床剛性不足等情況，則需要進(jìn)行粗走刀兩次，這兩次相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)有很大程度的走刀量不均衡，需要通過(guò)第三次精細(xì)加工來(lái)使得整個(gè)加工效率提高，提升齒輪軸的質(zhì)量。

2.5 切削液的選擇

每一種齒輪軸材料均有不同，切削液的選擇也就不同。一旦在切削液上沒(méi)有進(jìn)行正確選擇，則在齒輪軸后期使用中會(huì)由于前期沒(méi)有處理好產(chǎn)生斷裂情況。切削液一般都有著各自的特色，相對(duì)來(lái)說(shuō)，選取40鉻的齒輪軸進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇復(fù)合型切削液。

2.6 工藝改進(jìn)

為了有效預(yù)防齒輪軸斷裂，相關(guān)研究者提出，利用一定的工藝技術(shù)改進(jìn)可以使得齒輪軸斷裂情況有效減少，其中具體方法有淬火工藝、矯直及機(jī)加工工序，利用這樣的方法可以很好的預(yù)防齒輪軸斷裂。根據(jù)實(shí)際情況對(duì)不同粗糙程度以及不同直徑切口面的齒輪軸進(jìn)行研究分析，通過(guò)其具體使用方向和需要經(jīng)受的程度上對(duì)其進(jìn)行一定的淬火工藝，使得其能夠完全滿足使用規(guī)格和使用標(biāo)準(zhǔn)，從而有效預(yù)防齒輪軸斷裂。另外對(duì)一些齒輪軸進(jìn)行嚴(yán)格檢查以及仔細(xì)觀察，根據(jù)其使用要求和相關(guān)規(guī)格的檢驗(yàn)，對(duì)其粗糙程度面和相關(guān)材質(zhì)、大小程度進(jìn)行一定的矯直，防止出現(xiàn)齒輪軸斷裂情況。最后，利用上述加工工藝對(duì)齒輪軸整體進(jìn)行良好的改造，無(wú)論是從齒輪軸材料選擇還是精車、滾刀等等相關(guān)加工工藝上的需求程度，都應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行良好的選擇和使用，這樣才能有效預(yù)防齒輪軸斷裂，使得齒輪軸的使用壽命提高，增強(qiáng)機(jī)械的使用效率。

3 結(jié)語(yǔ)

齒輪軸斷裂的原因?qū)嵸|(zhì)上與很多因素有關(guān)，一些小失誤或者是沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)真的檢查和檢測(cè)，都可能會(huì)使得后期齒輪軸斷裂。而為了能夠使得齒輪軸不再斷裂，應(yīng)當(dāng)對(duì)齒輪軸進(jìn)行各種加工工藝和科學(xué)的處理手段，對(duì)齒輪軸斷裂進(jìn)行良好的預(yù)防，明確每一項(xiàng)加工技術(shù)和每一項(xiàng)生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)對(duì)這些生產(chǎn)過(guò)程和加工技術(shù)掌控，獲得相關(guān)技術(shù)的使用技能和知識(shí)，從而有效促進(jìn)齒輪軸的使用效率和提高齒輪軸的使用壽命。通過(guò)了解各項(xiàng)技術(shù)以及結(jié)合實(shí)際情況，利用效率最高的方法來(lái)對(duì)待齒輪軸，通過(guò)最佳加工方法和優(yōu)秀的工藝技術(shù)使得齒輪軸能夠達(dá)到最優(yōu)效果，從而確保齒輪軸質(zhì)量和品質(zhì)，增強(qiáng)齒輪軸使用壽命，有效防止齒輪軸斷裂情況，節(jié)省資源。