空芯軸齒輪加工變形與防治措施的工藝研究

李玲

摘 要：由于雙分流減速器的空芯齒輪軸與其齒圈熱處理間存在形變的作用情況，從而降低了減速器的工作質(zhì)量。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，本文針對(duì)減速器核心部件——空心軸齒輪展開(kāi)工藝改進(jìn)的研究，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的分析，有效達(dá)到控制形變量的作用目的，以此為相關(guān)技術(shù)人員提供參考性建議。

關(guān)鍵詞：空芯軸齒輪；加工變形；防治措施；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.058

0 前言

由重工機(jī)械公司產(chǎn)出的水泥磨配套設(shè)施——中心驅(qū)動(dòng)雙分流減速器，由于在熱處理作用下，減速器空心輪軸與齒輪圈間存在變形的現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)影響到整個(gè)機(jī)體的工作質(zhì)量。本文通過(guò)從空芯軸齒輪工藝入手，采取放大預(yù)留收縮余量的方法，進(jìn)而防止變形余量等問(wèn)題的發(fā)生。

1 基礎(chǔ)加工工藝帶來(lái)的變形問(wèn)題

1.1 空芯齒輪軸的構(gòu)造

空芯軸齒輪的基本工藝沿用實(shí)芯滲碳淬火工藝流程：粗車(chē)→探傷→正火→半精車(chē)→滲碳→淬火→噴丸→滾輪→磨輪→鉆孔。

1.2 空芯齒輪軸在實(shí)芯下的滲碳淬火變形規(guī)律

對(duì)在實(shí)芯情況下生產(chǎn)出來(lái)的齒輪軸的滲碳淬火變形情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和測(cè)量，不難發(fā)現(xiàn)，其輪軸的變形、齒輪頂部的圓形直徑以及整個(gè)齒輪的寬度具有密切的關(guān)系，并且這樣的關(guān)系是相互關(guān)聯(lián)的。根據(jù)測(cè)量和分析，這樣的變形一般分為兩種情況。第一種變形情況表現(xiàn)：空心齒輪頂圓的直徑明顯縮小，但在同軸上的作用力使其軸上有明顯的脹縮現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為齒輪兩端外徑微膨脹，中間段落呈收縮態(tài)，齒輪寬度增大，腰凹現(xiàn)象明顯。第二種變形情況則是齒輪螺旋角度、模數(shù)的驟增，導(dǎo)致其滲碳層位加深，使得其變形量也隨之增大。

2 空芯齒輪在加工過(guò)程中變形數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及分析

在輪軸在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)空芯齒輪淬火前后法線(xiàn)尺寸、齒輪軸向進(jìn)行測(cè)量，其數(shù)據(jù)的變化情況如表1、2所示。

通過(guò)表1、2的數(shù)據(jù)變化可以看出，在滲碳工藝前后其法線(xiàn)尺寸增減不一，且其形變量變化也不大；在淬火工序前后，其法線(xiàn)尺寸有明顯的減小，且中部法線(xiàn)尺寸的減少量比兩側(cè)的法線(xiàn)尺寸的減少量更大；在淬火前后的齒輪軸向也發(fā)生了偏差，且基本上以螺旋角度增大的趨勢(shì)進(jìn)行改變。

再對(duì)齒輪軸在淬火前后的各部位冷卻速度、組織強(qiáng)度及硬度進(jìn)行比較和分析，可以發(fā)現(xiàn)在齒輪的上、中、下三個(gè)部位的熱量冷卻速率存在差異，齒輪表面、過(guò)渡區(qū)域以及中心區(qū)域的冷卻速率各不相同，并且其在組織變化上呈現(xiàn)出不等時(shí)的作用效應(yīng)，上述所說(shuō)的這些因素都是造成齒輪變形的主要原因。

從上述表中的數(shù)據(jù)可以得知，在實(shí)芯狀態(tài)下進(jìn)行空芯齒輪的加工，會(huì)導(dǎo)致其法線(xiàn)尺寸的縮小，并引起其齒向的偏差，會(huì)對(duì)后期的磨削工作帶來(lái)不便，也會(huì)直接造成磨削后尺寸不均勻現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也會(huì)造成齒輪兩側(cè)質(zhì)地薄弱，中間厚度分布不均的狀況，在后期使用的過(guò)程中，會(huì)容易在接觸交流電荷時(shí)引起齒輪圈的點(diǎn)蝕和脫落，大大降低其咬合度，同時(shí)也降低了其承載負(fù)荷和使用壽命。

3 空芯軸齒輪加工變形的防止措施

通過(guò)將空芯齒輪軸的實(shí)芯淬火改進(jìn)為空芯淬火，并在淬火前進(jìn)行開(kāi)孔，可以促使淬火前后的內(nèi)外冷卻、組織轉(zhuǎn)變以及形變程度在加工過(guò)程中保持一致，大大減少了空芯軸齒輪的形變程度，雖然在淬火前后會(huì)使其齒輪頂圓及法線(xiàn)的微增長(zhǎng)，但其仍存在足夠的加工余量，符合工藝要求。

在以上的分析基礎(chǔ)上，可以將其工藝流程進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模?/p>

粗車(chē)→探傷→調(diào)燙→半精車(chē)→倒角→滲碳→車(chē)中心孔導(dǎo)向孔→中部進(jìn)行通孔→淬火→噴丸→精車(chē)導(dǎo)向孔→深孔→磨削外圓→磨齒→鉆孔銷(xiāo)眼。

在不同介質(zhì)溫度下，空芯與實(shí)芯齒輪軸淬火的最大變形量均隨溫度的增大而增大，在相同的油溫下，空芯齒輪軸的變形量明顯小于實(shí)芯齒輪軸的變形量。且在淬火工藝之后的法線(xiàn)尺寸均比淬火前尺寸有所增大，但齒輪中部尺寸的縮小量較小，其形變也得到了明顯的改善。

4 總結(jié)

本文通過(guò)探討了空芯軸齒輪加工變形的影響因素，通過(guò)對(duì)加工工序的調(diào)整及更改，提出了對(duì)變形加工的整治措施，并對(duì)調(diào)整之后的齒輪性能進(jìn)行跟蹤測(cè)試，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與加工標(biāo)準(zhǔn)不符的現(xiàn)象。這充分顯示了對(duì)空芯齒輪加工工藝的改進(jìn)方法的可行性。不但提高了工件的加工精細(xì)度，也減少了工件在使用過(guò)程中的維修和調(diào)整的工作量。

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