機(jī)械齒輪加工工藝初探

崔亮

摘 要： 經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，機(jī)械制造企業(yè)迎來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇，尤其是隨著機(jī)械制造技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)機(jī)械齒輪加工工藝也提出了全新要求。只有在機(jī)械齒輪運(yùn)行完整與精準(zhǔn)的前提下，才能確保整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)的常態(tài)化運(yùn)行，可見其重要地位。但就現(xiàn)狀來(lái)講，機(jī)械齒輪加工還存在許多問題，一定程度地制約了機(jī)械制造行業(yè)的健康發(fā)展。對(duì)此，本文在簡(jiǎn)要闡述機(jī)械齒輪加工現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了其加工過(guò)程中存在的問題，并針對(duì)性地提出了相應(yīng)工藝的應(yīng)用要點(diǎn)，以期廣大業(yè)內(nèi)同仁提供一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械制造；齒輪加工；現(xiàn)實(shí)問題；應(yīng)用要點(diǎn)

21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，機(jī)械制造業(yè)也同樣迎來(lái)了屬于自己的春天。在機(jī)械制造實(shí)踐中，齒輪無(wú)疑扮演著至關(guān)重要的角色，它是決定整個(gè)機(jī)械共工程能否順利運(yùn)轉(zhuǎn)的根本所在，但就國(guó)內(nèi)齒輪加工現(xiàn)狀來(lái)講，工藝質(zhì)量尚無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)發(fā)展要求，一定程度地制約了機(jī)械制造行業(yè)的健康發(fā)展。因此加強(qiáng)機(jī)械齒輪加工工藝優(yōu)化對(duì)策的研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)價(jià)值。

1、機(jī)械齒輪基本介紹

在整個(gè)機(jī)械設(shè)備的構(gòu)成系統(tǒng)中，齒輪的功能作用十分突出，某種意義上講，機(jī)械齒輪決定著整個(gè)機(jī)械設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在國(guó)內(nèi)，機(jī)械齒輪的生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)有了較長(zhǎng)歷史，尤其是新世紀(jì)以來(lái)，隨著機(jī)械制造行業(yè)的崛起，齒輪工藝的研究與應(yīng)用也不斷深化，并在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)維度發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

就機(jī)械齒輪的機(jī)構(gòu)來(lái)講，主要分為輪齒、齒槽、齒面和齒圓四大構(gòu)件，而就齒輪類型來(lái)講，我們可依據(jù)具體的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的劃分，具體如下：

1.1齒輪齒形。以齒形的不同來(lái)劃分的話，齒輪主要分為漸開線齒輪、大壓力角齒輪、小壓力角齒輪和擺線齒輪等。其中的漸開線齒輪生產(chǎn)成本較低，有著非常廣泛的應(yīng)用范圍。而大壓力角齒輪有著較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可確保機(jī)械設(shè)備的持續(xù)化運(yùn)轉(zhuǎn)，因此也有著較為廣泛的應(yīng)用。但相比于這兩類齒輪，擺線齒輪因生產(chǎn)工藝要求較高，所以應(yīng)用范圍也相對(duì)有限，而小壓力角齒輪因抗壓性較弱，破損率較高，同樣限制了其廣泛應(yīng)用。

1.2齒輪外形。以齒輪不同外形進(jìn)行劃分的話，機(jī)械齒輪主要分為圓形齒輪、直線齒輪、錐形齒輪和斜線齒輪等。

1.3齒輪表面。以齒輪不同表面進(jìn)行劃分的話，機(jī)械齒輪主要分為外部齒輪和內(nèi)部齒輪兩種。

2、機(jī)械齒輪加工工藝中的主要問題

2.1數(shù)量訛誤

由上文可知，輪齒是機(jī)械齒輪的一大核心構(gòu)件，輪齒的數(shù)量，或者說(shuō)是齒輪的數(shù)量，與機(jī)械裝置的尺寸有著直接聯(lián)系，并與機(jī)械裝置軸承半徑呈正相關(guān)，軸承半徑越大，齒輪數(shù)量越多，反之亦然。所以在機(jī)械制造實(shí)踐中，一定要結(jié)合機(jī)械裝置軸承半徑大小，確保齒輪數(shù)量的正確性。但在現(xiàn)實(shí)中，機(jī)械制造過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生齒輪數(shù)量訛誤的問題，而造成這一問題的原因主要有三，包括：

第一，技術(shù)人員所選機(jī)械裝置滾刀不合理。不同類型的齒輪具有不同的功能，只有結(jié)合機(jī)械設(shè)備的材料性能，選擇相應(yīng)的齒輪，才能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。但在進(jìn)行齒輪滾刀選擇時(shí)，許多技術(shù)人員因自身失誤，造成齒輪數(shù)量也發(fā)生了訛誤。

第二，技術(shù)人員未能準(zhǔn)確計(jì)算軸承半徑大小。整體來(lái)講，機(jī)械齒輪主要是為

機(jī)械軸承來(lái)服務(wù)的，這就要求齒輪數(shù)量必須要與機(jī)械尺寸完全吻合，許多技術(shù)人員在對(duì)機(jī)械軸承半徑進(jìn)行測(cè)量計(jì)算時(shí)，因測(cè)量失誤造成所得數(shù)據(jù)偏誤，最終所制造的齒輪無(wú)法滿足機(jī)械裝置要求。

第三，技術(shù)人員未能正確判斷滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。在齒輪應(yīng)用過(guò)程中，滾齒機(jī)始終處于運(yùn)行狀態(tài)，若是方向判斷錯(cuò)誤，將會(huì)對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)帶來(lái)?yè)p壞，最終帶來(lái)數(shù)量訛誤問題。

2.2兩側(cè)不對(duì)稱

一般而言，齒輪兩側(cè)需要保持完全對(duì)稱，這樣才能確保齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的正常性，但在現(xiàn)實(shí)中許多技術(shù)人員因主客觀原因，造成齒輪兩側(cè)不對(duì)稱，最終影響了其功能性質(zhì)。一方面，技術(shù)人員滾刀安裝效率不高。在機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，必須要安裝滾刀，并對(duì)其半徑和運(yùn)動(dòng)方向做出精準(zhǔn)判斷，以確保切齒的精準(zhǔn)性。但許多技術(shù)人員在該環(huán)節(jié)，未能對(duì)滾刀半徑和運(yùn)動(dòng)方向作出科學(xué)計(jì)算，再加上滾刀擺放位置的偏差，很容易造成臺(tái)階和螺母垂直參數(shù)的偏誤，最終帶來(lái)了齒輪兩側(cè)失衡的問題。另一方面，技術(shù)人員對(duì)螺旋角的設(shè)定存在偏差。在應(yīng)用滾刀實(shí)踐中，螺旋角的齒輪齒數(shù)直接關(guān)乎滾刀頭數(shù)，所以必須要對(duì)螺旋角齒輪作精準(zhǔn)判定。但在實(shí)際中，許多技術(shù)人員根本不結(jié)合滾刀運(yùn)作速度來(lái)調(diào)整螺旋角，也沒有結(jié)合螺旋角角度合理調(diào)整對(duì)齒輪位置，最終造成齒輪兩側(cè)不對(duì)稱問題的發(fā)生。

2.3齒形誤差

在齒輪制造實(shí)踐中，漸開線式齒輪是最佳的加工狀態(tài)，但現(xiàn)實(shí)中總會(huì)出現(xiàn)齒形誤差的問題，而造成這一問題的原因無(wú)外乎亮點(diǎn)，一是技術(shù)人員對(duì)齒輪滾刀未作限制。齒輪滾刀的軸向決定著齒輪的外形，部分技術(shù)人員在制造實(shí)踐中，采用了直線流向的齒輪滾刀，最終造成齒輪外形也是直線，二是技術(shù)人員未能有效確保加工設(shè)備傳動(dòng)的穩(wěn)定性，而一旦齒輪生產(chǎn)發(fā)生了偏差，必然會(huì)造成齒輪外形的誤差。

3、機(jī)械齒輪加工工藝的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1漸開線式齒輪加工工藝的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1.1滾齒機(jī)的加工工藝。這種加工工藝在我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)中非常普遍，在應(yīng)用這一加工工藝時(shí)，技術(shù)人員需要應(yīng)用齒輪滾刀，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的參數(shù)調(diào)整滾輪的外形、齒數(shù)等，并分析齒輪的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)情況。當(dāng)滾齒發(fā)生旋轉(zhuǎn)，刀齒可以看成是一個(gè)固定的項(xiàng)，當(dāng)滾齒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀齒也發(fā)生移動(dòng)，需要將刀齒看成是變化項(xiàng)。當(dāng)二者發(fā)生同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，技術(shù)人員需要測(cè)量齒輪齒條的運(yùn)動(dòng)比率，并根據(jù)齒條的尺寸規(guī)模，進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)。滾刀刀齒在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)分散出不同的運(yùn)動(dòng)線路，不同的運(yùn)動(dòng)線路組合在一起，就形成了漸開線式的齒廓。

3.1.2插齒的加工工藝。在應(yīng)用這一加工工藝時(shí)，技術(shù)人員需要對(duì)齒輪的形狀進(jìn)行判定，優(yōu)化和調(diào)整齒輪的齒條和齒面。在插齒加工中，插齒刀承擔(dān)著重要的工作職能，插齒刀能改變齒輪的外形，因此技術(shù)人員要對(duì)齒輪的運(yùn)動(dòng)軸線進(jìn)行分析，如果齒輪偏離了運(yùn)動(dòng)軸線，應(yīng)該磨損齒輪的棱角。齒輪在固定的轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)間進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動(dòng)，插齒機(jī)會(huì)不斷磨削齒輪的外圍，直到齒輪的外形已經(jīng)滿足機(jī)械制造的固定標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3剃齒和磨齒的加工工藝。在應(yīng)用這兩種加工工藝時(shí)，技術(shù)人員需要應(yīng)用剃齒刀和砂輪對(duì)齒輪進(jìn)行加工。這兩種加工工藝不同，應(yīng)用的順序也呈現(xiàn)出較大的差異性。一般來(lái)說(shuō)，在熱處理之前，應(yīng)該采用剃齒刀對(duì)齒輪進(jìn)行切削。在熱處理之后，應(yīng)該采用砂輪對(duì)齒輪進(jìn)行磨齒精加工。

3.2其他工藝要點(diǎn)

在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的機(jī)械齒輪加工中，可以應(yīng)用其他加工工藝。除了上述的加工工藝外，機(jī)械制造行業(yè)還可以采用其他的齒輪加工方法，如擠壓、車齒等。以擠壓加工為例，在應(yīng)用這種技術(shù)時(shí)，需要專機(jī)對(duì)齒輪進(jìn)行成型擠壓。以車齒加工為例，在應(yīng)用這種加工技術(shù)時(shí)，需要專用車齒設(shè)備進(jìn)行。

新時(shí)代，隨著我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)水平的不斷提高，機(jī)械齒輪加工工藝水平隨之水漲船高，并開始出現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械齒輪加工在精準(zhǔn)度方面得到了有效提高。但同樣也面臨著許多問題，這就要求相關(guān)制造人員在明確齒輪加工重要性的基礎(chǔ)上，全面把握齒輪加工工藝的應(yīng)用要點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)存在的問題采取有效措施加以改進(jìn)，以進(jìn)一步推動(dòng)齒輪加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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