新工藝技術(shù)在齒輪加工中的應(yīng)用解析

鄧奕 宋光輝

摘要：隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，機(jī)械加工制造已經(jīng)越來(lái)越智能化、高效化，齒輪加工作為機(jī)械加工的一種，其加工的高效性也同樣成為了新的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)齒輪加工中也積極融入了很多新的工藝方法，如新涂層技術(shù)。近幾年，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈，客戶零件越來(lái)越大、產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，尤其是農(nóng)用機(jī)械的傳動(dòng)齒輪，由于受到政策扶持，設(shè)備市場(chǎng)巨大，面對(duì)市場(chǎng)，如何提高產(chǎn)能，提升加工效率成為當(dāng)前急需解決的問(wèn)題，因此一些新機(jī)床和刀具被普遍使用。

關(guān)鍵詞：新工藝技術(shù);機(jī)械齒輪;應(yīng)用

1 高效數(shù)控滾齒機(jī)在齒輪加工中的應(yīng)用

滾齒在齒輪加工中占有較高的比列，其對(duì)外圓柱齒輪的加工有著高效率的促進(jìn)作用，為進(jìn)一步提升產(chǎn)能，在齒輪加工時(shí)使用高速滾齒非常重要。滾齒機(jī)通過(guò)數(shù)控控制系統(tǒng)、閉環(huán)補(bǔ)償系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)等功能保證滾齒的高速穩(wěn)定性。而在機(jī)床整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證其能夠承受高速度切削力，避免產(chǎn)生爬行、震動(dòng)等現(xiàn)象，著重提高了其滾刀頭的驅(qū)動(dòng)功率和整體的剛性，加工精度最高可達(dá)GB/10095.1-2001的6-6-7級(jí)。以國(guó)內(nèi)某機(jī)床廠生產(chǎn)的數(shù)控滾齒機(jī)為例，通過(guò)電子齒輪箱，用展成法加工各種圓柱直齒、斜齒輪、雙聯(lián)齒等，其高效穩(wěn)定性極其適用于汽車、摩托車等行業(yè)的大批量齒輪加工。

此種滾齒機(jī)的優(yōu)勢(shì)是：（1）操作簡(jiǎn)單。此滾齒機(jī)是八軸四聯(lián)動(dòng)，沒(méi)有掛輪，進(jìn)入系統(tǒng)直接可以控制伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分齒運(yùn)動(dòng)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)軸向多次循環(huán)、徑向的變速，在數(shù)控面上輸入?yún)?shù)以后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行。（2）滾刀轉(zhuǎn)速范圍廣。這種機(jī)床主軸一般采用電主軸，滾刀轉(zhuǎn)速大，速度范圍一般可以達(dá)到150-3000r/min，這是普通的滾齒機(jī)根本達(dá)不到的。（3）提高工作效率，與傳統(tǒng)滾齒機(jī)不同，該設(shè)備還集成了倒棱去毛刺功能，實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾完成“粗滾倒棱一端面去毛刺一精滾”工的加工;（4）智能化程度高。數(shù)控滾齒機(jī)配有光柵尺，會(huì)根據(jù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)滾刀補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了滾刀的科學(xué)利用。其次，在加工時(shí)，能在操作界面觀察到滾刀的數(shù)據(jù)變化，還能夠看到主軸的溫度變化，可以更好的了解機(jī)床的狀態(tài)。而且現(xiàn)在的機(jī)床實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)，機(jī)器進(jìn)行加工時(shí)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)質(zhì)量和數(shù)量都有一個(gè)透明的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械施工的可視化管理。

2 數(shù)控成形磨齒機(jī)在齒輪加工中的應(yīng)用

齒輪前序加工多為刮削加工，其齒輪精度一般為8級(jí)。在對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理的時(shí)候，會(huì)因?yàn)槠渲睆胶湍?shù)大而極易發(fā)生變形，影響齒輪的精度。后序加工多為蝸桿磨齒，而隨著成形磨齒技術(shù)的越來(lái)越成熟，近年來(lái)成形磨齒機(jī)在很多領(lǐng)域逐步取代了展成磨齒機(jī)，尤其是大模數(shù)齒輪磨齒領(lǐng)域，幾乎全部采用成形磨齒，成形砂輪磨齒機(jī)是一種適用于冶金、礦山、機(jī)車、船舶、化工、發(fā)電設(shè)備、軍工、航空航天等重型機(jī)械傳動(dòng)中高精度齒輪精密加工機(jī)床。其加工原理為成形法磨削，即將砂輪軸截面截型修整為與齒輪齒槽相適應(yīng)的截面，進(jìn)行成型磨削加工。該機(jī)床動(dòng)作及操作簡(jiǎn)單，具有加工精度、效率、可靠性及穩(wěn)定性高，自動(dòng)化操作程度高、 適用性強(qiáng)、加工對(duì)象種類多、齒輪修形靈活等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的展成法相比，有著明顯的不可替代的優(yōu)勢(shì)。對(duì)提高齒輪的加工精度，降低機(jī)械施工過(guò)程中產(chǎn)生的噪音有了很大的促進(jìn)作用。

3 涂層技術(shù)在齒輪加工刀具中的應(yīng)用

在齒輪的加工過(guò)程中，若直接提高切削的速度往往會(huì)導(dǎo)致滾刀迅速磨損，而齒輪加工的刀具材料一般是傳統(tǒng)的高速鋼，并不耐磨。所以，涂層技術(shù)的使用就變得十分重要。近年來(lái)，隨著涂層技術(shù)發(fā)展飛速，使其在齒輪加工中的應(yīng)用逐步獲得業(yè)界認(rèn)可，使用此技術(shù)，能夠極大的減緩滾刀磨損，防止崩刃。通過(guò)使用涂層技術(shù)后，經(jīng)過(guò)超微TiN涂層處理的滾齒刀壽命比沒(méi)加涂層的提高了11%，且磨損量從0.3mm降到0.2mm，減少了每次修磨量，使修磨次數(shù)從原來(lái)的18次左右增加到25次左右，從而使齒輪加工單位的刀具成本大幅下降，TiN涂層滾刀壽命是無(wú)涂層的8-10倍，切削速度可提高30%，進(jìn)給提高10%。通過(guò)以上數(shù)據(jù)表明，涂層技術(shù)的應(yīng)用，極大的提高了加工效率、改善了加工精度、延長(zhǎng)了刀具壽命同時(shí)降低了加工成本。

常見(jiàn)涂層材料及其特點(diǎn)：

4 倒角滾刀的應(yīng)用

一直以來(lái)齒輪倒角的加工精度是困擾工程師們的難題，尤其是對(duì)于小模數(shù)的齒輪，后續(xù)需要剃齒或絎齒，倒角后的齒輪端面留有積屑瘤，造成后續(xù)的剃刀或絎磨輪的壽命降低。倒角滾刀的應(yīng)用，解決了齒輪倒角加工精度差效率低的難題，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng)了應(yīng)用滾削原理對(duì)齒輪倒角的先河。滾刀的加工精度最高可達(dá)IT6-7級(jí)，可取代原有的剃齒工藝，同時(shí)倒角加工效率比原工藝提高30%，而且省去了倒角機(jī)的投入，大大降低了生產(chǎn)成本和設(shè)備的投資。適用于汽車工業(yè)的小模數(shù)齒輪加工，又適用于風(fēng)電、建筑、起重機(jī)、軍工等行業(yè)大模數(shù)多齒數(shù)的齒輪。隨著對(duì)齒輪精度的要求不斷提高，倒角的質(zhì)量及效率要求將逐漸成為重要的問(wèn)題，倒角滾刀的應(yīng)用既可提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可大幅度提高生產(chǎn)效率，同時(shí)降低加工成本。

5 車銑復(fù)合中心在齒輪加工中的應(yīng)用

緊隨我國(guó)科技飛速發(fā)展的步伐，車銑復(fù)合中心結(jié)合了銑削技術(shù)及車削技術(shù)，在齒輪制齒上實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)了車削、銑齒兩道工序的完美結(jié)合，提高了切削的效率。在加工的過(guò)程中，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也明顯提高了不少，不僅節(jié)約了時(shí)間，減少原材料的使用，還加強(qiáng)了資源的使用率，增強(qiáng)工作質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，在當(dāng)前環(huán)境下，機(jī)械行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越大，為客戶提供質(zhì)量好、效率高的工藝設(shè)備和工藝方法十分必要。故此，新型高效的機(jī)械加工設(shè)備的使用就顯得尤為關(guān)鍵，機(jī)械制造業(yè)也在隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展不斷進(jìn)步，在其發(fā)展的過(guò)程中，機(jī)械齒輪更承擔(dān)著非常關(guān)鍵的職責(zé)。新興的工藝技術(shù)在齒輪機(jī)加工中的應(yīng)用，不僅減少了人工負(fù)擔(dān)，提高機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化，保障機(jī)械的持續(xù)運(yùn)作，更提高了工作效率，保證了工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁明春.高效切削在工程機(jī)械齒輪加工中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（26）.

（作者單位：沈陽(yáng)精力傳動(dòng)設(shè)備有限公司）