高精度齒輪的加工工藝

毛美琴

(南京興農(nóng)齒輪制造有限公司，江蘇 南京 211113)

1 齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要分析

齒輪整體結(jié)構(gòu)由主要由齒面、齒圓和輪齒構(gòu)成。依據(jù)不同的參數(shù)及用途和種類，齒輪還有更為細(xì)致的劃分標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)齒輪的齒型，可以將齒輪分為漸開(kāi)線、擺線、大小壓力角3種不同形式。其中，漸開(kāi)線式齒輪具有加工工藝容易、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在工程上的應(yīng)用最為廣泛。而擺線式齒輪的應(yīng)用范圍相較于漸開(kāi)線式齒輪則相對(duì)狹窄。其制造工藝仍然具有很大的發(fā)展空間和潛力。大小壓力角式齒輪根據(jù)其壓力角大小各自具有自身的特點(diǎn)。大壓力角在抗壓能力上更具優(yōu)勢(shì)，能維持設(shè)備自身的良好運(yùn)行。而小壓力角式齒輪則在抗壓力能力上稍遜一籌。依據(jù)齒輪的形狀還可以將齒輪分為錐形、直斜線、圓形3種齒輪。依據(jù)齒輪的表面形狀，可將齒輪分為內(nèi)、外部2種齒輪。

2 目前機(jī)械齒輪加工問(wèn)題分析

2.1 齒輪數(shù)量訛誤

齒輪外緣的齒輪數(shù)量被稱為齒輪數(shù)量，在機(jī)械齒輪制造過(guò)程中常有齒輪數(shù)量方面的訛誤問(wèn)題發(fā)生，直接對(duì)齒輪所應(yīng)用的設(shè)備的精密程度造成影響。機(jī)械設(shè)備的規(guī)模大小直接關(guān)系到齒輪數(shù)量的多少，一般情況下，齒輪數(shù)量與機(jī)械設(shè)備的規(guī)模成正比，設(shè)備軸承半徑越大，齒輪數(shù)量越多；反之亦然，設(shè)備軸承半徑越小，齒輪數(shù)量越少，因此科學(xué)合理地控制齒輪數(shù)量是非常有必要的。然而，就目前我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，齒輪數(shù)量訛誤現(xiàn)象依舊十分嚴(yán)重，相關(guān)技術(shù)亟需提高。造成齒輪數(shù)量訛誤現(xiàn)象的因素有很多，下面將逐一分析。一是滾刀設(shè)備的選擇不合適。不同類型的齒輪具有不同的工作特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中更加依賴于設(shè)備的材料和生產(chǎn)工藝水平。技術(shù)人員在生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)常依照自己的主觀判斷選擇滾刀設(shè)備，直接導(dǎo)致了齒輪數(shù)量產(chǎn)生偏差。二是沒(méi)有對(duì)設(shè)備的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格地分析和計(jì)算。前文已經(jīng)提及，齒輪的數(shù)量與設(shè)備的規(guī)模尺寸是嚴(yán)格匹配的。需要技術(shù)人員在測(cè)算設(shè)備尺寸時(shí)分毫不差，因?yàn)橐坏┌l(fā)生一點(diǎn)失誤，將直接關(guān)系到相關(guān)齒輪數(shù)量的計(jì)算過(guò)程，造成實(shí)際齒輪數(shù)量與機(jī)器設(shè)備要求的齒輪數(shù)量不一致的問(wèn)題。三是滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向不準(zhǔn)確。預(yù)判滾齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向與齒輪的具體數(shù)量也有著直接聯(lián)系，情節(jié)嚴(yán)重的情況下，會(huì)直接造成齒輪自身結(jié)構(gòu)的破壞。

2.2 齒輪兩側(cè)失衡

齒輪在正常運(yùn)行過(guò)程中需要保證齒輪兩側(cè)的平衡，然而，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程往往事與愿違，齒輪兩側(cè)失衡的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。通常情況下，造成這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)往往是如下2個(gè)原因：滾刀安裝效率低和螺旋角設(shè)定存在偏差。技術(shù)人員在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，通常先安裝滾刀設(shè)備再進(jìn)行相關(guān)方向與半徑的分析。而如果技術(shù)人員不能精確計(jì)算工作范圍，則會(huì)造成滾刀軸心位置不準(zhǔn)確，使得螺母的垂直度與設(shè)計(jì)值不符合，進(jìn)而影響到齒輪安裝過(guò)程中的平衡性。同樣的，螺母旋角設(shè)定不合理也會(huì)使得齒輪兩側(cè)不平衡。因此相關(guān)安裝人員如果不重視滾刀的運(yùn)行速度和螺旋角的精確角度，齒輪兩側(cè)的平衡就會(huì)達(dá)不到相應(yīng)的要求。

2.3 齒形出現(xiàn)誤差

許多機(jī)械制造企業(yè)在加工制作齒輪時(shí)常常忽略齒形的精確度，對(duì)于齒形的精度不夠重視，導(dǎo)致了齒輪成品不符合要求。在實(shí)際應(yīng)用中，漸開(kāi)線式齒輪是生產(chǎn)中的首選齒形，滿足高精度齒輪的要求。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，漸開(kāi)線式齒輪的齒形常出現(xiàn)誤差，不符合生產(chǎn)要求。而相關(guān)技術(shù)人員操作技術(shù)不成熟是產(chǎn)生齒輪出現(xiàn)誤差的主要原因。直線型滾刀流向會(huì)切出直線型齒輪，需要相關(guān)操作人員限制好齒輪流向；同時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備不穩(wěn)定也會(huì)造成齒輪形狀的誤差。

3 高精度機(jī)械齒輪加工工藝

3.1 漸開(kāi)線式加工工藝

漸開(kāi)線式齒輪制造是目前我國(guó)高精度齒輪加工生產(chǎn)普遍采用的制造方法，因此，相關(guān)制造業(yè)需要將重心移到漸開(kāi)線式齒輪加工工藝上來(lái)。加工漸開(kāi)線式齒輪有2種加工方法和3種加工工藝。加工方法為繪形法和展現(xiàn)法。繪形法，顧名思義就是按照加工前設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行操作。而展現(xiàn)法則需要借助銑床等設(shè)備進(jìn)行操作，充分展示齒輪加工制造的整體過(guò)程。在齒輪的3種加工工藝中，滾齒機(jī)制造的方法應(yīng)用最為廣泛。操作人員需要操作滾刀設(shè)備，依據(jù)整體機(jī)械的相關(guān)參數(shù)對(duì)滾輪形狀和齒輪數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)，對(duì)齒輪的情況進(jìn)行具體地分析。除此之外，還有插齒的加工工藝和剃齒與磨齒的加工工藝。利用插齒加工工藝時(shí)，技術(shù)人員需要對(duì)齒輪的形狀進(jìn)行預(yù)判。并將齒條和齒面調(diào)整到合適的角度。采用剃齒和磨齒的加工工藝時(shí)，技術(shù)人員則利用剃齒刀和砂輪加工齒輪。需要引起注意的是，不同的加工工藝對(duì)于熱處理的順序也有不同的要求。例如，在熱處理之前需要完成剃齒刀切削齒輪這一步驟，而利用砂輪進(jìn)行磨齒精加工需要在熱處理之后進(jìn)行。

3.2 熱前滾齒工藝

由于成本原因，較小模數(shù)工件用整體滾刀加工，材質(zhì)一般為帶涂層的高速鋼或者粉末冶金，頭數(shù)為1～3，在刀具使用竄刀完畢后，需要進(jìn)行修磨，并返回專業(yè)的廠家重新進(jìn)行涂層，整體硬質(zhì)合金的滾刀因?yàn)樾詢r(jià)比較低，使用較少；較大模數(shù)的齒輪由于滾刀體太大，其成本太高，一般都設(shè)計(jì)為鑲刀片滾刀，這樣的滾刀需要定期檢查每一個(gè)刀片的磨損程度，并將已磨損或崩刃的刀片換掉；對(duì)于特大模數(shù)齒輪(一般為M>22)，一般都用齒輪銑刀加工。

4 結(jié)束語(yǔ)

科技的發(fā)展在持續(xù)不斷地推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)力的提高，智能數(shù)字化信息系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工制造的過(guò)程中，極大地提高了生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。為了促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)整體、全面的發(fā)展，必須提高齒輪的精密程度。機(jī)械齒輪制造企業(yè)需要不斷地學(xué)習(xí)和改進(jìn)自身的生產(chǎn)技術(shù)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控好每一關(guān)，不定期地對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，以達(dá)到生產(chǎn)出合格的、高質(zhì)量的高精度齒輪這一最終目標(biāo)。