齒輪磕碰毛刺的分析

柳州上汽汽車變速器有限公司 廣西柳州 545000

齒輪的動力傳遞主要是通過一對齒輪副間相互嚙合來實施動力的傳遞，齒輪副間的嚙合效果直接影響到動力的傳遞效率及齒輪副間的嚙合聲音，從而影響到人的主觀感受。齒輪副間的嚙合效果主要和齒輪副的主觀尺寸及齒輪副是否存在磕碰毛刺有關(guān)。本文主要通過淺談齒輪副的磕碰傷產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的改善措施來降低齒輪的磕碰傷，提高齒輪副的嚙合效果。

齒輪磕碰毛刺的分類與定義

影響齒輪副嚙合的磕碰毛刺從齒輪制造行業(yè)定義上主要分為兩大類：一類是磕碰引起的齒面凸起，主要是由于齒輪在流轉(zhuǎn)過程中，由于防護不當(dāng)而引起制齒后的零件與硬物間相互碰撞而產(chǎn)生的齒輪損傷，此類碰傷主要表現(xiàn)為碰傷大，易于發(fā)現(xiàn)，但難避免；另一類是齒輪本身制造過程中由于刀具問題或者工藝方法不當(dāng)引起的，此類俗稱為毛刺，毛刺產(chǎn)生的特點為批量大，難于發(fā)現(xiàn)。

1.齒輪副磕碰原因產(chǎn)生與改進

由于熱處理加工前，齒輪的硬度較低（一般只有160～201HV）齒形加工完后，如防護不當(dāng)就會增加已加工的零件與其他硬物發(fā)生碰撞產(chǎn)生損傷的概率，齒輪加工過程中造成磕碰的原因主要有以下幾個方面。

1）加工周轉(zhuǎn)過程零件與設(shè)備或其他硬物發(fā)生碰撞，主要集中在剃齒后，零件與設(shè)備磕碰，可以通過增加防護墊或者防護托架，避免零件直接與設(shè)備造成磕碰。

2）零件周轉(zhuǎn)盛具不合理，零件在放置盛具過程中或者零件在轉(zhuǎn)移的過程中，零件與零件間發(fā)生碰撞，可以通過優(yōu)化周轉(zhuǎn)盛具、增大盛具上零件與零件間的距離以及增加零件的穩(wěn)定性等方式來降低齒輪磕碰的概率。

3）熱處理加工是零件磕碰隱患最大的工序，通過跟蹤試驗，發(fā)現(xiàn)在熱處理加工工序引起齒軸磕碰的概率高達30%左右（見圖1），其中可以通過優(yōu)化熱處理工裝，固化裝料等方式進行優(yōu)化改進，避免大批量的磕碰產(chǎn)生。

4）可以通過調(diào)整齒輪加工的工藝流程，減少齒輪齒形加工后的流轉(zhuǎn)過程，有效地降低零件的磕碰概率。

2.齒輪毛刺的產(chǎn)生與改進

在齒輪加工過程中，除了由于零件的磕碰產(chǎn)生齒形變形外，同時在齒輪本身加工的過程也會有部分毛刺產(chǎn)生而影響到齒輪副的嚙合效果。以下三個方面為日常齒輪加工過程中最為常見的缺陷模式。

圖1 對兩種不同的零件過程跟蹤發(fā)現(xiàn)磕碰的概率

1）如齒輪的端面倒角與齒頂?shù)菇羌皾u開線倒棱的倒角不匹配，容易在三者交匯的地方產(chǎn)生尖銳交點突出而形成毛刺（見圖2），可以通過調(diào)整三者的尺寸配合，消除交點來避免此位置產(chǎn)出毛刺（見圖3）。

圖2 倒角交匯處成尖角

圖3 調(diào)整后避免尖角

2）漸開線倒棱加工不當(dāng)，零件加工后在倒棱位置產(chǎn)生凸起形成毛刺影響齒輪的嚙合（見圖4），可以通過控制倒棱加工的尺寸、控制倒棱刀具使用壽命防止倒棱刀具鈍化等方面提高漸開線倒棱加工的質(zhì)量，同時可以通過更改倒棱加工的方式來保證漸開線倒棱的質(zhì)量，提升齒輪副的嚙合效果。

圖4 倒棱質(zhì)量差也會產(chǎn)生毛刺

齒輪磕碰毛刺的檢查

為了防止大批量的磕碰毛刺流入下一道工序影響客戶使用，可以通過齒輪在出廠前100%與標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合檢查進行識別并返修。為了避免人員操作的錯誤，可以通過購買數(shù)顯雙嚙儀和專用的噪聲嚙合儀來對磕碰毛刺進行識別并返修。通過一系列措施，可以明顯降低齒輪的磕碰毛刺流出，提升裝配合格率（見圖5）。

圖5 某主機廠通過改善后的裝配合格率對比

結(jié)語

齒輪磕碰毛刺目前已成了影響齒輪副嚙合效果的主要因素之一，引起用戶的抱怨。文章通過從齒輪的磕碰毛刺的產(chǎn)生、對應(yīng)的改善措施、磕碰毛刺的防止流出等方面進行研究分析，從而降低齒輪的磕碰毛刺，提升產(chǎn)品的裝配合格率，降低用戶的抱怨。