硬齒面齒輪加工技術(shù)研究及應(yīng)用

摘 要：隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)中經(jīng)濟(jì)水平的進(jìn)步和發(fā)展，硬齒面齒輪的市場(chǎng)需求量也開(kāi)始逐漸加大，因此我國(guó)硬齒面齒輪的加工技術(shù)近年來(lái)也得到了相應(yīng)的發(fā)展和完善。同時(shí)根據(jù)相關(guān)的實(shí)踐表示，硬齒面齒輪加工的過(guò)程中采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，其精度能達(dá)到7級(jí)以上，不僅對(duì)材料做到了有效地節(jié)省，同時(shí)還減少了能耗的產(chǎn)生，大大地提升了整體的工作生產(chǎn)效率，取得的經(jīng)濟(jì)效果也比較明顯。為此，文章主要針對(duì)現(xiàn)代社會(huì)中硬齒面齒輪加工技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的研究，同時(shí)開(kāi)展了這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用分析，希望能對(duì)今后我國(guó)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展起到更有效的幫助作用[1]。

關(guān)鍵詞：硬齒面齒輪；加工技術(shù)；研究；精度

在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造過(guò)程中，齒輪是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性零件，通常被廣泛的應(yīng)用在各種類型的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。因此在一定程度上，齒輪制造水平的高低對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量能起到直接的影響作用，通過(guò)對(duì)加工技術(shù)進(jìn)行研究和分析，對(duì)整體工藝流程進(jìn)行優(yōu)化和完善，將有效地提高齒輪的加工精度和工作生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都對(duì)硬齒面齒輪的加工都進(jìn)行了大量的研究和分析，一直致力于全面提升硬齒面齒輪的加工程度，為此，文章就將對(duì)硬齒面齒輪加工技術(shù)進(jìn)行研究和分析，以期更好的提升這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用水平和產(chǎn)品的質(zhì)量[2]。

一般情況下，硬齒面齒輪加工制造工藝一般主要分成兩種：一是以齒輪、剃齒、熱處理為主，我們通常將其稱為剃齒工藝。另一種則是以滾齒、磨齒和熱處理為主，我們通常稱之為磨齒工藝。通過(guò)將兩種方式進(jìn)行對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)，磨齒工藝加工設(shè)備相對(duì)來(lái)講投入比較大，不僅是因?yàn)槟X的價(jià)格比較昂貴，同時(shí)也是因?yàn)槟X機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工藝相對(duì)比較復(fù)雜，生產(chǎn)的效率不理想，因此我們要對(duì)其預(yù)留出相應(yīng)的磨削余量以便磨齒磨削加工的時(shí)候進(jìn)行使用，這種方式加大了能源和材料的消耗，不建議使用在大批量、低成本同時(shí)對(duì)質(zhì)量要求較高的齒輪制造需求中。剃齒工藝具備加工過(guò)程靈活、生產(chǎn)效率高，同時(shí)機(jī)械化自動(dòng)程度高等優(yōu)勢(shì)，因此在在實(shí)際進(jìn)行加工的過(guò)程中我們也經(jīng)常對(duì)這項(xiàng)工藝進(jìn)行使用。但是在齒輪經(jīng)過(guò)熱處理以后淬火形成了硬齒面，因此將產(chǎn)生變形的情況，使得齒輪的整體精度大大地下降，通常會(huì)下降1到2級(jí)左右，另一方面，在剃齒的過(guò)程中也極易產(chǎn)生凹凸的想象。通過(guò)實(shí)際的應(yīng)用和時(shí)間證明，采用剃齒工藝的方法對(duì)高級(jí)齒輪進(jìn)行制造，關(guān)鍵在對(duì)熱處理問(wèn)題進(jìn)行解決，防止其精度降低情況的產(chǎn)生和出現(xiàn)，并且也要有效的將剃齒過(guò)程中產(chǎn)生凹凸齒形的難題進(jìn)行合理的解決，保證工藝制造業(yè)的有效發(fā)展和進(jìn)步[3]。

1 改進(jìn)熱處理工藝流程

通常情況下，硬齒面齒輪加工生產(chǎn)的工藝流程是齒胚——滾齒——剃齒刀凸形齒修形和抗熱變形修形——剃齒——滲碳、淬火、回穩(wěn)——檢驗(yàn)——成品。

解決熱處理變形和對(duì)精度進(jìn)行降低的時(shí)候，我們可以采用生產(chǎn)能力相對(duì)比較強(qiáng)、性能穩(wěn)定和質(zhì)量好、熱處理變形量相對(duì)較小的工藝流程進(jìn)行操作，這個(gè)工藝流程主要具備連續(xù)碳氮共滲的特點(diǎn)，工藝路線是：上料——脫脂、預(yù)氧化——加熱——碳氮共滲——降溫?cái)U(kuò)散——清洗——回火——降溫——卸料[4]。

整個(gè)流程的開(kāi)展過(guò)程中電氣控制部分氛圍程序控制環(huán)節(jié)、溫度控制環(huán)節(jié)、碳勢(shì)控制環(huán)節(jié)和計(jì)算機(jī)控制環(huán)節(jié)。整個(gè)程序控制環(huán)節(jié)控制整個(gè)流程的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了零件的清洗、加工等相關(guān)過(guò)程，可以對(duì)溫度、火勢(shì)等進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定和查詢，同時(shí)這種方式也能對(duì)工作狀態(tài)、記錄情況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)視，以這種方式對(duì)流程進(jìn)行有效地控制和處理。溫度控制系統(tǒng)中我們要對(duì)控制加熱爐、回火爐的溫度進(jìn)行有效地管理，滲碳爐在840攝氏度和930攝氏度控制溫差時(shí)要將溫差控制在上下不超過(guò)5攝氏度，回火爐的爐溫在200攝氏度的時(shí)候均勻性也是最好的。碳勢(shì)控制系統(tǒng)對(duì)加熱爐內(nèi)的碳勢(shì)要進(jìn)行相應(yīng)的控制和管理，一般情況下，碳勢(shì)的控制范圍內(nèi)通常掌握在≤±0.05%C，齒輪的表面滲碳層深度一般在0.6到1.8毫米，當(dāng)層深的波動(dòng)達(dá)到一定的范圍時(shí)，同一批材料或是同一工件的數(shù)值一般是：層深≤1毫米的時(shí)候，偏差在≤±0.1毫米；當(dāng)層的深度>1毫米的時(shí)候，偏差在≥±百分之十。因此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)以上系統(tǒng)中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，我們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的過(guò)程總，通過(guò)查詢整個(gè)流程中的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)整體設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)能夠進(jìn)行更有效的控制[5]。

這項(xiàng)工藝流程的開(kāi)展中的熱處理齒輪連續(xù)進(jìn)入了四個(gè)加熱室中的加熱爐區(qū)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行加熱和碳氮共滲，碳勢(shì)和溫度在控制的過(guò)程中將更加準(zhǔn)確，特別是無(wú)井式爐人為的操作誤差將得到十分有利的控制，零件在經(jīng)過(guò)熱處理質(zhì)量和批量的同一性將得到更有效的保證。

通過(guò)我們相關(guān)的實(shí)踐證明：通過(guò)這種工藝熱處理的齒輪齒面比較耐磨，不容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕的情況，因此相對(duì)其他方式來(lái)講平均的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，與井式變形量相對(duì)較少了20%到40%，這種方式共滲介質(zhì)甲烷和氮?dú)獾膬r(jià)格相對(duì)較低，原材量的成本能得到有效地控制，生產(chǎn)環(huán)境也將得到十分有效地改善。

2 合適的剃齒加工方式

剃齒作為齒形加工過(guò)程中的一道重要的工序，不僅能對(duì)齒形的誤差進(jìn)行修正，同時(shí)對(duì)齒距的誤差和齒向的誤差都能起到一定的修正作用，因此在經(jīng)過(guò)了剃齒加工的齒輪無(wú)周期性變化的傳動(dòng)誤差，傳動(dòng)中不易產(chǎn)生激振頻率，因此傳動(dòng)的噪聲相對(duì)比較溫和，甚至在一定程度上要比同等精度的磨齒還要完善，由于齒輪工作的平穩(wěn)性相對(duì)較強(qiáng)，因此精度也會(huì)相對(duì)比較準(zhǔn)確。

這種工藝方式將傳統(tǒng)的軸向剃齒法進(jìn)行了徹底的摒棄，而是采用徑向法對(duì)剃齒進(jìn)行加工。徑向剃齒法在進(jìn)行剃削工作的開(kāi)展過(guò)程中，徑向剃齒的齒形、齒向、修形都是在經(jīng)過(guò)了剃齒刀齒部修磨之后進(jìn)行完成的，因此這種方式比較容易對(duì)修形量進(jìn)行控制和掌握，剃齒刀和齒輪之間通過(guò)線做基本的接觸方式，剃齒的過(guò)程相對(duì)來(lái)講對(duì)比較穩(wěn)定，因此具有生產(chǎn)效率高、刀具耐用程度強(qiáng)、齒形精準(zhǔn)度高和加工表面粗糙程度相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)，由于強(qiáng)制性的齒向修正能力較好，因此在經(jīng)過(guò)修剃后零件的穩(wěn)定性會(huì)更強(qiáng)[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上是對(duì)硬齒面齒輪的加工技術(shù)和相關(guān)工藝方式的改進(jìn)措施，成功在7級(jí)以上硬齒面齒輪大批量生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。由于我們不需要對(duì)磨削的余量進(jìn)行保留，因此滲碳層可以相應(yīng)的減少，這樣不僅對(duì)滲碳的時(shí)間進(jìn)行了相應(yīng)的縮短，同時(shí)還大大的對(duì)工作效率進(jìn)行了提高，很大程度上節(jié)省了材料和能耗問(wèn)題。另一方面上，由于我們采用的方式是徑向法剃齒加工技術(shù)，因此對(duì)軸向剃齒法的走刀流程也進(jìn)行了節(jié)約，對(duì)生產(chǎn)效率還能達(dá)到進(jìn)一步的提升。通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，能為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)十分明顯的經(jīng)濟(jì)收益，因此我們應(yīng)該加強(qiáng)這項(xiàng)技術(shù)的使用和推廣，使其能有效的對(duì)我國(guó)整體的經(jīng)濟(jì)水平和相關(guān)產(chǎn)業(yè)效益進(jìn)行進(jìn)一步提升和發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：高宇（1983-），男，山西省神池縣人，2006年畢業(yè)于東北大學(xué)，工學(xué)學(xué)士。