齒輪制造過(guò)程中加工工藝要求及應(yīng)用研究

摘 要：齒輪在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用，目前我國(guó)的齒輪制造工藝技術(shù)在生產(chǎn)制造過(guò)程、工藝方法、產(chǎn)品精度等方面都發(fā)生了不同程度的變化。本文系統(tǒng)地介紹了齒輪制造的加工工藝方法，找出存在的不足并探索解決辦法，最后對(duì)齒輪的加工應(yīng)用新動(dòng)向做了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：齒輪；加工工藝；工藝要求；應(yīng)用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.010

1 前言

盡管齒輪歷史由來(lái)已久，最早記錄是在三千多年前。由于齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)等一系列有點(diǎn)，所以它仍舊是目前人類(lèi)應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)裝置，是各類(lèi)機(jī)電產(chǎn)品的核心部件。近年來(lái)由于科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，很多學(xué)科涌現(xiàn)出大量的新方法、新技術(shù)，這些因素給齒輪的加工制造研究帶來(lái)了新的活力，使得新理論、新結(jié)構(gòu)、新工藝等都得到了發(fā)展和應(yīng)用，推進(jìn)了齒輪加工制造業(yè)的大力發(fā)展。

2 齒輪加工工藝概述

毛坯鍛造：廣泛使用的方法是鍛熱壓印，近幾年，生產(chǎn)機(jī)械軸開(kāi)始大規(guī)模使用橫軋技術(shù)，尤其在加工復(fù)雜的階梯軸類(lèi)工件上應(yīng)用普遍，應(yīng)用這種技術(shù)不僅能提高精度和加工效率，還能減少資源浪費(fèi)，節(jié)約成本。

正火：一般由于人工操作、設(shè)備誤差、環(huán)境影響等因素，使得工件冷卻速度難以控制，容易使組織結(jié)構(gòu)不均勻，最終導(dǎo)致金屬切削的熱處理。所以必須使用等溫正火來(lái)處理，此過(guò)程是通過(guò)齒輪切削硬度和熱處理加工后，達(dá)到合適的溫度來(lái)減少齒輪鋼材料的熱變形，實(shí)踐也證明此方法效果明顯。

車(chē)削加工：為滿(mǎn)足高精度加工的齒輪定位要求，齒坯加工現(xiàn)在均采用數(shù)控車(chē)床，而且為了滿(mǎn)足端面與內(nèi)控的垂直度要求，提高齒坯的精度，確保齒輪的加工質(zhì)量，要機(jī)械夾緊不反復(fù)磨車(chē)刀，同步完成孔徑、外徑和端面的加工。數(shù)控車(chē)床的加工高效率有助于設(shè)備數(shù)量的減少，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

滾、插齒：目前滾刀、插刀刃磨后采用再次涂層技術(shù)，非常明顯的提高了刀具的壽命，減少更換刀具的次數(shù)，保證加工的穩(wěn)定進(jìn)行，帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

剃齒：是齒輪精加工最常用的方法，因其高效、易于實(shí)現(xiàn)齒形和齒向要求的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于齒輪生產(chǎn)中。

熱處理：常見(jiàn)的有淬火熱處理、滲氮、滲碳等方法，經(jīng)過(guò)處理后表面硬度高，中心塑韌性強(qiáng)，能有效提高齒輪的耐磨性、抗疲勞、延長(zhǎng)壽命等。

磨削加工：主要是通過(guò)對(duì)齒輪的內(nèi)襯、外徑及斷面的精加工來(lái)提高裝配安裝的精度。

檢驗(yàn)：本過(guò)程非常重要，主要是在齒輪裝配前對(duì)齒部進(jìn)行的檢查清理過(guò)程，避免裝配后出現(xiàn)噪聲，此過(guò)程利用綜合檢查儀觀(guān)察嚙合偏差來(lái)完成。

3 目前齒輪加工工藝常見(jiàn)問(wèn)題及解決對(duì)策

（1）常見(jiàn)問(wèn)題。受到技術(shù)水平和人工操作等因素的影響，齒輪加工制造過(guò)程仍存在一些問(wèn)題。比如齒數(shù)不準(zhǔn)、齒形不對(duì)稱(chēng)等。造成齒數(shù)不準(zhǔn)的原因主要是滾刀選用不合適、毛坯尺寸誤差大等。造成齒形不對(duì)稱(chēng)的主要原因安裝滾刀時(shí)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)、螺旋角引起的誤差等。

（2）解決對(duì)策。針對(duì)齒數(shù)不準(zhǔn)的問(wèn)題，首先要合理選擇滾刀，保證滾刀的模數(shù)及壓力角相同，螺旋角相近，這樣才可以保證齒形誤差在允許范圍內(nèi)。如果齒形誤差已經(jīng)偏大，可以將滾刀的安裝角度微微調(diào)整一下，符合要求的規(guī)格參數(shù)即可。其次要注意齒輪毛坯尺寸的確定，毛坯加工在齒輪的制造中占有非常重要的地位，技術(shù)人員應(yīng)高度重視，最后還要注意附加運(yùn)動(dòng)方向的準(zhǔn)確性。

針對(duì)齒形不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題，要做到提高滾刀的安裝精度和提高滾刀刃磨質(zhì)量，建議采用具有高精度、低價(jià)格、易操作特點(diǎn)的滾刀刃磨床。此外要經(jīng)常對(duì)交換齒輪的安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況做全方位檢查，保證車(chē)床的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 齒輪加工應(yīng)用新動(dòng)向

現(xiàn)在齒輪加工行業(yè)對(duì)齒輪的制造精度，高效生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)等方面的要求越來(lái)越高，所以齒輪制造研究技術(shù)出現(xiàn)新的動(dòng)向：

（1）高效自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)大范圍應(yīng)用在齒輪加工業(yè)，利用數(shù)字化控制和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，可以讓設(shè)備自動(dòng)識(shí)別工件正確與否、刀具磨損情況等，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作、高效自動(dòng)化生產(chǎn)的目的。

（2）綠色環(huán)保生產(chǎn)。在切削時(shí)為延長(zhǎng)刀具的壽命，常常會(huì)使用切削液，但飛濺的切削液和形成的油霧會(huì)對(duì)環(huán)境和工作人員的身體造成傷害。為解決這種問(wèn)題，出現(xiàn)了高速干切技術(shù)，不僅大幅度提高了加工效率，也延長(zhǎng)了刀具的使用壽命，所以未來(lái)干切切齒技術(shù)將成為滾齒加工的發(fā)展趨勢(shì)。

（3）硬齒面加工技術(shù)。隨著砂輪材料的性能提高和磨齒機(jī)向自動(dòng)化發(fā)展程度越來(lái)越高，磨齒機(jī)的工作效率得到了大幅度提高，現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用在齒輪加工中，尤其是汽車(chē)齒輪的加工。此外目前國(guó)內(nèi)正在試用滾齒-熱處理-強(qiáng)力珩齒這種新工藝，相信不久之后也會(huì)得到普遍應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，齒輪的加工制造過(guò)程中包括了很多的環(huán)節(jié)，若想制造出較高精度的齒輪，就要做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作，嚴(yán)格執(zhí)行齒輪加工工藝流程。對(duì)于加工過(guò)程中存在的問(wèn)題要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并努力找到解決辦法。而且齒輪加工現(xiàn)在正逐漸朝著高效自動(dòng)化、全程數(shù)控化、信息智能化方向發(fā)展，相關(guān)工作者應(yīng)懂得抓住這一趨勢(shì)，大力促進(jìn)齒輪加工的發(fā)展及其應(yīng)用的廣泛推廣。

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作者簡(jiǎn)介：龍松華（1962-），男，江蘇揚(yáng)州人，工程師，研究方向：機(jī)械制造、金屬材料熱處理。