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機械齒輪加工工藝探討


     齒輪是指輪緣上有齒能偶連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件,它在機械傳動以及整個機械領域中的應用極其廣泛。齒輪的歷史可以追溯到公元前400年,我國陜西出土的青銅器齒輪是至今為止發現的最早的齒輪;我國古代科技成就之的司南車(又稱指南車)便是以齒輪機構為核心的機械裝置;17世紀末,人們才開始研究能正確傳遞運動的齒輪形狀;18世紀,歐洲的工業革命帶動了齒輪傳動的應用與發展,先是擺線齒輪,這技術使得齒輪的平衡性得到了加強,然后是漸開線齒輪,至20世紀初,漸開線齒輪在傳動中的應用已占據了優勢地位。
齒輪的結構。齒輪的結構包括輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓等部分。
     齒輪的分類。按照不同的分類標準,齒輪可以分為不同的類型。常見的分類標準有齒形、齒輪外形、齒線形狀、齒輪所在的表面和制造方法等。
     齒輪的齒形有齒廓曲線、壓力角、齒高和變位等參數。根據這些參數的不同,可以將齒輪分為不同的類型。漸開線齒輪比較容易制造,因而在現代的齒輪使用中所占比例較大;擺線齒輪和圓弧齒輪由于制造困難,其實際應用范圍就小。小壓力角齒輪的承載能力??;大壓力角齒輪承載能力較高,但在傳遞轉矩相同的時候,軸承的負荷會增大,因此僅用于特殊情況。
變位齒輪的優點較多,已經廣泛應用于各類機械設備中。
      按齒輪的外形可以將其分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿渦輪等;按齒現外形又可將其分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪等;按其所在的表面又可分為外齒輪、內齒輪等;按制造方法可分為鑄造齒輪、切割齒輪、軋制齒輪、燒結齒輪等。
      1.漸開線齒輪加工工藝。漸開線齒輪加工方法有兩種,一種是仿形法,即用成型銑刀銑出齒輪的齒槽。另一種是范成法,也稱展示法,展示法又可分為滾齒機滾齒、銑床銑齒、插床插齒、冷打擊打齒、刨齒機刨齒、精密鑄齒、磨齒機磨齒、壓鑄機鑄齒、剃齒機剃齒等。本文,筆者主要介紹幾種常見的齒輪加工工藝。
       滾齒。滾齒,又叫滾切齒輪,是指用齒輪滾刀或蝸輪滾刀按展成法加工而成的齒輪??梢越齔菘醋鑫弈齪霞湎兜某萋鐘氤萏醯拇?。當滾齒旋轉一周時,相當于齒條在法向移動個刀齒,滾刀的連續傳動,猶如個無限長的齒條在連續移動。當滾刀與滾齒坯間嚴格按照齒輪與齒條的傳動比強制嚙合傳動時,滾刀刀齒在一系列位置上的包絡線就形成了弓箭的漸開線齒形。隨著滾刀的垂直進給,即可滾切出所需的漸開線齒廓。
      插齒。插齒,是指用插齒刀按展成法或成型法加工內外齒輪或齒條等的齒面而得到的齒輪。從插齒這一過程的工作原理上來分析,插齒刀相當于一對軸線互相平行的圓柱齒輪相嚙合,插齒刀實質上就是一個磨有前后角并具有切削刃的齒輪。
它固定在插齒機的主軸上,主軸有往復運動,并圍繞本身的軸線轉動,插齒刀在每一個工作行程中切去一定的金屬,在范成運動中將輪坯切成所需要的齒形。
      剃齒和磨齒。剃齒和磨齒這兩種齒輪的加工方式都屬于精加工的范圍。剃齒使用剃齒刀對齒輪或渦輪等的吃面進行精加工;磨齒是指用砂輪按展成法或成型法磨削齒輪或齒條等的齒面。剃齒在熱處理前進行,磨齒在熱處理后進行。剃齒以平行軸剃齒和對焦剃齒最為常見,此外,近幾年,徑向剃齒也開始逐漸發展起來。由于徑向剃齒制作徑向進給運動而省去了軸向或者對焦的進給,因此大大地提高了剃齒的效率。磨齒作為高精度齒輪的加工手段,具有重要的地位,但是與以前相比,磨削方式發生了很大的轉變,瑞士馬格公司的雙砂輪磨齒機的磨齒方式已經成為了歷史,取而代之的是蝸桿砂輪磨齒和成形磨齒技術其他齒輪加工工藝。除了上述的滾、插、剃、磨這四種主要的齒輪加工工藝外,還有倒棱、倒角、內齒套零件加工、小模數花鍵冷軋以及硬面加工等工藝。倒棱是指對鋼錠的棱邊輕輕鍛壓,以清楚棱角的一道加工工序。倒角是指把工件的棱角切削成一定的斜面。內齒套零件加工有兩方面要求,即加工間隔缺塊和倒錐齒。小模數花鍵冷軋工藝的加工方法分為內外兩方面,外花鍵主要有銑、滾、插、磨等工藝,內花鍵主要有插和拉等工藝,般模數小于2mm,齒形角大于25°的都能軋制。硬齒面加工則除了磨齒和硬齒面滾齒外,還有車齒、硬剃和珩齒。
        由于齒輪傳動的廣泛運用,使得齒輪的發展受到了人們的普遍關注,雖然我國的齒輪加工技術和工藝相對以前來說都有了很大的提升和進步,如筆者所在的齒輪廠加工的三裝零件1604.41.151(主動轂)及5125009(齒座),采用先鉆孔,后制齒及加工間隔缺塊的生產工藝,可以有效去除鉆孔的毛刺;SZ804.37.102齒槽窄,插齒后毛刺多,去除困難,增加車床去除齒槽毛刺工序,可以有效提高產品質量。但是與國外的相比,我國齒輪的加工工藝還有很多不足,相關人員要合理借鑒國外齒輪加工的新工藝,為我國齒輪加工事業的發展貢獻力量。
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