齒輪

齒輪加工的四個(gè)階段介紹

　　一階段：齒坯初進(jìn)入機(jī)械加工的階

　　由于齒輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時(shí)采用的定位基準(zhǔn)(孔和端面)的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段的齒輪加工主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對(duì)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成?；谏鲜龌A(chǔ)，本文在UGNX平臺(tái)上開發(fā)出一套塑料齒輪注射模CAD系統(tǒng)，包括型腔設(shè)計(jì)、模架/標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。

　　二階段：齒形的加工

　　對(duì)于不需要淬火的齒輪，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)階段也就是齒輪加工的后階段，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來(lái)。對(duì)于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)階段中加工出能滿足齒形的后精加工所要求的齒形精度，所以這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意。大功率主軸系統(tǒng)使機(jī)床可運(yùn)用直徑和長(zhǎng)度均較大的砂輪進(jìn)行磨削，有利于增加砂輪壽命，也有利于操作者選擇優(yōu)的磨削參數(shù)來(lái)完成磨削加工。

　三階段：熱處理階段

　　在齒輪加工的這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。

　　四階段：齒形的精加工階段

　　這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過(guò)淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到終的精度要求。在齒輪加工的這個(gè)階段中，首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面(孔和端面)進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過(guò)的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。眾所周知，齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中常見的一種機(jī)械傳動(dòng)，是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。

六種齒輪加工的方法

齒形有多種形式，其中以漸開線齒形為常見。漸開線齒形常用的加工方法有兩大類，即成形法和展成法。

1.銑齒

      采用盤形模數(shù)銑刀或指狀銑刀銑齒屬于成形法加工，銑刀刀齒截面形狀與齒輪齒間形狀相對(duì)應(yīng)。此種方法加工效率和加工精度均較低，僅適用于單件小批生產(chǎn)。

2.成形磨齒

      也屬于成形法加工，因砂輪不易修整，使用較少。

3.滾齒

      屬于展成法加工，其工作原理相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合。齒輪滾刀的原型是一個(gè)螺旋角很大的螺旋齒輪，因齒數(shù)很少（通常齒數(shù)z = 1），牙齒很長(zhǎng)，繞在軸上形成一個(gè)螺旋升角很小的蝸桿，再經(jīng)過(guò)開槽和鏟齒，便成為了具有切削刃和后角的滾刀。

4.剃齒

      在大批量生產(chǎn)中剃齒是非淬硬齒面常用的精加工方法。其工作原理是利用剃齒刀與被加工齒輪作自由嚙合運(yùn)動(dòng)，借助于兩者之間的相對(duì)滑移，從齒面上剃下很細(xì)的切屑，以提高齒面的精度。剃齒還可形成鼓形齒，用以改善齒面接觸區(qū)位置。

5.插齒

      插齒是除滾齒以外常用的一種利用展成法的切齒工藝。插齒時(shí)，插齒刀與工件相當(dāng)于一對(duì)圓柱齒輪的嚙合。插齒刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是插齒的主運(yùn)動(dòng)，而插齒刀與工件按一定比例關(guān)系所作的圓周運(yùn)動(dòng)是插齒的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

6.展成法磨齒

      展成法磨齒的切削運(yùn)動(dòng)與滾齒相似，是一種齒形精加工方法，特別是對(duì)于淬硬齒輪，往往是的精加工方法。展成法磨齒可以采用蝸桿砂輪磨削，也可以采用錐形砂輪或碟形砂輪磨削。

    大齒輪的毛坯件主要是鍛件、棒料或鑄件，其中鍛件使用較多。對(duì)毛坯件首先進(jìn)行正火處理，改善其切削加工型，便于切削；然后進(jìn)行粗加工，按照大齒輪設(shè)計(jì)要求，先將毛坯加工成大致形狀，保留較多余量。再進(jìn)行半精加工，車、滾、插齒，使大齒輪基本成型；之后對(duì)大齒輪進(jìn)行熱處理，改善大齒輪的力學(xué)性能，按照使用要求和所用材料的不同，有調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻感應(yīng)加熱淬火等；雙斜齒輪（人字齒輪）是與反向的并排地裝在同一軸上的兩個(gè)斜齒輪等效。然后對(duì)齒輪進(jìn)行精加工，精修基準(zhǔn)、精加工齒形。

    1、正火：鍛造毛坯之后部分工廠會(huì)選擇正火，也有公司選擇退火，正火和退火的目的都是為了使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化，去除材料的內(nèi)應(yīng)力，但由于正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來(lái)代替退火。采用等溫正火使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。齒輪的制造材料和熱處理過(guò)程對(duì)齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。

    2、粗車加工：粗加工齒輪外圓，端面，可選擇普通車床和數(shù)控車床，由于粗車之后還有對(duì)工件進(jìn)行熱處理，所以一般會(huì)留有3-5毫米的余量，方便之后的精車加工到zhi定尺寸。

    3、精車加工：精加工齒輪外圓，端面，將尺寸加工到圖紙規(guī)定的尺寸要求，如后續(xù)還需要磨削，那么需留0.2-0.3毫米的余量，以方便磨削獲得更高的精度要求。

    4、調(diào)質(zhì)熱處理：由于大齒輪的工作條件不同，熱處理出來(lái)的表面硬度也不同，但大齒輪經(jīng)過(guò)淬火后的硬度一般都在HRC45以上，例如：汽車齒輪由于受力較大,受沖擊較頻繁的原因常采用20CrMnTi鋼作為齒輪材料，20CrMnTi鋼具有較高的力學(xué)性能，經(jīng)過(guò)淬火后表面硬度可達(dá)HRC58～62,心部硬度HRC30～45，以提高耐磨性和疲勞抗力。根據(jù)動(dòng)力的傳遞方向不同需要選擇不同種類的齒輪，所以請(qǐng)?jiān)诶斫饬她X輪的使用方法后再選擇適合其用途的齒輪。

    5、制齒：常采用插齒機(jī)或者滾齒機(jī)加工齒面，雖然調(diào)整維護(hù)方便，但如果大批量生產(chǎn)就會(huì)出現(xiàn)效率低的問(wèn)題，之后隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進(jìn)行，經(jīng)過(guò)涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高百分之九十以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時(shí)間，效益顯著。5按制造方法齒輪分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。

中國(guó)的齒輪消費(fèi)量十分巨大，每輛汽車有20余個(gè)大小不等的齒輪，齒輪多為齒輪鋼20CRMNTI制成，只有少量轎車傳動(dòng)齒輪是用不銹鋼制成，所以齒輪鋼是隨著汽車、輪船、工程機(jī)械等同步增長(zhǎng)。此外，中國(guó)的機(jī)電產(chǎn)品出口帶動(dòng)齒輪的需求，近年來(lái)，中國(guó)的機(jī)電產(chǎn)品出口每年遞增30%以上，齒輪的消費(fèi)量約有25%以上的增幅。特殊、專用齒輪傳動(dòng)對(duì)市場(chǎng)也很大，如非圓齒輪、粉末冶金齒輪、小模數(shù)齒輪等，對(duì)齒輪鋼的需求量同樣不小。由此來(lái)看，年內(nèi)由于終端有效需求的繼續(xù)釋放，支撐齒輪鋼市場(chǎng)平穩(wěn)運(yùn)行，價(jià)格較為堅(jiān)挺。通過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用，用戶不但可以快速有序的進(jìn)行塑料齒輪注射模設(shè)計(jì)，還能自動(dòng)獲得型腔修正結(jié)果，極大的提高了模具設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，縮短了模具設(shè)計(jì)周期。