高精度齿轮对硬齿面齿轮,经磨削后的齿轮精度一般选6级精度。线速度特别高时选4-5级,对振动、噪音有特别要求时,目前可达3级精度。硬齿面齿轮模数增大后,或调质齿轮直径增大后,齿轮参数,如不提高齿轮精度,则模数,直径增大带来的强度的提高将被动负荷的增大所抵消。这点以前的国内调质齿轮传动装置在水泥、冶金行业中的使用发生失效的经验和教训可以证明提高齿轮加工精度的必要。齿轮直径增大后,热处理后由于工件容积效应,齿面从齿顶到齿根各部位硬度不均,硬度差达20HB。
为对齿轮制造质量严格控制,从德国引进齿面硬度检查仪,对大模数的大型齿轮用硝盐淬火,齿轮,提高工件的淬透性。轮齿是一个弹性体,工作受力后不可避免地要发生弯曲变形。虽然啮合结束后恢复原状,齿轮传动,但啮合时的变形会发生基节误差那样的影响,使下一对齿的齿顶和齿根发生干涉,能产生很大的冲击而引起啮合噪音。 表面渗碳淬火齿轮的许用K系数约为调质齿轮的4-5倍。
轮齿变形的影响,比调质齿轮大得多。为了避免啮合冲击,改善齿面润滑状态,降低啮合噪音,需对齿轮的齿顶和齿向进行修整。。挖根是对轮齿的齿根过渡曲面进行修整。经淬火和渗碳的硬齿面齿轮,在热处理后需要磨齿,为避免齿根部磨削和保持残余压应力的有利作用,齿根部不应磨削,为此在切制时可进行挖根。
此外,通过挖根可增大齿根过渡曲线的曲率半径,以减小齿根圆角处的应力集中。沿齿线方向微量修整齿面,使其偏离理论齿面。通过齿向修形可以改善载荷沿轮齿接触线的不均匀分布,提高齿轮承载能力。
齿向修形的方法主要有齿端修薄、螺旋角修整、鼓形修整和曲面修整等.齿端修薄是对轮齿的一端或两端在一小段齿宽上将齿厚向端部逐渐削薄它是简单的修形方法,但修整效果较差。螺旋角修整是微量改变齿向或螺旋角β的大小,使实际齿面位置偏离理论齿面位置。螺旋角修整比齿端修薄效果好,但由于改变的角度很小,因此不能在齿向各处都有显著效果。
齿形有多种形式,其中以渐开线齿形为常见。磨齿加工渐开线齿形常用的加工方法有两大类,即成形法和展成法。
1.铣齿
采用盘形模数铣刀或指状铣刀铣齿属于成形法加工,铣刀刀齿截面形状与齿轮齿间形状相对应。此种方法加工效率和加工精度均较低,仅适用于单件小批生产。
2.成形磨齿
也属于成形法加工,因砂轮不易修整,使用较少。
3.滚齿
属于展成法加工,其工作原理相当于一对螺旋齿轮啮合。齿轮滚刀的原型是一个螺旋角很大的螺旋齿轮,因齿数很少(通常齿数z = 1),牙齿很长,绕在轴上形成一个螺旋升角很小的蜗杆,再经过开槽和铲齿,便成为了具有切削刃和后角的滚刀。
4.剃齿
在大批量生产中剃齿是非淬硬齿面常用的精加工方法。其工作原理是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动,借助于两者之间的相对滑移,从齿面上剃下很细的切屑,以提高齿面的精度。剃齿还可形成鼓形齿,齿轮加工,用以改善齿面接触区位置。
现今我国使用的齿轮精度国家标准为GB/T10095.1-2008,其中齿轮齿部质量精度评定的多个项目可大致分为单个齿面的评定项目(齿廓偏差、螺旋线偏差)及对多个齿分析的评定项目(齿距累积偏差)。单个齿面评定的项目影响齿轮啮合时的接触情况;多个齿分析项目则影响齿轮的传动性能。
齿轮测量中心的大量应用,使修形齿轮评定项目这类微观的参数形象清楚地展现出来,并对数值进行评测。而对于有特殊要求的,如齿廓有K形、凸度和螺旋线有鼓度特定公差带的齿轮,也可以进行评估,使齿轮质量评估工作更清晰和直观。但是由于特殊修形齿轮刻意引入误差,原来单独通过误差大小评定齿轮加工质量的方式便不适用此类齿轮。
基准的选择
对于之论加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。带轴齿轮(轴轮)主要采用顶点孔定位;对于空心轴,则在中心内孔钻出后,用两端孔口的斜面定位;孔径大时则采用锥堵。顶点定位的精度高,且能作到基准重合和统一。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。
所以,为减少定位误差,提高齿轮加工精度,在加工时应满足以下要求:
1)、应选择基准重合、统一的定位方式;
2)、内孔定位时,配合间隙应近可能减少;
3)、定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来,以保证直度要求。
2、齿轮毛坯的加工
齿面:加工前的齿轮毛坯加工,在整个齿轮加工过程中占有很重要的低位,因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来,同时齿坯加工所占工时的比列较大,无论从提高生产率,还是从保证齿轮的加工质量,都必须重视齿轮毛坯的加工。
发展建议
1、调整齿轮产业结构,加速推进齿轮产业升级。提高行业集中度,形成一大批的大、中、小规模企业;通过自主知识产权产品设计开发,形成一批车辆传动系牵头企业,用牵头企业的配套能力整合齿轮行业市场,提升整体市场竞争力。
2、信息化与机电一体化相结合,中国齿轮行业呈现出设计信息化、装备智能化、流程自动化、管理现代化的发展趋势。产业化升级必然要求新的生产方式--精益生产、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造等广泛普及。中国齿轮企业正在从规模速度型转变为创新效益型,转入科学发展的新阶段。
3、加大创新力度和产品定位宣传力度,提升国际品牌市场竞争力。加大能力与资源的投入,实现专业化、网络化配套,形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的企业;通过技改,实现现代化齿轮制造企业转型。
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