齿轮的齿部加工质量直接影响到齿轮传动的有效性及齿轮自身寿命,然而齿部精度的评定一直受到诸多因素的影响。随着齿轮检测仪器的进步,检测数据越来越清晰地反映出齿部的微观情况,齿轮精度理论也从齿轮误差几何学理论、运动学理论一路发展到现今的动力学理论。齿轮误差动力学理论考虑到齿轮在传动过程中的弹性形变对齿廓进行修形,有意地引入误差,从而补偿齿轮承载后的弹性形变来获得动态性能。
由于齿轮设计时普遍引入齿轮修形,在此情况下沿用传统齿轮精度评定中的主要项目对齿轮加工情况进行评定,已经不能够真实反映齿轮质量,对齿轮精度的测量及评定都提出了新的要求。
为了使齿轮啮合接触位置居于齿面中部,齿轮设计中经常对齿轮螺旋线进行修形,即螺旋线两端缩进,中部鼓起,也就是常说的螺旋线有鼓形。对于有鼓形的齿轮,齿部精度评定项目中的螺旋线总偏差不能用来决定齿轮质量,而是需要设计者给出鼓形量的螺旋线在此范围内即为合格。
与齿廓的评定方式相同,对于有螺旋线修形的齿轮,螺旋线精度的评定也同样必须结合螺旋线形状偏差及倾斜偏差,即此三项皆合格则视为齿轮螺旋线精度合格。
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),螺旋锥齿轮,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,万江街道齿轮,以提高齿面的精度。剃齿还可形成鼓形齿,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。
冶金齿轮箱的种类与应用非常广泛,主要通过齿轮间的啮合与传动作用来实现加速、减速、改变传动方向、改变转动力矩或分配动力,以满足各种冶金设备动力传动的需求。冶金齿轮箱不仅用于各种主机设备,如棒线材、型材或板材的粗扎、精轧和立辊等主传动齿轮箱,而且也用于众多辅机设备传动系统,如飞剪、卷取机、穿孔机、纵切机以及输送滚道等。作为关键的冶金设备之一,修形齿轮冶金齿轮箱能否稳定可靠地运行关系到整条生产线能否正常工作,一旦其出现故障将导致严重后果。冶金齿轮箱通常处于重负载、冲击载荷、高或低转速、高温或高污染等苛刻运行环境,正是由于工作环境的特殊性及连续可靠的工作需求,冶金齿轮箱对配用的轴承提出了更为严格的要求。采用高性能的轴承,正确选择轴承选型、公差配合、初始游隙以及安装尺寸是确保齿轮箱连续可靠工作的前提条件
齿廓修形是相对于标准齿廓所进行的微量修整,齿轮设计,使其偏离理论齿廓。齿廓修形包括修缘、修根和挖根等。
①修缘:有意识的修削齿顶的齿形,当齿轮齿面受外力产生变形时,可以避免对与之啮合的齿轮产生干涉,减轻轮齿的冲击振动和噪声,减小动载荷,齿轮联轴器,改善齿面的润滑状态,减缓或防止胶合破坏;
②修根:其原理同修缘一样,是把齿根部位的齿形略作修整。但修根使齿根弯曲强度削弱。因此使用的情况较修缘少,采用磨削工艺修形时,有时为提高工效会以小齿轮修根代替配对大齿轮修缘;
③挖根: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。
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