齿轮加工中存在的问题及对策研究

齿轮加工中存在的问题及对策研究

陈伟东,薛建忠

第一拖拉机股份有限公司齿轮传动公司，河南洛阳471039

【摘要】齿轮作为最主要的基础驱动单元,但近年来,由于科学技术的进展,尽管应用机械、液压传动装置技术不断提高,对齿轮的要求仍有增无减。无论从军事设备到民用机械设备,从重型设备到轻工业机械设备,齿轮传动在这里占有无可替代的主要位置。

【关键词】齿轮；加工；传动

引言

众所周知,大齿轮传动系统是近代机械上最常用的一类机械传动方式,是现代机械生产的最主要基本零件,是现代机械传动系统的最主要部分。利用它的反馈能力和改变力的方式,其加工效率的高低对整个设备的效能起直接作用。随着中国工业的持续发展,齿轮工业经过大量的高端装备使加工能力得到了很大的提高,并与国外先进技术水平已经比较接近。

一、齿轮加工中存在的问题

(一)齿形不对称较为突出

一个牙轮的加工制造过程通常是由以下几个环节所构成的。为得到满足高精度需要的牙轮,整个加工过程通常都是围绕着齿型制造环节进行的。但随着牙轮制造技术的迅猛发展,尤其是大数字信号、多传动系数牙轮的加工制造,往往紧急需要在滚齿上做到高速精确。同时由于滚刃的齿轮齿形设计错误,相对不齐时甚至堆成,滚刃在刀轴上的方位无法确认,甚至滚刃中心点相对于齿坯中心点可能偏离了某个方位,而啮合线的交点在齿坯中心点上而不在滚刃的中心点上,或刃口与啮合轴线的交点相对于节点与牙轮中心点的连线并不正确。但是在实际,尽管刀齿的中心和根部损耗都很小,刀齿的齿顶对重量分配的磨损却很不平衡,而齿顶圆角设计时的损耗也决定了刀的寿命。

(二)齿数出现错误

首先,滚刀选用设计有误。传统齿轮滚动,用作传统齿轮运动制造的主要生产设备,其工程设计和生产技术水平的好坏将影响传动齿轮准确度的好坏。而传统齿轮滚刀的滚齿不正确,将造成在剃齿加工过程中剃齿刀刀齿前后侧受力活动的不平衡,影响剃齿生产齿形误差和剃齿刀具使用寿命,同时还会大大降低机械运行效率。所以,在传统齿轮的滚齿加工中,就应该减少这些偏差。其次,毛坯尺寸不准确。由于传统的毛坯轮廓尺寸基础设计工作中忽视了加工过程的偏差,并系统地把零件图中各尺度指标都当成了毛坯轮廓的尺度指标,造成了毛坯尺寸在后续加工过程中的剩余功率偏差加大而耗费大量材料。其三,在滚切斜齿轮时,附加力运动方向不对。当用滚齿机生产斜齿轮时,对附加力运动方向的判断更为艰难,再加上铣削方法、工件螺旋角度和滚刀螺旋角度等各种因素的改变,更大了判断的难度。

(三)齿形有误差

因为齿轮对滚刃的制造刃磨偏差和滚刃的装配偏差等因素引起的,所以在滚刃的每一转中都会反映在齿表面。齿轮的径向偏差齿轮径向偏差是指在滚齿时,因为齿坯的实际旋转中央与其基准孔中央并不重合,使所切齿轮的轮牙形成了径向偏移,所造成的周节累积公差。由于驱动齿轮的小齿面脱离了正常的渐开线方向,使齿轮机构与传动系统中的瞬时驱动齿轮比不平衡,影响了传动齿轮的工作平稳性。常用的齿型偏差原因有不对称、齿形角偏差(齿顶变肥或变厚)、形成的周期偏差等。

(四)齿形中凹问题

汽车齿轮多使用剃齿作齿部最后精机械加工的手法,而在实践工序中也往往会出现剃齿中内凹现象,即在剃后齿轮齿形的中央部位出现了凹陷量,此类现象在少齿数直牙轮上体现得尤为明显。变速箱中,百分之九十以上的齿轮精加工都使用了滚齿-剃齿法。剃齿是一项有效的传统齿轮精加工制程,重点是进行滚齿机械加工或插齿之后未淬硬的有外啮合力直齿轮、斜齿圆柱齿轮,以及无法进行磨齿加工工艺的台肩轮的精细加工。

二、齿轮生产过程出现问题的处理方法

(一)齿形要对称

首先,努力提高滚刃准确度。在滚刃使用过程中,要将其放置在滚齿机中心轴,然后使用千分表,精确地检测滚刃二端凸台的径向圆跳动,不得大于0.005mm。同时在此过程中,要适度窜位。在滚刀滚切齿轮的过程中,仅由中间刀齿切割刀具,因而这些中间刀齿更易出现较大损坏。为保持刀齿磨损的均衡,要适度拉长滚刃的耐久度,在滚刃磨削了一定量汽车齿轮数以后,采取手工或机械的方式,沿着滚刃主轴方向。另外,为了保证对磨削砂轮修整设备的自主性,同时增加了对刀具装置的自主性,也可以提高尺寸的灵活性,从而更有效的提升了刃磨滚刀的质量。

(二)齿数不能出现失误

为更好地确定汽车齿轮的齿数,要求加工人采用下列措施:

1.正确选用滚刃。生产技术人员应保证数字信号和压力角的保持一致,钉状角接近,变位系数误差不能大于0.1mm,防止齿根产生很大偏差。如果二者的偏差很大,生产技术人员应改变滚刃的方式和高度,进一步符合图纸规定。如果设计人员看到牙轮齿顶宽度变大,根径过小,则问题就不会更明显,因此应加大剑柄高度以。于规范工件的毛坯质量尺寸。

2.附加的运动方向也必须正确。在金属切削工具说明书和有关材料中都明确显示,针对滚切斜齿或圆柱齿轮,其附加运动的确定原则为:在滚刀竖直运动过程中,若滚刀和齿轮的螺旋线走向相同,则刀具就需要加大运转周数,刀具的附加运动方向与其自身的发展成运动方向保持一致。相反的,若滚刀与齿轮螺旋线走向不相同,刀具就应该减少运转周。这样,附加运动就是对齿轮螺旋线运动。

3.确定好基准面。如果在毛坯表面上没有了已机械加工面,首先应选用面积较大的已不机械加工面作为划线基础,因该基础只有一个,所以当下一个划线后,就应该用已机械加工面作划线基础。各种铸锻毛坯尺寸件,出于各种因素,在大小、外形和位置方面会出现相应的偏差和缺口。如果偏差较小,可采用寻正和借料的方式进行弥补。

(三)齿形不能有误差

在设计齿轮传动装置时,确定最大齿量是一项很基础的、而且.也是最关键的工作。齿轮类型是要设计的,但不要选就可以的。类型也与以主轴的布置方式有关,水平主轴的用圆锥牙轮,而交叉主轴的则用圆锥齿轮。所以确定齿轮比也非常关键。直齿圆柱齿轮的最小齿量应为十七,若低于该值则根切。按中心距与传动比合理平衡齿量和模量之间的联系。

(四)着力解决凹问题

首先,刀修形法通过依据被剃牙轮的现实中凹齿形记录,把剃齿刀的齿型修磨成现实中凹曲线,或用反修形法,以确保剃后的传动齿轮中凹量减少或去掉。但这个方法通常必须经过好几次的重复修磨试剃,才能在最后一次判断出剃齿刀修形曲线的现实凹量和凹点的起止情况。再次,通过改善刀具设计提高重合度。重点是对直接影响重合程度的刀具参数加以改进设计,并充分考虑刀具寿命和剃齿的质量,从而努力提高重合程度。如降低啮合角、提高刀齿数、提高刀外径等,通过上述措施在一定程度上能够使剃齿中的凹量减少。

三、齿轮加工过程中的注意事项分析

车辆齿轮生产效率的基础在于制造技术,需要生产人员根据车辆驱动齿轮的实际应用情况,在设计制造流程中,通过运用适当的制造技术,有效增加驱动齿轮承载能力,从而增长车辆驱动齿轮寿命。明确的生产流程,生产企业根据质量需求,合理设定精加工余量,当前阶段,切齿工艺技术运用较广。

结论

综上所述,随着齿轮规模和品,种的扩大,对齿轮制造需求的日益增加,新型的齿轮制造技术也不断涌现。所以,不断加强对齿轮加工过程中的技术深入研究,并不断地选择正确的处理技术是改善齿轮生产效率的基础。

参考文献

[1]关云超.关于齿轮加工精度提升措施探析[J].科技创新与应用,2020(31):98-99.

[2]奚苗. 探讨齿轮加工中存在的问题及对策[J]. 电力工程技术创新, 2020, 2(1):45-46.

[3]殷宝亮于连盛. 分析齿轮加工工艺过程中常见问题及优化措施[J]. 百科论坛电子杂志, 2020, 000(008):232.

作者简介：陈伟东（1985·10）男，汉族；籍贯：河南新密；本科学历；研究方向：工程师 齿轮加工。