齒輪工藝性要素研究
發(fā)布時(shí)間：
2014-02-21 13:52
制造齒輪時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、精度等級(jí)、生產(chǎn)批量采取各種不同的工藝方法，掌握齒輪工藝性要素尤為重要。本文齒輪工藝性要素是從齒輪的毛坯及齒形的熱處理工藝性要求、齒輪加工工藝過程中基準(zhǔn)的選擇、加工過程中的變形、保證基準(zhǔn)的正確性等幾方面進(jìn)行研究。
1 齒輪加工過程中的熱處理工藝性要求
在齒輪加工工藝過程中，熱處理工藝性十分重要，它直接影響齒輪的力學(xué)性能及切削加工性。一般在齒輪加工中進(jìn)行2種熱處理工序，即毛坯熱處理和齒形熱處理。不同材質(zhì)的齒輪熱處理的工藝性也不同。
1.1 齒輪毛坯熱處理的要求
（1）對(duì)于毛坯直徑小于等于φ60 的齒輪及齒輪軸，在使用原料加工齒輪及齒輪軸時(shí)，采用原料調(diào)質(zhì)工序后，再進(jìn)行粗車工序。毛坯直徑大于φ60 的齒輪及齒輪軸大都采用粗車后再調(diào)質(zhì)的方法。對(duì)于使用鍛件的齒輪及齒輪軸均采用粗車前正火或粗車后調(diào)質(zhì)的方法。對(duì)于粗加工后調(diào)質(zhì)的零件，倒角加工至大于或等于3×45°。
（2）對(duì)于需進(jìn)行氮化的齒輪及齒輪軸（如40Cr、38CrMoAl）在制齒前均先進(jìn)行調(diào)質(zhì)工序，對(duì)于20Cr 材質(zhì)的齒輪，應(yīng)進(jìn)行正火處理，但為了機(jī)加切削性能好，進(jìn)行調(diào)質(zhì)工序，20CrMnTi 材質(zhì)的齒輪，進(jìn)行正火處理。
1.2 對(duì)齒輪齒形熱處理的要求
（1）齒部要求中、高頻淬火的齒輪，輪輻上的沉孔、凹槽、內(nèi)孔鍵槽等均應(yīng)在齒部淬火后完成。
（2）齒部要求中、高頻淬火的非六等分花鍵孔薄壁齒輪，為減少淬火變形，淬火前應(yīng)增加壁厚。對(duì)于高頻淬火齒輪壁厚不得小于1～1.5 倍全齒高，中頻淬火齒輪壁厚不得小于2～2.5 倍全齒高。
（3）滲碳零件在下列情況下，需局部預(yù)留去碳層量：如零件有配作孔、槽的部位不能淬硬，有些部位需在淬火后再進(jìn)行切削加工等，滲碳前留去碳層量，滲碳后去碳層才可進(jìn)行淬火工序。
（4）氮化齒輪時(shí)，當(dāng)精度要求低時(shí)，40Cr 鋼氮化零件氮化后盡量不磨削，精度要求高必須磨削時(shí)，單面磨削量要小于或等于0.08mm。38CrMoAl 鋼零件氮化后工作部位的表面脆性層約0.03～0.05mm 必須磨去。
2 齒輪加工過程中的機(jī)加工藝性要求
2.1 基準(zhǔn)的選擇
齒輪加工基準(zhǔn)的選擇因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同而不同。齒輪軸主要采用兩端中心孔定位；對(duì)于端面有沉孔的齒輪軸，可采用制齒后再加工沉孔的方法，也可以先加工孔，采用錐堵，在錐堵上再打中心孔。中心孔定位的精度高，且能作到基準(zhǔn)重合和統(tǒng)一。對(duì)盤形類齒輪在齒面加工時(shí)常采用以下2 種定位、夾緊方式。
（1）以內(nèi)孔和端面定位。這種定位方式是以工件內(nèi)孔定位，使用錐度心軸、脹套心軸或圓柱心軸，確定定位位置，再以端面作為軸向定位基準(zhǔn)，并對(duì)著端面夾緊。這樣可使工藝基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)重合，定位精度高，適合于批量生產(chǎn)。
（2）以齒頂圓和端面定位。當(dāng)齒輪零件孔的直徑大或孔與心軸的配合間隙較大時(shí)，采用千分表校正齒頂圓以確定中心的位置，并以端面進(jìn)行軸向定位，從另一端面夾緊。這種定位方式因每個(gè)零件都要找正，故生產(chǎn)率低，同時(shí)對(duì)齒坯的內(nèi)、外圓同軸要求高，適用于單件、小批生產(chǎn)。
2.2 齒輪加工過程中的注意事項(xiàng)
（1）盤形類齒輪的孔一般分為圓孔、單鍵槽、對(duì)稱鍵槽、矩形花鍵等，拉削十等分矩形花鍵孔時(shí)，齒輪在拉削過程中，孔會(huì)擴(kuò)張或收縮，所以在設(shè)計(jì)10×92H7×102H10×14H9、10×102 H7×112 H10×16 H9、10×112 H7×125 H10×18 H9 三種規(guī)格十等分矩形花鍵的拉刀時(shí)，分別把拉刀引導(dǎo)直徑做成φ91.9（-0.02/-0.05）、φ101.9（-0.02/-0.05）、φ111.9（-0.02/-0.05），將零件孔磨至φ91.9H7、φ101.9H7、φ111.9H7 后再進(jìn)行拉削十等分花鍵，拉削后，再找正齒頂圓及端面，磨孔至整數(shù)直徑。
（2）在齒輪圖紙的參數(shù)欄中，如果規(guī)定單齒測(cè)量分度圓弦齒高、弦齒厚時(shí)，因?yàn)辇X厚的檢測(cè)是以齒頂圓為測(cè)量基準(zhǔn)的，應(yīng)控制齒頂圓的尺寸精度要求，應(yīng)將齒頂圓直徑的加工數(shù)值記錄轉(zhuǎn)給后續(xù)的制齒工序。
經(jīng)實(shí)踐證明，齒輪的加工工藝性要素，即齒輪的毛坯及齒形的熱處理工藝性要求、齒輪加工工藝過程中基準(zhǔn)的選擇、加工過程中的變形、保證基準(zhǔn)的正確性，具有普遍性和通用性，保證了齒輪的精度，降低了傳動(dòng)過程中的噪音。
（武亮，齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）
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