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大连齿轮加工

大连齿轮加工方案及问题应对方法

发布日期:2016-01-06 00:00 来源:http://www.njyixinju.com 点击:

大连齿轮

大连齿轮做为常用的机械元件,一向广泛的被运用在机械的传动装置中,小至钟表用齿轮,大至船舶涡轮机用的大型齿轮,都能通过选配齿数组合,获得任意且正确的传动比。它的功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动准确、使用寿命长、结构尺寸小等特点已成为许多机械产品不可缺少的传动部件,也是机器中所占比重最大的传动形式。 

    我从事了多年的机加工作,现以带有内花键定位的大连盘状齿轮为例,谈谈自己对齿轮加工看法。该齿轮材料为20CrMoTi,渗碳层1.8-2.2mm,齿面硬度为HRC58-62。

   齿轮制造工艺方案,依据不同类型的齿廓形状、齿面硬度结构形式、精度与生产条件来确定。一般来说包括:毛坯准备、齿坯处理、齿坯粗加工、齿轮热处理、齿轮精加工5个阶段,在确定具体加工工艺内容时,着重考虑确定两项精度:

   1、是齿轮各部分对中心轴线的形状精度。

   2、消除经热处理渗碳淬火后的热变形对齿轮精度的影响。在确定工艺基准时,首先应该选定内花键的大径尺寸为加工工艺基准,这是因为内花键的加工,都是花键拉刀拉制而成的,而拉刀的外径尺寸精度比较高,拉出的花键大径尺寸比较稳定和可靠,完全可以作为齿坯加工的工艺基准,无论是矩形花键孔或是渐开线花键孔都是一样。实际具体加工工艺为:

   ●毛  坯   锻造成形

   ●热处理   正火处理

   ●粗  车   1、内孔尺寸一般设计为装配基准,在设定内孔粗车尺寸时一般是按花键拉刀的前导向尺寸确定,比图纸设计尺寸减小0.5-0.6mm,做为热处理后的精磨余量。         

              2、选用拉床定位的端面时应尽量选用大端面,而且要求同内孔一次装夹车成,保证其垂直精度。          

              3、齿坯的其余部分可在粗车加工时留有一定的精车余量。

   ●拉花键   拉内花键用大端面和内孔定位拉制

   ●精  车   1、选用内花键的大径尺寸D定位。          

              2、用车工专用“花键微锥芯轴一次定位加工”在工件调头加工时,可随芯轴一起整体调头加工完成后,再拆卸工件。花键心轴如下图: 车工用微锥花键芯轴,实际上是一个圆柱微锥芯轴,因为在设计芯轴时,已把花键的键宽和小径尺寸减小了0.5-0.7mm(渐开线花键的齿厚减小0.5)使花键芯轴完全靠外径和微锥来定位锁紧齿坯的,这样主要是为了排除多点接触对精度的干涉

   ●滚齿    滚齿的定位仍使用花键大径和大端面为工艺基准齿厚为粗切加工,磨削余量可按下表选择磨削余量: 

齿轮精度被磨削齿轮直径

80以下 80-120 120-200 200-320 320-500

≤2.5 0.10-0.18 0.18-0.22 0.19-0.28 0.25-0.35

2.5-5 0.15-0.24 0.22-0.30 0.28-0.38 0.35-0.50 0.45-0.60

5-10 0.30-0.44 0.38-0.34 0.50-0.66 0.60-0.85

   ●倒  角    齿廓倒角,一般是指齿高的两端和沿齿长的齿顶2×45O倒钝。

   ●热处理    按热处理工艺渗碳淬火。

   ●磨  削    1、由于齿轮在渗碳淬火的热处理过程中会产生热变形,变形量大小不一,变形位置一般在孔的收缩或涨大和盘状的翘曲变形。  

               2、为了消除热变形,对齿轮各部加工的影响可按下列方法消除:

               a、仍以内花键大径为定位基准,上花键芯轴,对齿轮的外径和大端面一次装夹后,磨光,(磨去的,便是变形量)因为这是微量磨削,一般是不会造成尺寸变化的,这样可以在工艺上保证两个精度,即齿节圆对内花键的同轴度和齿端面对内花键的垂直度。

               b、在内圆磨床上,将齿轮的大外圆和大端面的跳动同时校正在0。03mm以内,把花键内孔磨成。 

               c、在以内孔和大端面定位磨齿面为成品尺寸。以上三步的做法主要为了保证齿轮各部位对内花键的形位精度,避免由于热处理变形而造成的内花键大径和小径的偏心,而影响装配。 


二、滚齿误差产生原因消除方法 

   在大连齿轮整个加工工艺规程中,滚齿是经常产生误差的环节,滚齿经常产生的问题及原因主要有:

   齿圈径向圆跳动超差。由于齿坯几何偏心和安装偏心;用顶尖装夹定位时,顶尖与机床中心偏心。通过提高齿坯基准面精度,提高夹具定位面精度,提高调整水平,更换或重新装调顶尖等方式解决。

   公法线长度变动超差。由于机床分度蜗杆副制造及安装误差造成运动偏心;机床工作台定心锥形导轨副间隙过大,造成工作台运动中心线不稳定;滚刀主轴系统轴向圆跳动过大或平面轴承咬坏。通过提高分度蜗杆副的制造精度和安装精度,提高工作台锥形导轨副的配合精度,提高滚刀主轴系统轴向精度,更换咬坏的平面轴等方法解决。 

   齿距偏差超差。滚刀的轴向和径向圆跳动过大;分度蜗杆和分度蜗轮齿距误差;齿坯安装偏心。通过提高滚刀的安装精度,修复或更换分度蜗杆副,消除齿坯安装误差等方法解决。 

   齿顶部变肥,左右齿廓对称。滚刀铲磨时齿形角度小或刃磨产生较大的正前角,使齿形角变小。通过更换滚刀或重磨齿形角及前刃面方法解决。

   齿顶部变瘦,左右齿廓对称。滚刀铲磨时齿形角变大或刃磨时产生较大的负前角,使齿形角变大。通过更换滚刀或重磨齿形角及前刀面方法解决。

   齿形不对称。滚刀安装对中不好,刀架回转角误差大,滚刀前刀面有导程误差。通过保证滚刀安装精度,提高滚刀刃磨精度,控制前刀面导程误差,微调滚刀回转角方法解决。

   齿面出棱。滚刀制造或刃磨时容屑槽等分误差。通过重磨滚刀达到等分要求方法解决。 

   齿形周期性误差。滚刀安装后,径向或端圆跳动大,机床工作台回转不均匀,分齿交换齿轮安装偏心或齿面有磕碰,刀架滑板松动,齿坯装夹不合理,产生振动。通过控制滚刀的安装精度,检查、调整分度蜗杆副传动精度,重新调整分齿交换齿轮、滑板和齿坯方法解决。

   齿向误差超差。垂直进给导轨与工作台轴线平行度误差或歪斜,、下顶针不同轴,下顶针轴线与工作台回转轴线同轴度差;夹具和齿坯的制造、安装、调整精度低;分齿、差动交换齿轮误差大;齿坯或夹具刚性差,夹紧后变形。通过提高夹具、齿坯的制造和调整精度,重新计算分齿及差动交换齿轮,修正误差,改进齿还或夹具设计,正确夹紧方法解决。

   撕裂。齿坯材质不均匀;齿坯热处理方法不当;滚刀用钝,不锋利;切削用量选择不当,冷却不良。通过控制齿坯材料质量,采用正火处理45钢、40cr钢、18CrMnTi,滚刀移位或更换新刀,正确选用切削用量,选用润滑性能良好的切削液,充分冷却方法解决。   

   啃齿。刀架立柱导轨太松或太紧;油压不稳定;刀架斜轮啮合间隙大。通过调整立柱导轨塞铁松紧,保持油路畅通,油压稳定,刀架斜齿轮若磨损,应更换。 

   振纹。机床内部某传动环节的间隙过大;工件与刀具的装夹刚性不够;切削用量选用过大;后托架安装后,间隙大。                

   通过修理或调整机床,提高刀装夹刚性,缩小支承间距离,加大轴径,提高工件刚性,尽量加大支承面,正确选用切削用量,正确安装后托架方法解决。

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