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機(jī)械齒輪加工工藝分析
2019-1-16  來源: 江蘇國茂減速機(jī)股份有限公司   作者:陸 斌



 
 
      摘要:我國的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,機(jī)械制造行業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在機(jī)械生產(chǎn)制造的過程中,機(jī)械齒輪承擔(dān)著重要的職能。只有對機(jī)械齒輪進(jìn)行精準(zhǔn)加工,才能保證機(jī)械連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),提升機(jī)械裝置的工作效率。為了提高機(jī)械制造的質(zhì)量和水平,機(jī)械制造行業(yè)必須掌握基礎(chǔ)的機(jī)械齒輪加工工藝。文章探討了機(jī)械齒輪的加工工藝,希望能為相關(guān)人士提供參考。
  
     關(guān)鍵詞:機(jī)械齒輪;加工工藝;機(jī)械制造行業(yè);機(jī)械裝置;齒輪數(shù)量
     
     進(jìn)入新世紀(jì)以來,我國的市場經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮,機(jī)械制造行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在機(jī)械工程制造的過程中,齒輪非常重要,如果齒輪加工不當(dāng),就會阻礙機(jī)械工程制造的順利開展,對機(jī)械制造行業(yè)造成不利影響。就目前來看,我國機(jī)械制造行業(yè)中的齒輪加工還存在一些問題,阻礙了機(jī)械制造質(zhì)量和水平的提升。為了促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)用科學(xué)的機(jī)械齒輪加工工藝勢在必行。
  
      1、機(jī)械齒輪概述
  
      1.1 含義及發(fā)展
  
      所謂的機(jī)械齒輪,就是指機(jī)械裝置中有齒能嚙合作用的輪緣器件。機(jī)械齒輪在機(jī)械裝置中的作用非常突出,從某個角度來看,機(jī)械齒輪直接關(guān)系著機(jī)械整備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在我國,機(jī)械齒輪已經(jīng)經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展歷史。早在公元前400年,我國就出現(xiàn)了齒輪裝置??v觀我國的科技文明史,可以發(fā)現(xiàn)齒輪的痕跡無處不在,無論是古代的青銅器,還是四大發(fā)明之一的司南裝置,都應(yīng)用了齒輪這一機(jī)械元件,足以顯示齒輪的重要性。在17世紀(jì),人們展開了對齒輪形狀的研究。在18世紀(jì),工業(yè)革命浪潮掀起,齒輪被廣泛應(yīng)用于機(jī)械生產(chǎn)和制造之中,各種結(jié)構(gòu)形式的齒輪應(yīng)運(yùn)而生,滿足了工業(yè)社會的需求。進(jìn)入20世紀(jì)以來,我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷提升,對齒輪的研究日益深化,齒輪在維持機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)動方面的作用也日益突出。
  
      1.2 結(jié)構(gòu)和種類
  
      對機(jī)械齒輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械齒輪主要是由輪齒、齒槽、齒面、齒圓幾個部分組成的。對機(jī)械齒輪的類型進(jìn)行劃分,可以以不同的參數(shù)作為劃分依據(jù):第一,齒輪的齒形。根據(jù)齒形的不同,可以將機(jī)械齒輪劃分為漸開線齒輪、擺線齒輪、小壓力角齒輪、大壓力角齒輪等。漸開線齒輪的生產(chǎn)工藝相對簡單,應(yīng)用范圍非常廣泛。擺線齒輪的生產(chǎn)工藝相對發(fā)展,應(yīng)用范圍受到限制。大壓力角齒輪的抗壓能力較好,可以實現(xiàn)機(jī)械裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。小壓力角齒輪的抗壓能力較差,經(jīng)常會出現(xiàn)損壞的情況;第二,齒輪的外形。根據(jù)齒輪外形的不同,可以將機(jī)械齒輪劃分為圓形齒輪、錐形齒輪、直線齒輪、斜線齒輪等;第三,齒輪的表面。根據(jù)齒輪表面的不同,可以將機(jī)械齒輪劃分為外部齒輪和內(nèi)部齒輪等。
  
      2、當(dāng)前我國機(jī)械制造過程中齒輪加工的不足
  
      2.1 齒輪數(shù)量訛誤
  
      在當(dāng)前我國機(jī)械制造行業(yè)的齒輪加工中,存在齒輪數(shù)量訛誤的問題。在機(jī)械齒輪上有一圈輪齒,這些輪齒的數(shù)量也被稱為齒輪數(shù)量。齒輪數(shù)量和機(jī)械裝置的尺寸規(guī)模密切相關(guān),機(jī)械裝置的軸承半徑越大,齒輪數(shù)量越多;機(jī)械裝置的軸承半徑越小,齒輪數(shù)量越少。因此在進(jìn)行機(jī)械制造的過程中,需要嚴(yán)格控制齒輪數(shù)量。當(dāng)前我國機(jī)械制造行業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)齒輪數(shù)量訛誤的情況,這是由以下的三個原因造成的:第一,技術(shù)人員沒有選擇合適的機(jī)械裝置滾刀。上文已述,齒輪被劃分成不同的類型,不同類型的齒輪功能特性不同,只有根據(jù)機(jī)械設(shè)備的材料工藝,選擇合適的齒輪,才能發(fā)揮機(jī)械齒輪的實用價值。在進(jìn)行齒輪滾刀的選擇時,一些技術(shù)人員出現(xiàn)了工作失誤,導(dǎo)致齒輪的數(shù)量產(chǎn)生訛誤;第二,技術(shù)人員沒有精確計算機(jī)械裝置的尺寸。從整體上來看,機(jī)械齒輪為機(jī)械裝置而服務(wù),因此在齒輪數(shù)量的設(shè)定時,需要以機(jī)械尺寸作為基準(zhǔn),一些技術(shù)人員在測量機(jī)械裝置的規(guī)模和尺寸時出現(xiàn)誤差,導(dǎo)致設(shè)計出來的齒輪與實際情況不符;第三,技術(shù)人員沒有判斷滾齒機(jī)的運(yùn)動方向。在應(yīng)用齒輪時,滾齒機(jī)處在持續(xù)的運(yùn)動中,如果方向判斷不明,就會損壞齒輪結(jié)構(gòu),造成數(shù)量訛誤。
  
      2.2 齒輪兩側(cè)失衡
  
      在當(dāng)前我國機(jī)械制造行業(yè)的齒輪加工中,存在齒輪兩側(cè)失衡的問題。正常來說,齒輪的兩側(cè)應(yīng)該保持平衡,但是在實際加工過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)齒輪失衡的問題,這是由以下兩個原因造成的:第一,技術(shù)人員沒有提高滾刀安裝的效率。在設(shè)計機(jī)械齒輪時,需要事先安裝滾刀,并對滾刀的半徑和方向進(jìn)行測算和分析,保證切齒的精確性。一些技術(shù)人員在安裝滾刀時,沒有對滾刀的工作范圍進(jìn)行計算,也沒有擺正滾刀的軸心位置,導(dǎo)致臺階和螺母的垂直參數(shù)與預(yù)定值相距過大,影響了齒輪兩側(cè)的對稱性;第二,技術(shù)人員沒有對螺旋角進(jìn)行精確設(shè)定。在應(yīng)用滾刀的過程中,螺旋角的齒輪齒數(shù)關(guān)系著滾刀的頭數(shù),因此需要對螺旋角的齒輪進(jìn)行精確設(shè)定。一些技術(shù)人員在工作的過程中沒有根據(jù)滾刀運(yùn)作速度進(jìn)行螺旋角的旋轉(zhuǎn),也沒有根據(jù)螺旋角的角度對齒輪進(jìn)行重新安置,導(dǎo)致齒形兩側(cè)出現(xiàn)失衡。
  
      2.3 齒形出現(xiàn)誤差
  
      在當(dāng)前我國機(jī)械制造行業(yè)的齒輪加工中,存在齒形出現(xiàn)誤差的問題。齒形會對機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)造成重要影響,在齒輪加工的過程中,理想的齒輪狀態(tài)是漸開線式齒輪,因為這種類型的齒輪應(yīng)用效果比較好,但是在實際加工時經(jīng)常會出現(xiàn)齒形誤差的問題,這是由以下兩個原因造成的:第一,技術(shù)人員沒有對齒輪滾刀進(jìn)行限制。齒輪滾刀的軸向決定了齒輪的形狀,一些技術(shù)人員在進(jìn)行齒輪加工時,應(yīng)用了直線流向的齒輪滾刀,導(dǎo)致齒輪也呈直線形狀;第二,技術(shù)人員沒有保障生產(chǎn)裝置傳動的穩(wěn)定性,當(dāng)齒輪在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了偏差,齒形就會出現(xiàn)誤差。
  
      3、我國機(jī)械制造行業(yè)機(jī)械齒輪的加工工藝
  
      3.1 漸開線式加工工藝
  
      在我國機(jī)械制造行業(yè)的機(jī)械齒輪加工中,可以應(yīng)用漸開線式加工工藝。漸開線式齒輪在當(dāng)前社會應(yīng)用得非常廣泛,因此機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)該掌握漸開線式齒輪的加工工藝。對漸開線式齒輪加工的方法進(jìn)行劃分,可以發(fā)現(xiàn)該加工方法有兩種表現(xiàn)形式:第一種是繪形法。根據(jù)事先設(shè)計的齒輪模型進(jìn)行加工;第二種是展現(xiàn)法。應(yīng)用滾齒機(jī)、銑床等,展現(xiàn)齒輪的工作流程。
  
      為了方便闡述,下文將介紹三種常用的漸開線式齒輪加工方法:第一,滾齒機(jī)的加工工藝。這種加工工藝在我國的機(jī)械制造行業(yè)中非常普遍,在應(yīng)用這一加工工藝時,技術(shù)人員需要應(yīng)用齒輪滾刀,根據(jù)機(jī)械設(shè)備的參數(shù)調(diào)整滾輪的外形、齒數(shù)等,并分析齒輪的實際轉(zhuǎn)動情況。當(dāng)滾齒發(fā)生旋轉(zhuǎn),刀齒可以看成是一個固定的項,當(dāng)滾齒連續(xù)轉(zhuǎn)動,刀齒也發(fā)生移動,需要將刀齒看成是變化項。當(dāng)二者發(fā)生同時轉(zhuǎn)動時,技術(shù)人員需要測量齒輪齒條的運(yùn)動比率,并根據(jù)齒條的尺寸規(guī)模,進(jìn)行齒輪設(shè)計。滾刀刀齒在轉(zhuǎn)動過程中會分散出不同的運(yùn)動線路,不同的運(yùn)動線路組合在一起,就形成了漸開線式的齒廓。第二,插齒的加工工藝。在應(yīng)用這一加工工藝時,技術(shù)人員需要對齒輪的形狀進(jìn)行判定,優(yōu)化和調(diào)整齒輪的齒條和齒面。在插齒加工中,插齒刀承擔(dān)著重要的工作職能,插齒刀能改變齒輪的外形,因此技術(shù)人員要對齒輪的運(yùn)動軸線進(jìn)行分析,如果齒輪偏離了運(yùn)動軸線,應(yīng)該磨損齒輪的棱角。齒輪在固定的轉(zhuǎn)動區(qū)間進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動,插齒機(jī)會不斷磨削齒輪的外圍,直到齒輪的外形已經(jīng)滿足機(jī)械制造的固定標(biāo)準(zhǔn);第三,剃齒和磨齒的加工工藝。在應(yīng)用這兩種加工工藝時,技術(shù)人員需要應(yīng)用剃齒刀和砂輪對齒輪進(jìn)行加工。這兩種加工工藝不同,應(yīng)用的順序也呈現(xiàn)出較大的差異性。一般來說,在熱處理之前,應(yīng)該采用剃齒刀對齒輪進(jìn)行切削。在熱處理之后,應(yīng)該采用砂輪對齒輪進(jìn)行磨齒精加工。

      3.2 其他加工工藝
  
      在我國機(jī)械制造行業(yè)的機(jī)械齒輪加工中,可以應(yīng)用其他加工工藝。除了上述的加工工藝外,機(jī)械制造行業(yè)還可以采用其他的齒輪加工方法,如擠壓、車齒等。以擠壓加工為例,在應(yīng)用這種技術(shù)時,需要專機(jī)對齒輪進(jìn)行成型擠壓(冷/熱)。以車齒加工為例,在應(yīng)用這種加工技術(shù)時,需要專用車齒設(shè)備進(jìn)行。
  
      4、我國機(jī)械制造行業(yè)機(jī)械齒輪的加工工藝的未來發(fā)展趨勢
  
     隨著我國網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷普及,我國機(jī)械制造行業(yè)機(jī)械齒輪的加工工藝將朝著智能化和數(shù)控化的方向發(fā)展機(jī)械齒輪的加工將變得更精、更快。滾齒機(jī)將實現(xiàn)全自動智能控制,磨齒機(jī)也將實現(xiàn)對齒輪的自動切削。同時在數(shù)控技術(shù)和智能技術(shù)的支持下,機(jī)床刃磨的時間將大大縮短,齒輪的加工效率將迅速提升。
  
     5 結(jié)語
  
      綜上所述,我國的經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展,機(jī)械制造行業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在機(jī)械生產(chǎn)制造的過程中,機(jī)械齒輪承擔(dān)著重要的工作職能。只有對機(jī)械齒輪進(jìn)行精準(zhǔn)加工,才能保證機(jī)械的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),提升機(jī)械裝置的工作效率。就目前來看,我國機(jī)械制造行業(yè)中的齒輪加工還存在一些問題,為了促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)用科學(xué)的機(jī)械齒輪加工工藝勢在必行。

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