齒輪工藝性要素研究
發(fā)布時間：
2014-02-21 13:52
制造齒輪時，應根據不同的材質、結構、精度等級、生產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的選擇、加工過程中的變形、保證基準的正確性等幾方面進行研究。
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性能及切削加工性。一般在齒輪加工中進行2種熱處理工序，即毛坯熱處理和齒形熱處理。不同材質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，采用原料調質工序后，再進行粗車工序。毛坯直徑大于φ60 的齒輪及齒輪軸大都采用粗車后再調質的方法。對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質的方法。對于粗加工后調質的零件，倒角加工至大于或等于3×45°。
（2）對于需進行氮化的齒輪及齒輪軸（如40Cr、38CrMoAl）在制齒前均先進行調質工序，對于20Cr 材質的齒輪，應進行正火處理，但為了機加切削性能好，進行調質工序，20CrMnTi 材質的齒輪，進行正火處理。
1.2 對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、內孔鍵槽等均應在齒部淬火后完成。
（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，淬火前應增加壁厚。對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行切削加工等，滲碳前留去碳層量，滲碳后去碳層才可進行淬火工序。
（4）氮化齒輪時，當精度要求低時，40Cr 鋼氮化零件氮化后盡量不磨削，精度要求高必須磨削時，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加工藝性要求
2.1 基準的選擇
齒輪加工基準的選擇因齒輪的結構形狀不同而不同。齒輪軸主要采用兩端中心孔定位；對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，且能作到基準重合和統(tǒng)一。對盤形類齒輪在齒面加工時常采用以下2 種定位、夾緊方式。
（1）以內孔和端面定位。這種定位方式是以工件內孔定位，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，并對著端面夾緊。這樣可使工藝基準、定位基準、設計基準、裝配基準和測量基準重合，定位精度高，適合于批量生產。
（2）以齒頂圓和端面定位。當齒輪零件孔的直徑大或孔與心軸的配合間隙較大時，采用千分表校正齒頂圓以確定中心的位置，并以端面進行軸向定位，從另一端面夾緊。這種定位方式因每個零件都要找正，故生產率低，同時對齒坯的內、外圓同軸要求高，適用于單件、小批生產。
2.2 齒輪加工過程中的注意事項
（1）盤形類齒輪的孔一般分為圓孔、單鍵槽、對稱鍵槽、矩形花鍵等，拉削十等分矩形花鍵孔時，齒輪在拉削過程中，孔會擴張或收縮，所以在設計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，分別把拉刀引導直徑做成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，磨孔至整數直徑。
（2）在齒輪圖紙的參數欄中，如果規(guī)定單齒測量分度圓弦齒高、弦齒厚時，因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準的，應控制齒頂圓的尺寸精度要求，應將齒頂圓直徑的加工數值記錄轉給后續(xù)的制齒工序。
經實踐證明，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的選擇、加工過程中的變形、保證基準的正確性，具有普遍性和通用性，保證了齒輪的精度，降低了傳動過程中的噪音。
（武亮，齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）
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