关于齿轮加工精度提升措施探析 李清潮

发表时间:2021/6/9   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:李清潮
[导读] 摘要:科技的发展在持续不断地推动生产技术和生产力的提高,智能数字化信息系统已经广泛应用于机械加工制造的过程中,极大地提高了生产的效率和产品的质量和精度。
        弗兰德传动系统有限公司  天津  300400
        摘要:科技的发展在持续不断地推动生产技术和生产力的提高,智能数字化信息系统已经广泛应用于机械加工制造的过程中,极大地提高了生产的效率和产品的质量和精度。为了促进机械制造业整体、全面的发展,必须提高齿轮的精密程度。机械齿轮制造企业需要不断地学习和改进自身的生产技术,在生产环节严格把控好每一关,不定期地对技术人员进行培训,以达到生产出合格的、高质量的高精度齿轮这一最终目标。
        关键词:齿轮加工;精度;措施
        1齿轮结构简要分析
        齿轮整体结构形式有齿轮轴、实心齿轮和轮辐式齿轮。依据不同的参数及用途和种类,齿轮还有更为细致的划分标准。依据齿轮的齿型,可以将齿轮分为渐开线、摆线、蜗杆蜗轮几种不同形式。其中,渐开线式齿轮具有加工工艺容易、应用范围广等优点,在工程上的应用最为广泛。而摆线式齿轮的应用范围相较于渐开线式齿轮则相对狭窄,其制造工艺仍然具有很大的发展空间和潜力。依据齿轮的形状还可以将齿轮分为锥齿轮、圆柱齿轮、非圆齿轮三种齿轮。依据齿轮的表面形状,可将齿轮分为内、外部两种齿轮。在齿轮参数中,压力角的大小也有自身的特点:大压力角的齿轮在抗压能力和传递扭矩上更具优势,能维持设备自身的良好运行;小压力角的齿轮则在抗压力能力上稍逊一筹。而同样是圆柱齿轮,直齿轮和斜齿轮也各有特点:直齿轮加工和测量都比较简单,而斜齿轮可以提供较大的重合度,在高速运转时噪音也比直齿轮低。
        2目前机械齿轮加工问题分析
        2.1齿轮周节累积和齿圈径向跳动出现误差
        齿轮在加工过程中需要保证齿与齿之间的齿距相等,避免在运行中出现撞击噪音,然而,实际生产过程往往事与愿违,齿轮周节累积和圆周跳动的问题时有发生。通常情况下,造成这个问题的出现往往是如下两个原因:齿轮安装不同轴偏差和滚刀自身精度偏差。技术人员在加工齿轮时,通常先安装滚刀和齿轮到机床上,再进行相关跳动的检查。而如果技术人员不检查工件的圆跳动,则会造成齿轮轴心位置与机床工作台中心的不同轴,使得工件在加工过程中圆跳动超差,进而影响到齿轮最后的周节累积Fp和齿圈径向跳动Fr超差。
        如果加工过程中使用多头滚刀加工,而滚刀本身加工制造精度较差,同样也会造成工件的齿距fp、fu超差。加工设备的工作台分度误差,往往也会造成齿轮的周节累积和齿圈径向跳动超差。
        2.2齿形出现误差
        许多机械制造企业在加工制作齿轮时都会注意齿形的精度,但是由于种种原因,最后还会导致齿轮成品不符合要求。在实际应用中,渐开线式齿轮是生产中的首选齿形,比较容易满足高精度齿轮的要求。然而,在实际生产过程中,渐开线式齿轮的齿形常出现误差,不符合生产要求。而相关刀具和机床的精度是主要原因。在使用滚齿为精加工工艺的情况,滚刀的齿形精度直接决定着齿轮的齿形精度;在使用磨齿为精加工工艺的情况,机床精度就在很大程度上决定其所加工齿轮的齿形精度。
        2.3 齿向出现误差
        在实际生产过程中,齿轮的齿向超差现象也非常普遍。在加工齿轮轴过程中,如果机床的顶尖与工作台中心不同轴,单侧齿向角度误差fHβ一致性会很好,而两侧的平均值会不同。和齿形出现误差相同,在工件到机床安装过程中,如果齿轮自身端面的跳动超差,同一侧齿向角度误差fHβ就会出现有正值也有负值的情况。


        3提升齿轮加工精度的优化措施
        3.1提升磨齿的加工质量
        在齿轮加工工艺流水线当中,不同的零部件相应的加工工艺也是不尽相同的,这就要求相关的技术人员充分掌握齿轮加工的技术规范,进一步优化相应零部件的加工过程,为齿轮加工精度的提升打下良好的基础。对于齿轮的磨齿而言,在进行加工之前,需要充分保证齿轮具有一定的精度水平。其中,磨齿的余量将会直接影响到齿轮加工工艺的质量水平。磨齿的余量过小,会造成加工不出来的问题,齿面留有黑皮后者公法线超差。然而磨齿的余量过大,也会降低磨齿的工作效率,并且进一步加快刀具的磨损,增加刀具消耗,同时加工过程中也会过多去除齿面有效的渗碳层,减小齿面的实际渗碳层深度,从而降低齿轮的使用寿命。因此,在进行齿轮磨齿的加工过程中,需要结合实际情况,保障充足的磨齿余量,进一步提升磨齿的加工精度,为齿轮加工精度的提升奠定坚实的基础。除此之外,在进行齿轮磨齿的加工时,还需要根据实际需求,通过调整砂轮修整参数:砂轮和金刚滚轮的速比以及修整重叠率,对齿轮的表面粗糙度进行科学合理的控制与优化,避免因为齿面存在的粗糙度差的问题,而造成最终的齿轮运转效能出现相应的下降,影响齿轮加工工艺的精度提升。除了对齿轮磨齿的加工工艺进行严格的把控之外,还需要对前序的滚齿、插齿等技术工艺进行科学合理的优化与改进,严格遵循相应的设计规范进行相关零部件的加工与制造,从而全方位保障齿轮加工精度的有效提升,也为现代机械工业的发展奠定坚实的基础。
        3.2合理优化加工参数和加工刀具
        加工参数对于齿轮的精度有着非常重要的影响。例如在滚齿和插齿加工中,刀具的进给速度会直接影响齿轮表面包络线的疏密程度,从而产生不同的齿面粗糙度和齿形、齿向误差。而磨齿对于加工参数的要求就更加严苛,砂轮的修整参数太快,容易造成齿面精度超差,但是参数太慢,就会造成砂轮表面过于平整,在磨削过程中又极易造成齿面的烧伤问题,从而带来点蚀、断齿等潜在风险。俗话说:工欲善其事必先利其器,齿轮加工刀具的选择对于技术人员的要求也很高,刀具的材质,外形尺寸,精度等级以及各种几何参数都需要认真计算校核,最合理的刀具才会加工出质量完美的工件。
        3.3严格把控齿轮加工工艺
        对于齿轮加工精度提升而言,需要在现有的基础之上,对齿轮加工的相关工序进行更为严格的把控与管理。其中,热处理工艺对于齿轮加工精度的提升具有非常重要的意义。因此,在进行齿轮热处理加工过程中,需要严格按照相应的操作规范,并且根据相应的工序流程,保障齿轮热处理加工工艺的质量水平。对于齿轮热处理加工工艺而言,最终齿轮的形状会受到诸多因素的影响。例如,热处理设备的温度,热处理过程中的渗碳层以及相关技术人员的操作熟练水平都会对齿轮热处理加工工艺造成一定程度的影响。热处理设备的温度越高,渗碳层的厚度越厚,都会加剧最终齿轮的形变,对齿轮加工精度的提升造成非常不利的影响。因此,在实际加工过程中,相关的操作技术人员需要在提升自身专业素养的基础之上,严格按照相应的操作流程,对热处理设备的温度以及渗碳层的厚度进行及时的调节,从而有效降低齿轮的形变程度,进一步保障齿轮加工的精度,为相关机械工艺的发展奠定坚实的基础。除此之外,在进行齿轮淬火的工艺当中,相关的技术操作人员还需要对淬火的冷却过程进行严格的把控。在此过程中,需要严格控制油温,减少由于不同油温的冷却能力差异对齿轮形变造成的不良影响,进一步提升齿轮加工工艺的精度。
        结束语
        科技的发展在持续不断的推动生产技术和生产力的提高,智能数字化信息系统已经广泛应用于在机械加工制造的过程中,极大的提高了生产的效率和产品的质量和精度。这种先进的生产技术将会不断地在机械制造业中推进和推广,逐步实现全方面的自动化生产。而高精度齿轮作为机械设备不可或缺的零件,其精密程度直接决定了机械设备的精密程度,是机械设备制造的基石。因此,为了促进机械制造业整体、全面的发展,必须提高齿轮的精密程度。而科学、合理的加工技术则是推进高精度齿轮生产的第一要素。
        参考文献:
        [1]周证伟.关于高精度齿轮的加工工艺分析[J].精品,2019(5):210.
        [2]基于加工中心的螺旋锥齿轮加工方法研究[D].重庆:重庆理工大学,2017.
        作者简介:
        李清潮(1980.3-),男,汉族,河北涞水,大学本科,工程师,研究方向:齿轮加工工艺。
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