時(shí)間：2023-05-30 09:49:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇齒輪加工，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：硬齒面；磨齒 ；光整
中圖分類號(hào)：TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
引言
挖跟齒輪的質(zhì)量直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。經(jīng)過多次調(diào)整加工方法及實(shí)驗(yàn)，在較短周期中完成了對(duì)加工過程的分析并成功加工出了一批合格零件。
一、加工流程
1 齒輪的粗加工。齒輪的粗加工是為了去除加工余量，為半精加工確定基準(zhǔn)，同時(shí)進(jìn)行輪齒的粗加工。齒輪粗加工要選擇好基準(zhǔn)，基準(zhǔn)的確定對(duì)以后各加工表面加工余量的分配、加工表面與非加工表面的相對(duì)位置有較大的影響。挖跟齒輪輪齒粗加工選擇滾齒加工。確定滾齒分度圓齒厚時(shí)，要考慮磨齒時(shí)的碳層減薄量，一般磨齒余量單邊不大于0.2mm；由于滾齒和磨齒不是采用同一加工基準(zhǔn)，因此在滾齒時(shí)對(duì)輪齒齒形跳動(dòng)量也要加以限制， 避免磨齒時(shí)余量不一致，造成齒面滲層不均勻而減小齒面耐磨性。
2 齒輪的熱處理。齒輪輪體和輪齒部位經(jīng)過粗加工后，為了達(dá)到設(shè)計(jì)圖要求，一般要進(jìn)行熱處理，例如輪齒滲碳、淬火、氰化、氮化等，以改善材料的機(jī)械性能，滿足使用要求。挖跟齒輪采用的是滲碳、淬火處理。采用余量保護(hù)法，滲碳后要進(jìn)行半精加工，去除保護(hù)余量，再進(jìn)行淬火。
3 齒輪的半精加工。半精加工主要完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。半精加工主要是車削、磨削、精加工基準(zhǔn)的修正等。滲碳淬火中用余量保護(hù)的齒輪，其滲碳、淬火分成兩道工序，中間要進(jìn)行去除保護(hù)余量的半精加工。
4 齒輪的精加工。齒輪輪體的精加工主要包括零件的精密表面（主要是軸承外圓及端面）的精加工及光整加工；也包括對(duì)齒輪上內(nèi)外花鍵的滾、插、拉削加工；螺紋的磨、銑、車加工；鍵槽的銑、插加工；工藝扁臺(tái)的銑削；減輕孔的鉆鉸等。這些工序多安排在軸承外圓的精加工及輪齒的精加工（磨齒）之前；也有考慮精加工軸承外圓及輪齒的基準(zhǔn)問題，而將上述個(gè)別工序排在精磨外圓及磨齒之后的。
齒輪精度多為6～7級(jí)，最高為5級(jí)。根據(jù)齒輪精度等級(jí)，直齒圓柱齒輪的輪齒精加工多采用磨齒。齒輪為6級(jí)精度，用磨齒機(jī)進(jìn)行磨齒。磨齒時(shí)要選擇合適的切削參數(shù)，避免磨削燒傷及裂紋。磨齒后進(jìn)行低溫回火（一般150℃左右）和燒傷檢查（用化學(xué)方法）。
二、加工中出現(xiàn)的問題、解決方法及改進(jìn)效果
目前挖跟齒輪主要出現(xiàn)問題是齒形不合格及齒面出現(xiàn)裂紋。
1 齒形不合格原因分析、解決方案及改進(jìn)效果
一般在制齒工序中，齒輪在齒根圓上，根據(jù)使用要求不同有下列四種情況：
（1）齒根圓留有適當(dāng)?shù)哪ハ饔嗔浚瑢?duì)于中早期設(shè)計(jì)的齒輪，要求齒根圓進(jìn)行磨削，因此齒根圓留磨削余量0.1mm～0.4mm（直徑方向）。滾齒的齒根過渡曲線R與磨齒的齒根過渡曲線R相同，這樣在磨齒時(shí)，齒根圓和齒根R過渡曲線全部磨光，齒根圓與齒型面轉(zhuǎn)接圓滑。（2）齒根圓留磨削余量應(yīng)很少，齒根圓余量0～0.2mm（直徑方向），磨齒齒根有可能磨不圓，設(shè)計(jì)要求允許齒根圓磨削不完整，但齒根過渡曲線R與齒輪漸開線型面必須光滑轉(zhuǎn)接。（3）齒根允許留有磨削臺(tái)階，其齒根形狀滾齒時(shí)按要求留R進(jìn)行齒根底徑加工，齒根底徑完全不磨削，磨齒時(shí)只磨削齒面。（4）齒根為一個(gè)圓弧的齒底（挖根齒輪），用特殊專用大頭滾刀加工出R1min，齒面留出磨齒余量，磨齒型面時(shí)齒根不磨削。
另外在磨齒工序中，因磨齒工藝是硬齒面齒輪的精加工工藝，也是精密齒輪的主要加工工藝，故主要用采用高精度磨齒機(jī)加工，這樣才能可以滿足挖跟齒輪的要求。但磨齒的缺點(diǎn)是砂輪修整費(fèi)時(shí)，金剛石修整筆的消耗量大，不適于單件或小批生產(chǎn)。
磨齒去余量的大小應(yīng)以除去齒面缺陷層，消除滲碳淬火變形，保證滲碳層規(guī)定厚度要求，達(dá)到齒輪磨齒精度的最小余量為準(zhǔn)，磨齒余量的均勻性對(duì)保證齒面質(zhì)量是十分重要的，磨齒余量不均勻性受下列三個(gè)因素影響：
齒輪的預(yù)加工滾齒等精度
滲碳、淬火的熱處理變形
熱處理后修正基準(zhǔn)加工中產(chǎn)生的誤差
在工藝上要嚴(yán)格控制上述三個(gè)因素造成的誤差，才能獲得均勻而較小的磨齒余量。
通過以上分析得出產(chǎn)生齒形不合格的原因有以下四個(gè)方面：（1）滾齒工序的滾齒刀挖根對(duì)稱度不好；（2）滾齒刀漸開線起始圓不合格；（3）磨齒工序用頂尖加工，測(cè)量基準(zhǔn)與加工時(shí)裝夾基準(zhǔn)不統(tǒng)一；（4）磨齒設(shè)備精度不夠。
為解決此項(xiàng)問題，針對(duì)產(chǎn)生的原因特制定以下方案：（1）對(duì)現(xiàn)有的滾齒刀進(jìn)行改磨，保證滾齒工序輪齒的漸開線起始圓及挖根對(duì)稱合格，為磨齒工序打好基礎(chǔ)。（2）派制專用工裝，統(tǒng)一加工時(shí)裝夾基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)。（3）加大磨齒余量，磨齒分為粗磨及精磨兩道工序，減小精磨余量。
根據(jù)以上方案對(duì)現(xiàn)有的滾齒刀進(jìn)行改磨、統(tǒng)一加工時(shí)裝夾基準(zhǔn)、調(diào)整磨削余量后，有如下改進(jìn)效果：（1）滾齒工序投影檢查的漸開線起始圓合格且挖根對(duì)稱性好。（2）磨齒工序加工時(shí)間延長，磨齒加后齒形齒向尺寸均合格。
2 齒面裂紋原因分析、解決方案及改進(jìn)效果。原因分析：（1）滾齒工序后的打磨輪齒及挖根倒角不均勻，熱處理工序時(shí)殘余應(yīng)力在輪齒尖邊處釋放，造成裂紋。（2）磨齒加工時(shí)震動(dòng)過大產(chǎn)生磨削裂紋。
解決方案。（1）對(duì)打磨倒角工序進(jìn)行控制，嚴(yán)格把關(guān)，確保倒角的均勻性。（2）在打磨倒角工序之后和磨齒加工之前加上光整工序，光整加工能有效去除零件表面的毛刺等，在原工件表面上可靠地細(xì)化表面粗糙度1～2個(gè)等級(jí)，提高零件表面層硬度，從而可延長零件的使用壽命。（3）磨齒工序派制專用夾具，確保加工的穩(wěn)定性。（4）磨齒工序分為粗、精兩道工序，減小磨削震動(dòng)。
改進(jìn)效果。（1）熱處理后零件未出現(xiàn)表面裂紋。（2）磨齒工序后經(jīng)過探傷，未發(fā)現(xiàn)輪齒表面出現(xiàn)裂紋。
結(jié)語
綜上所述，經(jīng)過技術(shù)人員及現(xiàn)場(chǎng)操作人員的共同努力，總結(jié)出挖跟齒輪加工時(shí)存在的問題，并加以解決，最終完成現(xiàn)行的加工流程，達(dá)到了滿意的結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：加工原理；磨削；操作；加工
1 零件的內(nèi)孔槽加工方法
1.1 車削內(nèi)孔槽的加工原理
傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床均為單刀塔配置，平床身數(shù)控車床配置前置刀塔，斜床身數(shù)控車床配置后置刀塔，在X軸方向進(jìn)給車削時(shí)兩者主軸都是單項(xiàng)受力。由于工件受徑向力而使得工件變形，距離夾持位置越遠(yuǎn)變形越大，容易產(chǎn)生正錐的情況，圓柱度差，對(duì)主軸軸承壽命也有很大影響。利用機(jī)床上Z軸的水平方向與X軸的垂直方向的切削進(jìn)給相互聯(lián)系及所選刀具對(duì)零件進(jìn)行加工，按照數(shù)控程序加工路線進(jìn)行即可，再將零件后退到機(jī)床原點(diǎn)位置，加工完成。
1.2 電火花內(nèi)孔槽的加工原理
利用火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對(duì)材料進(jìn)行尺寸加工方法，它是在較低的電壓范圍內(nèi)，在液體介質(zhì)中的火花放電。當(dāng)兩電極接近時(shí)，其間介質(zhì)擊穿后，隨即發(fā)生火花放電。伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低，火花通道必須在維持短暫的時(shí)間后及時(shí)熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特性，使通道能量作用于極小范圍，通道能量的作用，可使電極局部被腐蝕。
1.3 磨削內(nèi)孔槽的加工原理
因?yàn)槟ハ鲿r(shí)砂輪與工件的接觸面積大，發(fā)熱量大，冷卻條件差，易產(chǎn)生熱變形。內(nèi)圓磨床的加工轉(zhuǎn)速一般不超過20000r/min，由于砂輪直徑很小，內(nèi)圓磨削的粗糙度一般為Ra1.6-0.4。砂輪直徑很小，磨耗快，冷卻液不易沖走屑末，砂輪容易堵塞，故砂輪需要經(jīng)常修整或更換。
2 零件內(nèi)孔槽試驗(yàn)加工研究
按照?qǐng)D紙相關(guān)要求（圖1）依次對(duì)零件進(jìn)行試驗(yàn)加工，找到最合理、最穩(wěn)定、最能加工符合圖紙要求的加工方法。
2.1 選取車削內(nèi)孔槽
選取車削內(nèi)孔槽之前，按照?qǐng)D紙要求定制諄應(yīng)車削刀具，此內(nèi)孔槽為斷削加工，要求設(shè)計(jì)刀具足夠堅(jiān)硬和合理。由于零件的特殊性，導(dǎo)致零件加工中刀具磨損嚴(yán)重，加工完成后卸下的零件尺寸超差。因此用數(shù)控車車削此零件內(nèi)孔槽的加工方法是不合適的。
2.2 電火花內(nèi)孔槽加工方法
電火花加工去除速度一般比較慢，影響到生產(chǎn)率；而電極工裝采用紫銅材料，原因是導(dǎo)電性能穩(wěn)定，但由于放電反應(yīng)，存在電極損耗，影響到成形精度；內(nèi)孔槽根部圓角處受到限制，無法符合零件圖紙要求。因此，最終電火花加工此內(nèi)孔槽依然不合理。
2.3 磨削內(nèi)孔槽加工方法
首先裝夾零件，裝上砂輪桿及砂輪片，將砂輪回到原點(diǎn)位置，即安全位置，開始進(jìn)行試驗(yàn)加工，調(diào)整加工砂輪轉(zhuǎn)速S=2000轉(zhuǎn)，手動(dòng)進(jìn)給F=0.005，初步加工完成后，將砂輪退出，清除磨損屑，繼續(xù)進(jìn)行加工，直到最終完成。
將零件卸下，并將零件打樣膏測(cè)量內(nèi)孔槽，測(cè)量結(jié)果是內(nèi)孔槽根徑尺寸合格，但是寬度尺寸及內(nèi)孔槽與端面距離都超差，不符合零件圖紙要求。
3 確定合理內(nèi)孔槽加工方法
3.1 內(nèi)孔槽磨削加工分析
零件磨削加工整個(gè)過程都是手動(dòng)加工，因此避免不了零件加工造成誤差，校正砂輪和進(jìn)刀位置都是手動(dòng)調(diào)整，且用目視進(jìn)行位置調(diào)整，誤差嚴(yán)重，導(dǎo)致零件超差。如果避免目視調(diào)整加工位置，那么加工方法應(yīng)進(jìn)行改良，經(jīng)與外方技術(shù)人員及本車間技術(shù)專家探討，找出解決方案，改變加工設(shè)備，從原先內(nèi)圓磨床改為加工中心，進(jìn)行數(shù)控程序模擬加工，能夠完全避免手動(dòng)調(diào)整的誤區(qū)，并且能夠保證零件的加工位置準(zhǔn)確無誤。
3.2 加工中心內(nèi)孔槽磨削加工
（1）將砂輪片裝在三軸精密坐標(biāo)鏜設(shè)備上進(jìn)行“磨削”加工。
（2）改變部分加工參數(shù)，從而使加工效果更好。
（3）由于齒輪軸內(nèi)孔槽的槽寬和根徑要求嚴(yán)格，將砂輪片修正到0.75mm左右。
（4）加工參數(shù)調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)速為S=10000轉(zhuǎn)，進(jìn)給F=200mm/分，磨削悼爻絳蜃咄旰螅不進(jìn)給，繼續(xù)重走程序。
（5）程序走完后，觀察零件外觀狀態(tài)，內(nèi)孔槽粗糙度到達(dá)Ra0.8。
（6）測(cè)量零件尺寸。
4 結(jié)束語
研究的齒輪軸零件，其中的小內(nèi)孔槽要求嚴(yán)格，不易加工，為了避免加工誤差，將加工設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，內(nèi)圓磨床改為三軸精密坐標(biāo)鏜，經(jīng)過試驗(yàn)找出一個(gè)非常合理的加工方法，并且能夠達(dá)到圖紙要求，利用這種磨削方法大大降低了零件超差的數(shù)量，同時(shí)也帶來了利潤。
【關(guān)鍵詞】焊接式；齒輪箱體；加工工藝；質(zhì)量控制
引言
齒輪箱體在生產(chǎn)的過程中采用焊接式有著較大的優(yōu)勢(shì)，其經(jīng)濟(jì)性、力學(xué)性能、加工精度、結(jié)構(gòu)緊湊性均是其他生產(chǎn)工藝不能相比的，但焊接式齒輪箱體在加工的過程中，加工難度較大、制造工序較多、生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，直接的影響到焊接式齒輪箱體的產(chǎn)量，因此，全面的實(shí)現(xiàn)焊接式齒輪箱體生產(chǎn)加工工藝及其質(zhì)量控制策略的分析有著較為重要的理論與焊接式齒輪箱體生產(chǎn)實(shí)際意義。
1、焊接式齒輪箱體的特點(diǎn)
焊接式齒輪箱的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：首先為焊接式齒輪箱體的重量較大、尺寸較大，容易發(fā)生變形。其次，焊接式齒輪箱體的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，內(nèi)部包含有較多的鋼板拼接，整體的加工控制難度較大。第三，焊接式齒輪箱體需要加工的部位較多，平面與軸承體的加工精度要求較高，加工的總體難度較大。
2、影響焊接式齒輪箱體加工精度的因素
焊接式齒輪箱體的加工精度對(duì)于焊接式齒輪箱體的正常使用時(shí)非常重要的，影響焊接式齒輪箱體加工精度的因素如下：首先為由于焊接式齒輪箱體自重較大、尺寸通常也較大，在裝卡、吊裝及運(yùn)輸?shù)倪^程中較易發(fā)生變形或者扭曲，從而影響到焊接式齒輪箱體的加工精度。其次，焊接式齒輪箱體焊縫較長，所需的焊接工作量較大，多數(shù)情況下為全封焊接，這就導(dǎo)致在焊接的過程中由于大量焊接熱量的影響，影響到焊接式齒輪箱體的加工精度。第三，通常情況下焊接式齒輪箱體所需的加工部位較多，同時(shí)各個(gè)加工部位均需要留有大于10mm的焊接加工余量，但是焊接式齒輪箱體在機(jī)械式加工的過程中，由于受到切削力、切削熱帶來的殘余應(yīng)力的影響，降低了焊接式齒輪箱體的加工精度。第四，焊接式齒輪箱體的主軸回轉(zhuǎn)精度、齒輪箱體定位精度、尺寸控制精度、導(dǎo)軌移動(dòng)精度等方面都會(huì)受到焊接式齒輪箱體的加工精度的影響。第五，焊接式齒輪箱體在生產(chǎn)的過程中也會(huì)受到定位夾緊方法、刀具選用、切削工藝參數(shù)、合箱精度等方面因素的影響，降低了自身的加工精度。
3、焊接式齒輪箱體加工工藝
本文以齒輪箱體尺寸為長*寬*高=4500*2100*3270的焊接式絞車減速箱體為例進(jìn)行焊接式齒輪箱體加工工藝的分析。該焊接式齒輪箱體自重在二十三噸左右，見圖1、圖2所示。本次生產(chǎn)的焊接式齒輪箱體主要由熱軋正火鋼板Q235和箱口板等承重部位的Q345焊接加工而成，在焊接的過程中存在容易變形、異厚板較多、極易產(chǎn)生裂紋等焊接加工缺陷。焊接式齒輪箱體內(nèi)包含有對(duì)加工精度較高要求的六組軸承孔，整體的尺寸精度控制的難度較大，需要加工的部位較多，因此，焊接式齒輪箱體在加工的過程中，采用合理的精度控制方法、選擇合理的加工工藝與焊接方案為保證焊接式齒輪箱體質(zhì)量的重點(diǎn)。為了更好的保證本次焊接式齒輪箱體的整體質(zhì)量，在具體的焊接加工的過程中，選擇將精加工和粗加工分開，穿插適當(dāng)去應(yīng)力的方法，具體的加工工藝過程為：焊接探傷去應(yīng)力退火沖砂底漆劃線1銑1上箱體銑2下箱體劃線2鉆1上箱體鉆2下箱體鉗組合劃線3銑側(cè)面3劃線4鏜孔1鉆3鉗分體銑4上箱體銑5下箱體鉗組合鉆4鏜孔2鉆5檢驗(yàn)鉗分體焊組件輔助工藝。在箱體焊接前，由工藝員根據(jù)實(shí)際的機(jī)床設(shè)備加工能力判定并篩選部件需要焊前預(yù)加工的，編制預(yù)加工件工藝卡片，在焊接前先加工至焊前尺寸，本文所舉例箱體的焊前預(yù)加工件包括油標(biāo)底座、透氣帽底座、軸承座體和軸承蓋以及視孔窗體等。
4、提升焊接式齒輪箱體生產(chǎn)加工質(zhì)量控制策略
4.1焊接式齒輪箱體加工工藝的保證措施
首先由于該焊接式齒輪箱體在加工的過程中存在較多的異厚板對(duì)接的情況，所含的全封焊接較多，焊縫的長度較長，因此，為了降低焊接缺陷，在焊接的過程中應(yīng)嚴(yán)格的控制焊接道間溫度和預(yù)熱溫度，焊接施工的工序應(yīng)當(dāng)合理的進(jìn)行安排，具體焊接時(shí)采用多層多道坷、對(duì)稱焊接的方式，同時(shí)應(yīng)當(dāng)從內(nèi)部到外部進(jìn)行焊接，焊接過程中也注意形狀的調(diào)整，從而更好的保證齒輪箱的幾何形狀和尺寸。各個(gè)焊接式齒輪箱體應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)中心線的位置進(jìn)行找正，當(dāng)將兩個(gè)結(jié)合面固定到一起之后再開始焊接，從而降低焊接式齒輪箱體焊接面的變形量。另外，在焊接施工結(jié)束之后的24小時(shí)應(yīng)對(duì)焊接的部位進(jìn)行超聲波100%探傷，圖2為板厚不同的接頭形式與焊接順序。其次，由于本次焊接式齒輪箱體所需的焊接工作量較大，焊接的總體情況也較為復(fù)雜，容易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力的情況，再加上焊接式齒輪箱體內(nèi)所需的機(jī)械加工的部位較多，所需的加工工作量較大、各層結(jié)合面與軸承孔所需的加工精度較高，容易出現(xiàn)加工殘余應(yīng)力的影響，因此，為更好的防止裂縫或變形出現(xiàn)，提升焊接接頭的性能，降低焊接應(yīng)力，在進(jìn)行焊接式齒輪箱體焊接之后，進(jìn)行一次完整的應(yīng)力退火。為了降低焊接加工殘余應(yīng)力，在具體的焊接作業(yè)時(shí)，根據(jù)具體的焊接情況，盡量的減少焊接工作量，再焊接式齒輪箱體經(jīng)過粗加工之后，進(jìn)行一次完整的二次去火。通過上述兩次應(yīng)力去火后，能夠在較大程度上降低箱體內(nèi)部的殘余應(yīng)力。減少箱體的總變形量，改善箱體焊接縫的性能，提升箱體的加工精度，本次焊接的去火應(yīng)力曲線如圖3所示。第三，采用科學(xué)合理的安裝方式消除焊接式齒輪箱體的原始變形量，在對(duì)箱體工作臺(tái)調(diào)整的過程中，應(yīng)采用三點(diǎn)找正法進(jìn)行調(diào)整，更好的防止箱體結(jié)合面及各個(gè)軸線中心線出現(xiàn)變形和扭曲。在具體的加工過程中不能只在一個(gè)坐標(biāo)位置上加工一處部位到成品尺寸，而要采用輪換加工方法避免局部切削熱輸入過大而影響箱體的加工精度。第四，要采用一定的工藝措施減小機(jī)床精度和定位誤差等因素對(duì)箱體加工精度的影響，在精銑箱體結(jié)合面時(shí)，要同時(shí)在工藝塊上銑出精鏜孔的找正工藝基準(zhǔn)面;合箱時(shí)必須在工作臺(tái)或裝配平臺(tái)上進(jìn)行，合箱前要將各箱體結(jié)合面清理干凈，要求刮研的必須刮研并用塞尺檢測(cè)，以保證結(jié)合面的接觸面積;各層箱體要用螺栓緊固為一體并配作銷孔、緊固銷釘后方可加工軸承孔;螺栓緊固箱體時(shí)要使用力矩扳手并采用對(duì)稱緊固法以保證各層螺栓緊固力矩均勻一致。第五，由于該齒輪箱在加工的過程中，結(jié)合面和箱體的軸承孔整體加工的精度較高，因此，在對(duì)其進(jìn)行半精加工之后應(yīng)采取諧波振動(dòng)的方式將其中的殘余應(yīng)力消除，達(dá)到多頻率消除應(yīng)力和平衡應(yīng)力、提高工件尺寸精度穩(wěn)定性的目的。該齒輪箱體在半精加工后，經(jīng)諧波振動(dòng)去應(yīng)力處理后再進(jìn)行精加工。
4.2焊接式齒輪箱體的質(zhì)量控制策略
首先為下料時(shí)質(zhì)量控制策略，對(duì)坡口進(jìn)行噴砂處理，提升坡口的可靠性；使用輔助支撐更好的提升焊接式齒輪箱體的結(jié)構(gòu)剛性；嚴(yán)格的控制焊接的工藝，選擇焊接參數(shù)時(shí)，應(yīng)選擇熱輸入量較少的參數(shù)。其次為組焊，每次焊接的焊縫的長度應(yīng)選擇適宜，不能太長；當(dāng)每次焊接施工結(jié)束之后，應(yīng)在焊機(jī)溫度下降到不燙手的情況下再次進(jìn)行下次的焊接；各層箱體結(jié)合面組對(duì)焊接時(shí)，要將相鄰箱體兩兩固定后再進(jìn)行組焊，以減小結(jié)合面的焊接變形量。第三為退火，當(dāng)焊接施工結(jié)束之后，應(yīng)嚴(yán)格的采用退火處理的方式消除焊接處的殘余應(yīng)力。
5、結(jié)束語
綜上分析，焊接式齒輪箱體加工為一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，因此，技術(shù)人員在進(jìn)行焊接式齒輪箱體加工式應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的按照焊接工藝流程進(jìn)行加工，對(duì)出現(xiàn)的特殊焊接情況應(yīng)深入分析，采用針對(duì)性的措施，保證焊接式齒輪箱體的焊接質(zhì)量，提升焊接式齒輪箱體綜合性能。
參考文獻(xiàn)
[1]何文學(xué),王愛民.地鐵、城軌交流牽引電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室機(jī)械平臺(tái)系統(tǒng)中高速齒輪箱的設(shè)計(jì)分析[J].機(jī)械工程師,2010,04:31-34.
[2]馬建,高青,陸通,馬才旺,胡宗友.橢球體鋼網(wǎng)殼的圓管構(gòu)件加工工藝研究及質(zhì)量控制[J].鋼結(jié)構(gòu),2015,12:68-71.
關(guān)鍵詞：箱體；加工；裝夾
引言
圖1為一個(gè)齒輪減速箱體零件的加工圖，是廣西南寧萬昌機(jī)械制造有限公司委托本人制定加工工藝。該零件的材料為HT200，加工數(shù)量為100個(gè)，該箱體是機(jī)床排屑器上的變速裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部呈腔型，主要的加工位置為平面M和各孔系，并且面和孔之間有相對(duì)較高的要求：1、平面M是加工中的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，需要有較的高精度和表面粗糙度。2、本箱體中的孔系主要用來安裝軸承，為了保證軸的回轉(zhuǎn)精度，孔的尺寸精度分別為IT7和IT9，表面粗糙度為Ra1.6。同時(shí)兩邊的軸心線與A-B基準(zhǔn)的平行度公差為0.02mm。
1.工藝分析
齒輪減速箱體由于內(nèi)腔和外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此毛坯選擇鑄造成型。在鑄造時(shí)由于存在內(nèi)應(yīng)力，需要采用人工時(shí)效消除毛坯里面殘留的內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)生加工變形。然后在加工中心上進(jìn)行粗、精加工平面和孔系，鉆好孔和攻好螺紋孔。接下來在鉗工臺(tái)上去除毛刺。然后在清洗機(jī)上清洗。最后送檢。加工中心上是工序最復(fù)雜的時(shí)候，是決定箱體能否達(dá)到合格尺寸的關(guān)鍵一步，因此我們把加工步驟具體分為裝夾、粗加工、精加工階段，合理完成箱體的實(shí)際加工。
2.加工步驟
2.1裝夾
采用螺釘和壓板裝夾工件，工件的M平面先加工完畢，以它為定位面，首先輕壓工件，用劃針根據(jù)F面找正工件，使F面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向平行，然后用螺釘和壓板把工件壓緊在工作臺(tái)上。工件裝夾后，以?90圓臺(tái)的外圓，找正主軸位置，確定工件原點(diǎn)的偏移值量，同時(shí)完成原點(diǎn)偏移量的設(shè)定。
2.2粗加工
粗加工按以下順序進(jìn)行：
2.2.1以軸孔為基準(zhǔn)首先銑削兩個(gè)凸緣的端面，選用?80mm的面銑刀，轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給量為60mm/min；
2.2.2鉆?35的孔，留0.5mm的余量。先加工正面，再轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)180度。加工另外一面。鉆孔的轉(zhuǎn)速選擇為600r/min，進(jìn)給量為60mm/min；
2.2.3粗鏜2x45H7，留0.5mm的余量。轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)180度，粗鏜另外一邊的2x45H7。加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給量為60mm/min
2.2.4粗鏜2x58H9的內(nèi)孔，留0.5mm的余量。加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給量為60mm/min；
2.2.5鉆2x?18的內(nèi)孔，加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為600r/min。進(jìn)給量為60mm/min；
2.2.6鉆?90圓臺(tái)上4XM8處的螺紋內(nèi)孔（共8處），轉(zhuǎn)速為700r/min，進(jìn)給量為60mm/min。到此完成所有的粗加工。
2.3精加工
精加工時(shí)基準(zhǔn)的選擇非常重要，為了保證加工精度，考慮基準(zhǔn)重合原則.本箱體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是上蓋面、凸臺(tái)面及一側(cè)外壁。根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則，選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。精加工順序：
2.3.1先面后孔。先精加工兩處?90的平面，能夠?yàn)榭准庸ぬ峁┛煽康亩ㄎ换鶞?zhǔn)。同時(shí)由于箱體是澆鑄類的零件，先加工面也可以去除鑄件毛坯表面的凹凸不平、砂孔等缺陷，防止加工時(shí)刀具產(chǎn)生大的磨損或傾斜，為后續(xù)加工奠定了基礎(chǔ)。
2.3.2先基準(zhǔn)面，后其他面，基準(zhǔn)先行。該箱體在精加工時(shí)有A、B兩個(gè)基準(zhǔn)，因此先半精鏜和精鏜正、反兩面?35H7的內(nèi)孔至合格尺寸。加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為100r/min，進(jìn)給量為40mm/min。然后半精鏜和精鏜正面的2x45H7內(nèi)孔至合格尺寸。加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為100r/min，進(jìn)給量為40mm/min，再轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)180度，加工另外一面的2x45H7內(nèi)孔至合格尺寸；接著半精鏜和精鏜2x58H9的內(nèi)孔至合格尺寸。加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為100r/min，進(jìn)給量為40mm/min。
2.3.3先主后次。箱體上用于緊固的螺孔、小孔一般屬于次要表面。因?yàn)檫@些次要孔往往要依據(jù)主要表面（軸孔）定位，所以這些螺孔的加工應(yīng)在主要軸孔加工后進(jìn)行。否則會(huì)使主要孔的精加工產(chǎn)生斷續(xù)切削和振動(dòng)，影響主要孔的加工質(zhì)量。因此把攻兩處4xM8的螺紋放在最后。
3.加工中的難點(diǎn)分析與處理
在銑削平面和車削孔系時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，引起圓度誤差、同軸度誤差、孔和面的垂直度誤差，同時(shí)表面粗糙度也較差。在加工中我們采取一些方法解決了以上問題。
3.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心不準(zhǔn)
在臥式加工中心上裝夾時(shí)，由于采用的是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，一面加工完成后通過指令，讓機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)180度，然后再加工箱體的另外一面。因此箱體各孔系的同軸度依賴著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。因此在加工前我們須對(duì)工作臺(tái)的X向、Y向、Z向三個(gè)方向回轉(zhuǎn)中心進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，保證工件的加工精度。測(cè)量和調(diào)整有三種方法：第一種為心軸、量塊配合百分表測(cè)量；第二種為心軸、直角尺配合百分表測(cè)量；第三種為試鏜的方法。前面兩種是機(jī)床靜止時(shí)候測(cè)量的，精度不是很準(zhǔn)確。我們采用前兩種方法結(jié)合然后進(jìn)行試切，先在工件的一端進(jìn)行試切，然后工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180度，再進(jìn)行試切。結(jié)合兩邊的差值進(jìn)行補(bǔ)償。這樣就可以保證工件加工的精度。
3.2箱體加工時(shí)剛性較差
齒輪箱體是中空類零件，在加工時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，我們?cè)趭A緊的時(shí)候增加定位地方的支撐點(diǎn)，在箱體內(nèi)部增加支撐桿，增加箱體兩側(cè)的剛性。合理選擇正確的鑄鐵刀片減少零件的變形。最終保證工件加工的精度。
4.結(jié)束語
通過實(shí)踐證明，我們通過此種加工方案，合理地選用刀具和切削用量，不但成功完成了齒輪箱體的加工，而且能夠達(dá)到圖紙的要求。該方案大大縮短了工藝流程、減少了勞動(dòng)強(qiáng)度、保證了加工精度、提高了生產(chǎn)效率。值得在箱體類零件加工中推廣。
參考文獻(xiàn)：
在齒輪傳動(dòng)中，特別是在相交軸線的機(jī)械傳動(dòng)中，直齒錐齒輪應(yīng)用廣泛。因?yàn)橹饼X錐齒輪比準(zhǔn)雙曲面齒輪易于設(shè)計(jì)和加工，其齒線在機(jī)械傳動(dòng)中也不產(chǎn)生軸向力。但是，在機(jī)械傳動(dòng)過程中，在運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性以及承載能力等方面。直齒錐齒輪卻不如準(zhǔn)雙曲面齒輪。準(zhǔn)雙曲面齒輪強(qiáng)度高，能夠更平穩(wěn)地工作，適宜于減速比較大的傳動(dòng)，齒面磨損均勻，改善接觸區(qū)，能夠提高齒面光潔度，同時(shí)降低噪聲。所以在轎車中幾乎普遍采用準(zhǔn)雙曲面齒輪。為此，我們提出了準(zhǔn)雙曲面齒輪的加工理論參數(shù)及仿真研究非常必要。
一、準(zhǔn)雙曲面齒輪副基本幾何設(shè)計(jì)
準(zhǔn)雙曲面齒輪副幾何參數(shù)如圖1所示：兩軸線與P點(diǎn)的位置決定了準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的性質(zhì)。K1K2節(jié)垂線，ε大齒輪軸截面上偏置角，r1小圓節(jié)圓半徑，r2大圓節(jié)圓半徑。E為偏置距，Σ軸夾角，η小輪軸截面上偏置角。節(jié)平面為兩節(jié)錐的共切面，節(jié)錐面為雙曲面的近似。
二、準(zhǔn)雙曲面齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算方法
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子表格軟件、數(shù)據(jù)庫也不斷發(fā)展，向準(zhǔn)雙曲面齒輪繁瑣數(shù)據(jù)的計(jì)算和智能化使用，提供了極大的方便。使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)電子表表軟件，可以進(jìn)行準(zhǔn)雙曲面齒輪表格定制、處理復(fù)雜繁瑣的數(shù)據(jù)，進(jìn)行非常方便、快捷的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算。
三、準(zhǔn)雙曲面齒輪仿真加工
在數(shù)控加工之前，通過在軟件上進(jìn)行仿真加工，不僅可以檢測(cè)出加工過程中的參數(shù)計(jì)算設(shè)置情況，刀具、工件是否變形、過載情況，而且利用數(shù)控加工仿真，可對(duì)加工中的幾何參數(shù)，力學(xué)性能作出分析與評(píng)價(jià)，以此改善切削條件，提高加工質(zhì)量。成形法加工大齒輪：在CATIA軟件或UG軟件中，基于調(diào)整的參數(shù)，建立機(jī)床坐標(biāo)系、大齒輪坐標(biāo)系、刀盤坐標(biāo)系。根據(jù)調(diào)整參數(shù)，完成建模。采用成形法加工大齒輪。刀傾法加工小齒輪：小齒輪與搖臺(tái)間存在滾比，可以在三維AutoCAD軟件中，根據(jù)機(jī)床調(diào)整參數(shù)，建立機(jī)床坐標(biāo)系、小齒輪坐標(biāo)系、刀盤坐標(biāo)系，之后，根據(jù)滾比，建立輪坯一系列包絡(luò)線，包絡(luò)線擬合成曲面，由曲面生成切削體，利用陣列和布爾操作，完成建模。采用刀傾法加工小齒輪。此時(shí)，就可以進(jìn)行數(shù)控加工的仿真加工了。如圖所示。優(yōu)化曲面加工工藝，確定合理參數(shù)。反復(fù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，進(jìn)行仿真加工，選取最佳參數(shù)，確定最優(yōu)方案。準(zhǔn)雙曲面齒輪仿真加工如圖3所示。
四、結(jié)束語
本文針對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化與仿真等主要方面進(jìn)行了探索與研究，形成一些關(guān)于準(zhǔn)雙曲面齒輪制造系統(tǒng)的理論成果，構(gòu)建出了準(zhǔn)雙曲面齒輪仿真加工系統(tǒng)。當(dāng)然，準(zhǔn)雙曲面齒輪領(lǐng)域還有很多問題有待于繼續(xù)深入的研究。
作者：胡虹 朱秀榮 單位：吉林工程技術(shù)師范學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院
關(guān)鍵詞：仿形法 鼓形齒輪 y38滾齒輪
齒式聯(lián)軸器是可移動(dòng)剛性聯(lián)軸器中，用處最廣泛的一種聯(lián)軸器，它是利用內(nèi)外齒嚙合以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接。允許被連接軸有一個(gè)不大的偏轉(zhuǎn)角，而直齒形聯(lián)軸器當(dāng)外齒輪與內(nèi)齒圈相對(duì)偏轉(zhuǎn)時(shí)，形成齒端點(diǎn)接觸，造成接觸應(yīng)力增大，磨損加劇以致早期損壞。為改善這種情況，我們常把齒式聯(lián)軸器齒輪的制成鼓形齒。當(dāng)兩軸有相對(duì)角位移時(shí)，鼓形齒可以避免齒端點(diǎn)接觸，改善嚙合面上壓力分布的均勻性并可增加許用角位移。由于鼓形齒性能好，已被廣泛應(yīng)用于 煉鐵、煉鋼、軋機(jī)中的部件。但鼓形齒齒形是一小段圓弧，給加工帶來不便，必須用有專用加工設(shè)備，目前新設(shè)計(jì)的數(shù)控滾齒機(jī)都已采用鼓形齒，這些設(shè)備成本高，造價(jià)高，是普通滾齒機(jī)的幾倍。而普通的滾齒機(jī)只能加工直齒，正是由于普通滾齒機(jī)的加工單一性，造成普通滾齒機(jī)設(shè)備閑置，資源浪費(fèi)。我們采用在普通滾齒機(jī)上安裝伺服系統(tǒng)，僅僅是幾千元的費(fèi)用，就能達(dá)到造價(jià)百萬元的數(shù)控滾齒機(jī)加工鼓形齒的效果。
改裝的方法如下：
利用液壓仿形法。在一臺(tái)國產(chǎn)y38滾齒機(jī)上，利用液壓伺服系統(tǒng)的原理，改裝了徑向走刀傳動(dòng)系統(tǒng)，使?jié)L刀在軸向走刀的同時(shí)，又按預(yù)定軌跡作徑向進(jìn)給，即滾刀的復(fù)合走刀運(yùn)動(dòng)為圓弧從而加工出鼓形齒齒形。
一、原理
為了使?jié)L刀在垂直走刀的同時(shí)按預(yù)定軌跡徑向走刀，在刀架上裝置一塊模板，模板隨同刀架升降并隨同立移動(dòng)，在床身導(dǎo)軌上裝置液壓伺服閥，在立柱進(jìn)給絲杠上裝置液壓缸，缸體固定在床身上。伺服閥采用正開口四邊滑閥，有單獨(dú)的供油裝置供給壓力油。由于液壓缸左右油腔面積相等并通過伺服閥的四個(gè)控制邊s1、s2、s3、s4，既與壓力油相通又與回油相通。當(dāng)模板與滑閥閥芯接觸并壓下一定距離使閥芯在中間位置時(shí)，液壓缸的左右油腔壓力相等。活塞不動(dòng)，處于平衡狀態(tài)。當(dāng)模板推動(dòng)閥芯時(shí)，如推動(dòng)閥芯向左移動(dòng)，這是s1和s3減小，s2和s4增大，液壓缸左腔壓力增大，右腔壓力減小，因此活塞從左向右移動(dòng)，反之從右向左移動(dòng)。活塞移動(dòng)時(shí)通過進(jìn)給絲杠推動(dòng)立柱移動(dòng)。作徑向進(jìn)給。同時(shí)帶這模板一起移動(dòng)，因此立柱移動(dòng)后，模板與滑閥退離接觸（或壓進(jìn)）使系統(tǒng)中心恢復(fù)平衡。立柱停止完成反饋過程。而立柱的移動(dòng)距離等于模板推動(dòng)滑閥閥芯移動(dòng)的距離。因此在滾刀沿齒輪軸向走刀的同時(shí)，能按照模板的弧形作徑向進(jìn)給，從而仿形加工出鼓形齒形。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.油缸
是空心雙出桿活塞油缸，立柱進(jìn)給絲杠從活塞中心空穿過，用螺母鎖緊，這一結(jié)構(gòu)保證了當(dāng)油壓推動(dòng)活塞時(shí)帶動(dòng)絲杠一起移動(dòng)，同時(shí)立柱的機(jī)動(dòng)和手動(dòng)進(jìn)給仍可用原機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，與液壓傳動(dòng)互不干涉。當(dāng)加工鼓形齒輪時(shí)，先開動(dòng)機(jī)動(dòng)進(jìn)給，使?jié)L刀接近工件，然后用鎖緊螺母將絲杠，與螺母?jìng)泯X輪鎖緊，以消除絲杠、螺母之間的間隙對(duì)鼓形齒加工精度的影響。需要指出，在加工鼓形齒輪時(shí)，由于在工件齒寬中線以上時(shí)，滾刀是逐漸后退，過了中線，滾刀轉(zhuǎn)為逐漸前進(jìn)，由于進(jìn)給方向變換，因此傳動(dòng)系統(tǒng)如果存在間隙，將會(huì)造成加工誤差。在鼓形齒加工過程中，不再使用原機(jī)床機(jī)動(dòng)和手動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，只用液壓系統(tǒng)，先轉(zhuǎn)動(dòng)手輪.通過絲杠使滑閥移動(dòng)到閥芯與模板接觸并壓下一段距離達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使滑閥移動(dòng)時(shí)，立柱也隨之移動(dòng)同樣的距離，用這種方法可以控制吃刀和退刀，由于活塞行程有50mm，對(duì)加工模數(shù)10以下的齒輪所需的吃刀深度是足夠的，當(dāng)需要改換加工普通圓柱齒輪時(shí)，可以不必拆除液壓缸，只需將活塞移動(dòng)到左端與油缸蓋相靠墊上兩半剖分墊，用螺母鎖緊，即可與普通滾齒機(jī)一 樣使用。
2.模板裝置
鼓形齒輪實(shí)際上是一個(gè)變位量沿齒寬方向連續(xù)變化的齒輪，刀具的位移量應(yīng)等于齒輪變位量，因此滾刀的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)是半徑為R的圓弧，可見模板圓弧半經(jīng)也是R.另外，模板的圓弧兩端應(yīng)有一段直線部分，以保證滾刀切入和切出 行程滑閥閥芯與模板不脫離接觸。
模板應(yīng)安裝到刀架上，應(yīng)能隨同刀架升降，并能方便地調(diào)整高低位置。當(dāng)加工鼓形齒輪時(shí)，為了保證鼓形量對(duì)稱于齒寬中線（要求中線偏移不大于±0.5mm)，需要使當(dāng)滾刀軸中心線對(duì)正工件齒寬中線時(shí)，模板的圓弧中心對(duì)正滑閥閥芯。
3.液壓伺服閥
為了保證鼓形齒加工精度，要求控制系統(tǒng)的靈敏度高，也就是推動(dòng)閥芯的力要小，克服負(fù)載的作用力要足夠大，隨著閥芯的微小位移，立柱能作出反應(yīng)，這主要決定于伺服閥的精度，為此閥芯與閥套要采取配作加工，保證經(jīng)向間 隙不超過0.005mm.四個(gè)控制窗孔要達(dá)到最理想狀態(tài)。
三、特點(diǎn)
1.精度較高
由于利用了液壓伺服系統(tǒng)的放大作用，控制滑閥位移的力很小，不過幾公斤。因此裝置的本身不會(huì)有變形，而能夠把模板的弧形準(zhǔn)確的傳遞刀工作機(jī)構(gòu)上，得到足夠大的作用力，可以用調(diào)整供油壓力的大小很方便地達(dá)到。
2.機(jī)床的操作、調(diào)整方便
用這套裝置加工鼓形齒輪，與在普通滾齒機(jī)上加工圓柱齒輪，操作上沒多大區(qū)別。所用工時(shí)也基本相同，對(duì)于不同尺寸和模數(shù)的鼓形齒輪加工，除模板專用外，具有萬能性，即適用于成批生產(chǎn)，也可用于單件小批生產(chǎn)。
3.機(jī)床的改裝不大
一般機(jī)械制造廠都能辦到，對(duì)于其他型號(hào)的滾齒機(jī)，包括立柱移動(dòng)式和工作臺(tái)移動(dòng)式的都適用，它的原理也可以移植于研磨機(jī)，用以加工俢緣齒輪。改裝后的滾齒機(jī)，還能夠加工普通圓柱齒輪，不需要作大的改動(dòng)。
用這套裝置加工的鼓形齒輪精度不低于級(jí)8-8-7，齒面光潔度達(dá)到6級(jí)。
四、使用情況
調(diào)查表明，在軋機(jī)上使用鼓形齒聯(lián)軸器由于偏轉(zhuǎn)角大，工作條件繁重，特別是在轉(zhuǎn)速高的情況下，磨損迅速，壽
命低。解決這一途徑是：
1.增大模數(shù)，在按裝尺寸一定時(shí)，可以適當(dāng)減少齒數(shù)。
關(guān)鍵詞：齒輪；加工工藝；工藝要求；應(yīng)用研究
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.010
1 前言
盡管齒輪歷史由來已久，最早記錄是在三千多年前。由于齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長等一系列有點(diǎn)，所以它仍舊是目前人類應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)裝置，是各類機(jī)電產(chǎn)品的核心部件。近年來由于科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，很多學(xué)科涌現(xiàn)出大量的新方法、新技術(shù)，這些因素給齒輪的加工制造研究帶來了新的活力，使得新理論、新結(jié)構(gòu)、新工藝等都得到了發(fā)展和應(yīng)用，推進(jìn)了齒輪加工制造業(yè)的大力發(fā)展。
2 齒輪加工工藝概述
毛坯鍛造：廣泛使用的方法是鍛熱壓印，近幾年，生產(chǎn)機(jī)械軸開始大規(guī)模使用橫軋技術(shù)，尤其在加工復(fù)雜的階梯軸類工件上應(yīng)用普遍，應(yīng)用這種技術(shù)不僅能提高精度和加工效率，還能減少資源浪費(fèi)，節(jié)約成本。
正火：一般由于人工操作、設(shè)備誤差、環(huán)境影響等因素，使得工件冷卻速度難以控制，容易使組織結(jié)構(gòu)不均勻，最終導(dǎo)致金屬切削的熱處理。所以必須使用等溫正火來處理，此過程是通過齒輪切削硬度和熱處理加工后，達(dá)到合適的溫度來減少齒輪鋼材料的熱變形，實(shí)踐也證明此方法效果明顯。
車削加工：為滿足高精度加工的齒輪定位要求，齒坯加工現(xiàn)在均采用數(shù)控車床，而且為了滿足端面與內(nèi)控的垂直度要求，提高齒坯的精度，確保齒輪的加工質(zhì)量，要機(jī)械夾緊不反復(fù)磨車刀，同步完成孔徑、外徑和端面的加工。數(shù)控車床的加工高效率有助于設(shè)備數(shù)量的減少，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
滾、插齒：目前滾刀、插刀刃磨后采用再次涂層技術(shù)，非常明顯的提高了刀具的壽命，減少更換刀具的次數(shù)，保證加工的穩(wěn)定進(jìn)行，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。
剃齒：是齒輪精加工最常用的方法，因其高效、易于實(shí)現(xiàn)齒形和齒向要求的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于齒輪生產(chǎn)中。
熱處理：常見的有淬火熱處理、滲氮、滲碳等方法，經(jīng)過處理后表面硬度高，中心塑韌性強(qiáng)，能有效提高齒輪的耐磨性、抗疲勞、延長壽命等。
磨削加工：主要是通過對(duì)齒輪的內(nèi)襯、外徑及斷面的精加工來提高裝配安裝的精度。
檢驗(yàn)：本過程非常重要，主要是在齒輪裝配前對(duì)齒部進(jìn)行的檢查清理過程，避免裝配后出現(xiàn)噪聲，此過程利用綜合檢查儀觀察嚙合偏差來完成。
3 目前齒輪加工工藝常見問題及解決對(duì)策
（1）常見問題。受到技術(shù)水平和人工操作等因素的影響，齒輪加工制造過程仍存在一些問題。比如齒數(shù)不準(zhǔn)、齒形不對(duì)稱等。造成齒數(shù)不準(zhǔn)的原因主要是滾刀選用不合適、毛坯尺寸誤差大等。造成齒形不對(duì)稱的主要原因安裝滾刀時(shí)沒有對(duì)準(zhǔn)、螺旋角引起的誤差等。
（2）解決對(duì)策。針對(duì)齒數(shù)不準(zhǔn)的問題，首先要合理選擇滾刀，保證滾刀的模數(shù)及壓力角相同，螺旋角相近，這樣才可以保證齒形誤差在允許范圍內(nèi)。如果齒形誤差已經(jīng)偏大，可以將滾刀的安裝角度微微調(diào)整一下，符合要求的規(guī)格參數(shù)即可。其次要注意齒輪毛坯尺寸的確定，毛坯加工在齒輪的制造中占有非常重要的地位，技術(shù)人員應(yīng)高度重視，最后還要注意附加運(yùn)動(dòng)方向的準(zhǔn)確性。
針對(duì)齒形不對(duì)稱的問題，要做到提高滾刀的安裝精度和提高滾刀刃磨質(zhì)量，建議采用具有高精度、低價(jià)格、易操作特點(diǎn)的滾刀刃磨床。此外要經(jīng)常對(duì)交換齒輪的安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況做全方位檢查，保證車床的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
4 齒輪加工應(yīng)用新動(dòng)向
現(xiàn)在齒輪加工行業(yè)對(duì)齒輪的制造精度，高效生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)等方面的要求越來越高，所以齒輪制造研究技術(shù)出現(xiàn)新的動(dòng)向：
（1）高效自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)大范圍應(yīng)用在齒輪加工業(yè)，利用數(shù)字化控制和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，可以讓設(shè)備自動(dòng)識(shí)別工件正確與否、刀具磨損情況等，真正實(shí)現(xiàn)無人操作、高效自動(dòng)化生產(chǎn)的目的。
（2）綠色環(huán)保生產(chǎn)。在切削時(shí)為延長刀具的壽命，常常會(huì)使用切削液，但飛濺的切削液和形成的油霧會(huì)對(duì)環(huán)境和工作人員的身體造成傷害。為解決這種問題，出現(xiàn)了高速干切技術(shù)，不僅大幅度提高了加工效率，也延長了刀具的使用壽命，所以未來干切切齒技術(shù)將成為滾齒加工的發(fā)展趨勢(shì)。
（3）硬齒面加工技術(shù)。隨著砂輪材料的性能提高和磨齒機(jī)向自動(dòng)化發(fā)展程度越來越高，磨齒機(jī)的工作效率得到了大幅度提高，現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用在齒輪加工中，尤其是汽車齒輪的加工。此外目前國內(nèi)正在試用滾齒-熱處理-強(qiáng)力珩齒這種新工藝，相信不久之后也會(huì)得到普遍應(yīng)用。
5 結(jié)語
綜上所述，齒輪的加工制造過程中包括了很多的環(huán)節(jié)，若想制造出較高精度的齒輪，就要做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作，嚴(yán)格執(zhí)行齒輪加工工藝流程。對(duì)于加工過程中存在的問題要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并努力找到解決辦法。而且齒輪加工現(xiàn)在正逐漸朝著高效自動(dòng)化、全程數(shù)控化、信息智能化方向發(fā)展，相關(guān)工作者應(yīng)懂得抓住這一趨勢(shì)，大力促進(jìn)齒輪加工的發(fā)展及其應(yīng)用的廣泛推廣。
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關(guān)鍵詞：鼓形齒；多軸數(shù)控磨削；鼓形量分布
1 概述
鼓形齒輪與直齒輪相比，以其承載能力強(qiáng)、角位移補(bǔ)償量大、齒面嚙合良好、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，在聯(lián)軸器等民用產(chǎn)品廣泛使用。
航空用鼓形齒輪，一般用于具有彈性要求的軸類齒輪傳扭結(jié)構(gòu)件上，屬于關(guān)鍵零部件。見圖1，由于航空用鼓形齒輪的齒形輪廓特殊和尺寸精度要求高，只能用高精度數(shù)控磨齒機(jī)進(jìn)行加工。
2 齒輪加工參數(shù)設(shè)定
所使用的數(shù)控磨齒機(jī)具備四軸聯(lián)動(dòng)功能，具備多位置主軸和多種自動(dòng)找正功能，配置西門子SINUMERIK 840D系統(tǒng)，具備良好的人及交互界面和強(qiáng)大的模擬功能。
（1）基本參數(shù)設(shè)定。輸入齒數(shù)、法向模數(shù)、法向壓力角、跨棒距尺寸、量棒直徑、跨齒數(shù)、齒形點(diǎn)頻率等參數(shù)。
（2）確定漸進(jìn)磨削方式。為了避免在砂輪過于鋒利等原因而導(dǎo)致的過切現(xiàn)象出現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置了特殊的漸進(jìn)磨齒方式。15個(gè)齒磨削完成后，再重新把初始3個(gè)留有余量的齒進(jìn)行最終尺寸的磨削，保證磨削精度。
3 齒形磨削及調(diào)整
在工件第一個(gè)齒槽試磨完成后，必須在齒輪測(cè)量機(jī)上對(duì)齒形進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于CBN磨輪來說，齒形上的余量是否均勻、余量過多或過少不是“齒形調(diào)整”的主要內(nèi)容。
4 齒向磨削及調(diào)整
齒向磨削主要是齒面的鼓形量分布及調(diào)整，也是該零件加工的關(guān)鍵。鼓形分布的調(diào)整是鼓形調(diào)整的依據(jù)，首先需要必須確保檢驗(yàn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)的一致性。如圖2所示，在齒向的（零件軸線方向）鼓形曲線上測(cè)量所取的曲線段不同，測(cè)量結(jié)果也將不同。
若測(cè)量中取了左裙男蝸咧械A(chǔ)1-A2-A3線段，右側(cè)鼓形線中的B1-B2-B3線段，測(cè)量結(jié)果就會(huì)顯示鼓形有角度誤差，上端齒形小，下端齒形大。相反，測(cè)量結(jié)果也會(huì)顯示鼓形有角度誤差。
經(jīng)過多次試磨削和測(cè)量，最終完成了鼓形齒磨削并保證了嚴(yán)格的尺寸要求，最終測(cè)量結(jié)果見圖3。
5 結(jié)束語
通過具體零件的加工實(shí)驗(yàn)，掌握了特殊結(jié)構(gòu)高精度鼓形齒磨削過程中參數(shù)調(diào)整、齒形齒向調(diào)整、鼓形量分布辨別方法和調(diào)整原理；探索了新型高性能機(jī)床的新功能、新操作方法，填補(bǔ)了公司關(guān)于特殊結(jié)構(gòu)小模數(shù)鼓形齒輪磨削的技術(shù)空白。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】 數(shù)控機(jī)床 大型錐齒輪 工藝 誤差
1 緒論
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)的要求越來越多、越來越細(xì)，提高加工精度已經(jīng)成為必然的趁勢(shì)。而且快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)，也為提高加工精度提供了基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床己成為柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能化制造系統(tǒng)及工廠自動(dòng)化的基本組成單元。所以提高數(shù)控機(jī)床的加工精度是提高加工產(chǎn)品質(zhì)量的必要路徑。而控制數(shù)控機(jī)床加工精度在一定的范圍內(nèi)是一個(gè)需要不斷研究的重要課題。
僅就中國航天、航空制造業(yè)來講，要在10年內(nèi)完成登月之旅，中國的數(shù)控機(jī)床將要發(fā)揮巨大的作用，這就為機(jī)床行業(yè)提供了商機(jī)。并且為貫徹國家“振興東北老工業(yè)基地”的戰(zhàn)略方針，促進(jìn)遼寧省裝備制造業(yè)進(jìn)一步的提高與發(fā)展。
2 數(shù)控機(jī)床大型錐齒輪加工總體框架
依據(jù)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)在通信、數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理和數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程監(jiān)視與管理方面的需求，利用關(guān)鍵技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)方案進(jìn)行改進(jìn)，分步設(shè)計(jì)出數(shù)控機(jī)床加工大型錐齒輪總體框架。整體思路是首先確定系統(tǒng)的主要組成模塊，然后解決數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)通信問題，最后解決數(shù)控機(jī)床加工精度與誤差分析問題。
在確定系統(tǒng)主要組成模塊之前，簡要介紹一下嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是對(duì)設(shè)備、機(jī)器或車間的運(yùn)作，進(jìn)行控制、監(jiān)視或輔助的裝置。另外，國內(nèi)有一個(gè)更通俗，而且被普遍認(rèn)同的定義：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可剪裁，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
首先確定系統(tǒng)的主要組成模塊，傳統(tǒng)的系統(tǒng)由上位機(jī)，下位機(jī)，串口服務(wù)器和數(shù)控機(jī)床組成，上位機(jī)和下位機(jī)均基于通用 PC機(jī)。然而通用PC 機(jī)體積大、功耗高且靈活性差，在此，利用嵌入式適配器將下位機(jī)與串口服務(wù)器的功能集成起來，嵌入式適配器是一個(gè)典型的嵌入式系統(tǒng)，可依據(jù)需求進(jìn)行定制，靈活性高。
3 大型錐齒輪主要工藝問題及解決思路
整個(gè)工藝設(shè)計(jì)過程要根據(jù)我廠現(xiàn)有加工能力以及裝配車間現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行，并且應(yīng)用原有數(shù)控機(jī)床加工及裝配總結(jié)下來的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)要在以下幾個(gè)技術(shù)方面進(jìn)行攻關(guān)、突破。
（1）床身、工作臺(tái)整體部件加工精度保證的問題；
（2）立柱導(dǎo)軌面與橫梁接合面垂直度加工保證問題；
（3）滑鞍Y向?qū)к壟cZ軸導(dǎo)軌垂直度精度保證問題；
（4）床身左側(cè)單導(dǎo)軌與立柱裝配保證進(jìn)度問題；
（5）滑鞍、橫梁部件裝配精度保證問題。
4 數(shù)控機(jī)床誤差源分析
加工精度是機(jī)床必須要保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)之一，影響機(jī)床加工精度的誤差源主要表現(xiàn)為機(jī)床系統(tǒng)的空間誤差、刀具系統(tǒng)的位置誤差、工件和夾具系統(tǒng)的位置誤差、檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差、外界干擾誤差。上述所說的各種誤差因不同種類的機(jī)床而不同，如下表4-1所示。
工作狀態(tài)和環(huán)境的不同其占據(jù)的權(quán)重有所變化。表2.1是某加工中心的誤差源分析結(jié)果。
表4-1 誤差結(jié)果
為解決上述誤差問題，下面我們要引入多體系統(tǒng)來解決加工中的問題。所謂的多體系統(tǒng)是指通過某種形式聯(lián)結(jié)而成的多個(gè)剛體或柔體的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。多體系統(tǒng)的核心是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而其理論基礎(chǔ)是多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。即用低序體陣列方法描述多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，用4×4階齊次方陣描述點(diǎn)和矢量在廣義坐標(biāo)系中的變換關(guān)系，使有誤差多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析變得簡單、迅速、明了和普遍適用。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和低序體陣列一般的用低序體陣列來描述多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。設(shè)慣性坐標(biāo)系為B0體，任選一體為B1體，然后沿遠(yuǎn)離B1的方向以增長數(shù)列標(biāo)定每個(gè)物體的序號(hào)，從系統(tǒng)的一個(gè)分支到另一個(gè)分支，直到全部標(biāo)定完為止。數(shù)控機(jī)床是非常典型的多體系統(tǒng)，多體系統(tǒng)理論中，我們把構(gòu)成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單元成為體，而低序體陣列是用來描述體與體之間的關(guān)系。一般的低序體陣列可通過低序體運(yùn)算法則來求出。
5 研究結(jié)論
大型錐齒輪加工機(jī)床的總體布局為龍門框架結(jié)構(gòu)，具有高剛性和高穩(wěn)定性；機(jī)床大件均采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)鑄鐵件，使整機(jī)具有良好的剛性、抗振性和精度保持性；它的床身工作臺(tái)設(shè)計(jì)成一體化結(jié)構(gòu)，既節(jié)省材料，又方便加工，保證了主軸的高剛性、高精度、高穩(wěn)定性和高轉(zhuǎn)速又可以任意空間方向加工，提高加工效率；主軸采用HSK型刀柄，刀柄與主軸采用錐面和端面過定位的結(jié)合方式，能有效的提高結(jié)合剛度，具有良好的高速性能，更具有先進(jìn)性、適用性、可靠性和安全性。通過對(duì)整機(jī)加工及裝配的研究與實(shí)踐，對(duì)于我們?nèi)蘸笃渌庐a(chǎn)品的制造積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，此次研究成果顯著，達(dá)到了設(shè)計(jì)之初預(yù)想的效果。
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[關(guān)鍵詞]齒輪制造；工藝技術(shù)；新工藝；發(fā)展趨勢(shì)
我們發(fā)現(xiàn)目前齒輪制造工藝技術(shù)無論從毛坯到生產(chǎn)制造過程、還是從工藝方法到產(chǎn)品精度的整個(gè)制造過程的制造理念都發(fā)生了深刻變化。了解這種發(fā)展、變化，對(duì)掌握我們國內(nèi)的齒輪加工發(fā)展方向，促進(jìn)本企業(yè)技術(shù)進(jìn)步有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
中圖分類號(hào)：TG61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）35-0070-01
一、 我國齒輪制造技術(shù)現(xiàn)狀
工藝制造技術(shù)是當(dāng)代國際間科技競(jìng)爭的熱點(diǎn)，是高質(zhì)量、高水平產(chǎn)品重要的技術(shù)保證。我國汽車齒輪及其零部件工業(yè)在工藝技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)方面，同國際先進(jìn)工藝技術(shù)之間有明顯差距。表現(xiàn)在以下幾方面。
1、齒坯及其加工精度
精鍛、冷精鍛、楔橫軋、擺碾等先進(jìn)鍛造技術(shù)，在國外己廣泛應(yīng)用于汽車齒輪等金屬零件，其單邊余量均可控制在1mm以內(nèi)，鍛件幾何尺寸精度高，內(nèi)在質(zhì)量好。國內(nèi)汽車齒輪毛坯大部分為熱模鍛，單邊余量只能控制在2～4mm 之間。在精密數(shù)控車床上加工的齒坯，國外定位基準(zhǔn)面的端跳、徑跳均能控制在0.02mm以內(nèi)，我國只有少數(shù)汽車齒輪專業(yè)廠能達(dá)到此精度要求。
2、制齒設(shè)備與制齒工藝差距
齒輪專業(yè)廠制齒設(shè)備的組成比例大致為：滾齒機(jī)45%、插齒機(jī)25%、剃齒機(jī)20%、磨齒機(jī)10%。高速切削和精密切削是當(dāng)今齒輪切削制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
3、熱處理工藝技術(shù)差距
從國內(nèi)近幾年行業(yè)的發(fā)展看出，齒輪內(nèi)在質(zhì)量有顯著提高，齒面硬度達(dá)到技術(shù)要求（HRC58～HRC64）；有效硬化層或滲碳層深度穩(wěn)定；金相組織良好。
二、我國齒輪制造新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1、毛坯原材化
毛坯是生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。為了獲得高性能的產(chǎn)品、減小熱處理變形，我們要控制毛坯的金相組織等各項(xiàng)指標(biāo)。目前普遍采用鍛造毛坯，鍛造后進(jìn)行正火或等溫正火等預(yù)熱處理方法。在歐洲考察期間，我們注意到歐洲的齒輪生產(chǎn)廠家，包括知名廠家，很少用鍛件毛坯，從齒輪軸、花鍵軸到盤形齒輪，甚至300mm以上直徑的弧齒錐齒輪大多都采用圓鋼下料。有的甚至不經(jīng)下料，直接用幾米長的圓鋼在車床上完成齒坯加工后再截?cái)唷Ｃ髟幕梢越档统杀竞涂s短生產(chǎn)周期。毛坯不經(jīng)鍛造，可以節(jié)約的成本包括鍛打費(fèi)、預(yù)熱處理費(fèi)、材料加熱氧化損耗費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等。直接采用原材料代替鍛造毛坯，一般可節(jié)約毛坯費(fèi)用20% 以上，生產(chǎn)周期可以縮短10 天左右。對(duì)于高精度的齒輪，毛坯原材化的前提是高品質(zhì)的原材料和完備的熱后加工手段。
2、再制造技術(shù)
齒輪加工機(jī)床設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，應(yīng)從全生命周期角度出發(fā)，充分考慮機(jī)床資源的循環(huán)重用，采用可拆卸回收性設(shè)計(jì)以及模塊化設(shè)計(jì)等方法，便于機(jī)床報(bào)廢后進(jìn)行再制造及技術(shù)提升。齒輪加工機(jī)床具有較高的回收利用價(jià)值，可重用部件資源回收利用率較高，而且再制造成本較低，如再制造滾齒機(jī)成本僅為同種技術(shù)水平的新滾齒機(jī)的50～60%。通過再制造，機(jī)床大量零部件得以重用，避免制造這些零部件的過程（鑄造、焊接、切削加工和熱處理等）中的環(huán)境污染及資源、能源消耗，也避免了對(duì)這些零部件進(jìn)行回收處理過程的資源消耗與環(huán)境污染。對(duì)齒輪加工機(jī)床進(jìn)行綜合性能提升后，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、高精度、自動(dòng)化加工，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，加工精度穩(wěn)定，廢品率降低，生產(chǎn)成本減少，并實(shí)現(xiàn)加工過程的節(jié)能、降噪。
3、質(zhì)量控制SPC 化
SPC（ Statistical Process Control） 是檢測(cè)和控制工藝過程的一種方法，是為了用最小的費(fèi)用成本，保證生產(chǎn)出精度具有高度一致性的產(chǎn)品。SPC通過檢測(cè)制造過程收集加工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不受人為的主觀因素影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)引起加工精度變化的根本原因。SPC可以預(yù)示是否需要調(diào)整加工過程，如調(diào)整工裝夾具、改變工藝參數(shù)等。當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)落在上警告線UWL和下警告線LWL之間時(shí)，說明生產(chǎn)過程穩(wěn)定；當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)落在上警告線UWL與上控制線UCL之間，或下警告線LWL與下控制線LCL之間時(shí)，說明加工系統(tǒng)出現(xiàn)問題，但仍可繼續(xù)生產(chǎn)，需要加大檢測(cè)頻次；當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)落上控制線UCL以上或下控制線LCL以下時(shí)，說明生產(chǎn)過程必須停下檢查，尋找加工系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因，進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整等，從而保證生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品零件。
4、齒面精加工熱后化
齒面精加工采用的工藝方法主要有剃齒、磨齒、珩齒、刮齒。除剃齒外，其他3種工藝方法都是在熱后加工。但是剃齒調(diào)整方便、加工效率高，投資少，成本低，因此應(yīng)用最廣，是最主要的齒面精加工方法。但是剃齒不能進(jìn)行硬態(tài)加工，為了消除熱處理變形的影響，剃
齒一般要比產(chǎn)品精度高半級(jí)到一級(jí)。目前，剃齒雖然仍是非常重要的齒形精加工方法，但是越來越多地為磨齒、刮齒所代替。磨齒主要采用蝸桿砂輪磨和成形磨，刮齒是在熱后再次對(duì)齒輪進(jìn)行滾齒加工，熱后加工成的齒輪精度即是零件的最終精度，不用擔(dān)心熱處理變形問題。這樣可以減少為防止熱處理變形而提高原材料（ 毛坯） 的成分、金相組織等的技術(shù)要求，降低毛坯成本和加工成本。
5、齒輪自動(dòng)分選檢技術(shù)
近年來，隨著齒輪生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，在齒輪生產(chǎn)過程中去除毛刺和防止磕碰的技術(shù)有了飛速的進(jìn)步，即使如此解決毛刺和磕碰仍是齒輪生產(chǎn)中的一大難題，至今仍是變速器總成裝配后由于毛刺、磕碰造成噪聲而不得不返修的主要原因。從目前齒輪生產(chǎn)行業(yè)中看，為解決這一難題，一是在生產(chǎn)過程中盡量減少毛刺和磕碰的產(chǎn)生；二是在齒輪進(jìn)入變速器裝配前，如何檢查出其毛刺和磕碰以免造成變速器總成的返修，以避免大量人力和物力的浪費(fèi)。由于
齒輪的毛刺和磕碰在生產(chǎn)中要完全消除是很困難的，所以對(duì)齒輪的毛刺、磕碰的檢查就顯得尤為重要。在日本、美國等變速器齒輪生產(chǎn)廠家采用了一種齒輪自動(dòng)分選檢驗(yàn)機(jī)，它可以對(duì)成品齒輪自動(dòng)進(jìn)行跨棒距、齒圈徑向跳動(dòng)和磕碰的檢驗(yàn)并進(jìn)行自動(dòng)分選，把不合格品自動(dòng)剔出。除可進(jìn)行跨棒距、齒圈徑向跳動(dòng)和磕碰的檢驗(yàn)外還可進(jìn)行齒輪的內(nèi)孔和端面擺差的檢驗(yàn)，同時(shí)對(duì)工件存在磕碰的部位打上印記以利于識(shí)別修復(fù)。這種齒輪自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用為齒輪自動(dòng)檢測(cè)和質(zhì)量管理開辟了新的途徑，特別是對(duì)齒輪磕痕的自動(dòng)檢測(cè)對(duì)當(dāng)今我們檢查毛刺、磕碰是個(gè)很好的啟發(fā)，這種設(shè)備目前在國內(nèi)還是空白。
結(jié)語
齒輪技術(shù)正朝著高效、高精度及綠色制造方向發(fā)展。其中有的技術(shù)如干切滾齒工藝、螺旋錐齒輪的磨齒等，國內(nèi)已有單位開發(fā)出該項(xiàng)技術(shù)并推向市場(chǎng)，但還有不少新技術(shù)在國內(nèi)尚屬空白，為此希望國內(nèi)的制造廠家能關(guān)注國際上的新技術(shù)和發(fā)展動(dòng)向，將國內(nèi)齒輪的制造水平推向一個(gè)新的臺(tái)階
參考文獻(xiàn)
[1] 陸曉星.熱精鍛直齒錐齒輪模具設(shè)計(jì)及仿真[D].山東大學(xué)，2011.
【關(guān)鍵詞】齒輪箱 設(shè)計(jì) 構(gòu)造 加工 性能
在機(jī)床設(shè)計(jì)機(jī)械小零部件的時(shí)候，齒輪箱采用的大多是小體積的零件，并且從形態(tài)上多樣化比較復(fù)雜，另外其尺寸也很難測(cè)定，加工的部分相對(duì)也比較多，所以會(huì)出現(xiàn)幾何公差，并且要有更準(zhǔn)確的幾何公差值來進(jìn)行，這些問題都是齒輪箱加工時(shí)需要考慮的，所以非常有必要探討研究齒輪箱的加工和設(shè)計(jì)。
一、齒輪箱在加工時(shí)常見的技術(shù)性難點(diǎn)
用齒輪箱加工煙草來舉例說明，齒輪箱卷接機(jī)組后部非常關(guān)鍵的零件是ZJ19B，我們分析該齒輪的特點(diǎn)后可以分析出齒輪箱在工作中出現(xiàn)很大的難度，有如下幾個(gè)方面：齒輪箱的尺寸和空間比較小，不能進(jìn)行測(cè)量，尤其在加工時(shí)不容易進(jìn)行監(jiān)控，不能用測(cè)量來滿足保證；齒輪箱本省需要很多的加工部位，幾何公差相對(duì)也嚴(yán)格了很多；齒輪箱并沒有準(zhǔn)確的定位面不能準(zhǔn)確進(jìn)行裝夾；齒輪箱所用的材料在經(jīng)受壓力的時(shí)候容易變形而不能承受。
二、加工設(shè)備HPM1150U機(jī)床所具有的特性
由于齒輪箱所需要加工的部位較多，并且需要進(jìn)行高精度加工，并且對(duì)齒輪箱加工的中心性能有著較高的要求，因此決定使用瑞士米克朗公司的HPM1150U立臥轉(zhuǎn)換加工中心的加工設(shè)備。該機(jī)床具有以下幾種特性：1）刀庫的最大容量為30把刀，刀庫的基本形式為盤式，刀柄的主要形式為Hsk-63A，采用5軸聯(lián)動(dòng)的方式，并且采用TNC430數(shù)控系統(tǒng)和軟件；2）機(jī)床的最大行程為：Y=450mm、X=530mm、Z=450mm，主軸所具有的轉(zhuǎn)速一般在100r/min～20000r/min之間，直線軸所具有的定位精度為0.008，重復(fù)定位精度為0.006，C軸分度精度大約為10″，重復(fù)定位精度大約為5″，C周回轉(zhuǎn)的范圍可以寫作N×360°。
三、具體的解決方案和加工工步的分析
（一）齒輪箱加工方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程分析。1.夾具的設(shè)計(jì)。隨著齒輪箱在制造毛坯零件來看，它可以設(shè)計(jì)出集中模具，根據(jù)可行性的合理方案進(jìn)行實(shí)物使用和拼裝，通過分析我們看出，在兩種存在相同方案的問題中，具體部位的工差加工的要素都是因?yàn)槟＞吆偷毒卟灰l(fā)生干涉，所以不能在一次裝夾的過程中順利的完成加工工作，這就導(dǎo)致零件的精度不能滿足基本的精度要求。這就表明，有具體公差要求的加工要素的位置，需要在一次裝夾時(shí)結(jié)束加工工作，并且做好平面定位，但該平面不屬于齒輪箱零件的中間位置。所以說，應(yīng)該在加工過程中適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)一個(gè)輔助支撐面，也就是在R29圓柱面上增加并焊接一個(gè)矩形工藝搭子，這個(gè)搭子的尺寸應(yīng)該為40mm×15mm×12mm；2.螺紋的加工。齒輪箱零件中主要包括3種內(nèi)螺紋，分別為M30mm×1.5mm、M45mm×1.5mm和M33mm×1.5mm。在原有的方案中，主要使用的是鉗工攻螺紋，這種螺紋的直徑較大，并且采用的材料為ZL101A，材質(zhì)較疏松，極容易出現(xiàn)“爛牙”的情況，從而造成零件報(bào)廢。針對(duì)這一問題，在開發(fā)的過程中，主要運(yùn)用了機(jī)床中的“循環(huán)262”功能，利用單刀銑螺紋的方式，有效的解決了“爛牙”問題；
（二）重要加工工步分析。（1）對(duì)定位面和定位孔的加工。在組合夾具設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該對(duì)基準(zhǔn)線進(jìn)行核查和校準(zhǔn)，加工出D平面并銑出工藝搭子面；之后將D平面上的螺孔加工為43.5H6，并將其作為定位孔來使用；為了使接下來需要加工的零件能夠裝夾壓緊，就需要在工藝搭子的兩側(cè)增加兩個(gè)壓緊槽，并保證其對(duì)稱；（2）齒輪箱斜面和孔的加工。在設(shè)計(jì)組合夾具時(shí)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，然后以102°的角度來翻轉(zhuǎn)A軸，從而加工端面、外圓和內(nèi)孔等主要部位；之后以180°的角度來翻轉(zhuǎn)A軸，從而加工另一個(gè)端面、外圓、內(nèi)孔和內(nèi)螺紋，并保證同軸度為0.02mm；最后將A周翻轉(zhuǎn)到原有的位置，然后分別翻轉(zhuǎn)±21.5°；（三）A基準(zhǔn)孔和B基準(zhǔn)孔的加工，設(shè)計(jì)組合夾具。要想避免壓板之間壓在已經(jīng)完成加工的Ra1.6對(duì)稱斜面上，要么會(huì)損壞齒輪箱上面零件的精準(zhǔn)度，需要設(shè)計(jì)出在加工中會(huì)常使用的緊壓模塊，這種緊壓模塊的傾斜角度要與齒輪箱零件的傾斜角度保持一致，操作過程中，壓板也是應(yīng)該緊緊壓在緊壓模塊上，形成緊壓模塊與零件他們的斜面角度保持一致，這樣才能夠壓緊零件同時(shí)保持了零件的完整程度；（4）工藝搭子的去除。根據(jù)組合模具在設(shè)計(jì)中我體會(huì)到了齒輪箱的零件是具有很薄的孔壁，材料是ZL101A，假如在加工中出現(xiàn)了過于緊壓，就能夠造成孔壁的變形，但是緊壓的力度欠缺的話，將會(huì)出現(xiàn)工件導(dǎo)致移動(dòng)的現(xiàn)象，嚴(yán)重的說可能會(huì)造成零件工件的報(bào)廢。假如齒輪箱的零件將壓力控制好避免發(fā)生移動(dòng)就必須增強(qiáng)輔助的頂壓力，這就非常需要設(shè)計(jì)出預(yù)緊壓力，這種斜面的設(shè)計(jì)角度也要考慮零件斜面，兩者保持一致，在使用期間就可以避免造成對(duì)加工完成的工件浪費(fèi)和傷害。
結(jié)論
齒輪箱加工一些零件在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般都是使用零件的工藝路線或者使用特定的設(shè)計(jì)組合模具來解決問題。通過使用HPM1150U轉(zhuǎn)換和加工的程序來解決使用齒輪箱零件多方位零件和多形態(tài)的加工。在機(jī)械制造中需要加工的零件有很多特點(diǎn)，有些齒輪箱零件還有相似之處，所以研究其工藝的設(shè)計(jì)是非常有必要的，能夠?yàn)榧庸て渌慵o與寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。
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關(guān)鍵詞：新型數(shù)控滾齒機(jī)；加工誤差；加工補(bǔ)償
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.005
我國大型數(shù)控滾齒機(jī)主要的應(yīng)用領(lǐng)域有航空航天、船舶車輛、風(fēng)力發(fā)電等工程機(jī)械重要領(lǐng)域的X輪加工。大型數(shù)控滾齒機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域針對(duì)大尺寸齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工，其精度要求很高，為了保證加工齒輪的質(zhì)量符合工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，因此，需要對(duì)大型數(shù)控滾齒機(jī)的加工誤差進(jìn)行深入研究并加以改進(jìn)補(bǔ)償，重視細(xì)節(jié)，借鑒國外，讓我國的大型數(shù)控滾齒機(jī)能夠加工出高質(zhì)量、高精度、低誤差的齒輪零件，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技進(jìn)步提供技術(shù)保證。
1 大型數(shù)控滾齒機(jī)加工概述
齒輪是輪緣上有齒且能連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件，它是制造裝備業(yè)及各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)零部件，在制造工程中應(yīng)用范圍及其廣泛。齒輪的優(yōu)勢(shì)明顯，傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比精確、恒定功率輸出、載荷承受能力強(qiáng)、傳動(dòng)效率高、耐磨耐受性強(qiáng)、使用時(shí)間長、工作可靠、噪音相對(duì)較小等，齒輪廣泛存在于各個(gè)領(lǐng)域的制造使用，因此對(duì)齒輪加工工藝的要求很高，避免出現(xiàn)工程問題。齒輪的加工方法主要有切削法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒及銑齒等；按齒廓形成原理可分為成形法和展成法兩大類。成形法是用刃部形狀與被切齒輪槽形狀相同的成形刀具來加工齒輪；展成法加工時(shí)切削刀具與工件作相對(duì)展成運(yùn)動(dòng)，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動(dòng)，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所獲得加工表面就是刀刃在這種運(yùn)動(dòng)中的包絡(luò)面。這兩種方法各有優(yōu)點(diǎn)，也各受限制。
目前針對(duì)大型高精度的齒輪加工使用的是展成法，該方法效率高、精度高、應(yīng)用廣，加工設(shè)備就是數(shù)控滾齒機(jī)。滾齒機(jī)滾削加工齒輪、蝸輪蝸桿時(shí)，滾齒機(jī)滾刀與工件是根據(jù)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合原理進(jìn)行加工，滾齒精度可達(dá)6到8級(jí)甚至更高。然而，當(dāng)前我國的大型數(shù)控滾齒機(jī)加工中還存在一些問題，誤差較大且難以穩(wěn)定，不可確定因素較多，在大型數(shù)控滾齒機(jī)的發(fā)展道路上還有很長的路要走。
2 大型數(shù)控滾齒機(jī)加工精度影響因素
2.1 滾削力對(duì)加工精度的影響
滾齒切削力是齒輪加工的基本物理參數(shù)，在大型數(shù)控滾齒機(jī)使用過程中，大型滾齒機(jī)主軸功率很大，切削力很容易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生變形失穩(wěn)。滾刀和工件的中心距由于主軸不可避免的變形發(fā)生位移，很大程度上影響了加工精度。在滾齒過程中，切屑力不斷變化使得滾刀各齒的受力不同不停變化，而切削力受到了很多因素的影響，包括切削工藝、齒輪材料、熱處理加工技術(shù)、滾刀與齒坯參數(shù)、冷卻程度等。由于這些不確定因素的存在，就會(huì)使得齒輪機(jī)的加工主軸彎曲變形難以確定，需要通過數(shù)學(xué)建模，全面考慮各種可能存在的誤差問題進(jìn)行補(bǔ)償。可以提高滾刀轉(zhuǎn)速、小滾切深度分刀次切削等降低切屑力，降低滾齒機(jī)主軸的變形，降低加工誤差。
2.2 熱變形對(duì)加工精度的影響
齒輪加工過程是一個(gè)金屬的切削過程，又由于是大型的滾齒機(jī)，加工過程的發(fā)熱量可想而知，在加工的過程中，機(jī)床成為熱源作為主要的發(fā)熱件，同時(shí)還會(huì)存在立柱的熱變形，這些都會(huì)使得主軸的中心距發(fā)生相對(duì)位移，影響了齒輪的加工精度。加工過程電機(jī)發(fā)熱難以避免，切削摩擦也會(huì)生熱而且是大量的熱量，同時(shí)環(huán)境和加工工藝也會(huì)起到一定程度的影響。
3 大型數(shù)控滾齒機(jī)加工誤差補(bǔ)償技術(shù)
很多情況下，大型數(shù)控滾齒機(jī)在高速度、高負(fù)荷、高功率運(yùn)行時(shí)，想要降低加工誤差是非常困難的一件事，金屬加工切削力很大，整個(gè)機(jī)械振動(dòng)很強(qiáng)，主軸中心距位置幾乎不可能保證，這就需要進(jìn)行一定的合理加工誤差補(bǔ)償，這也是降低加工誤差的一個(gè)重要舉措。大型數(shù)控滾齒機(jī)加工誤差的補(bǔ)償方法主要分為硬件結(jié)構(gòu)補(bǔ)償和軟件控制補(bǔ)償兩類。硬件結(jié)構(gòu)補(bǔ)償是在使用各種誤差檢測(cè)手段和技術(shù)進(jìn)行誤差評(píng)定，直接或間接的測(cè)量出加工誤差，并通過建立起的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤差補(bǔ)償計(jì)算，以盡可能的消除誤差。可以使用一種滾齒機(jī)誤差差動(dòng)螺旋補(bǔ)償裝置，包括絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)、蝸輪蝸桿補(bǔ)償系統(tǒng)、套筒、支撐軸承及墊圈等部件。軟件控制補(bǔ)償就是研發(fā)出科學(xué)高效的加工自動(dòng)編程系統(tǒng)，使用各種傳感器采集加工過程中的數(shù)據(jù)，并反饋給數(shù)據(jù)處理核心，進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和控制，使用負(fù)反饋系統(tǒng)，讓加工的輸出得到時(shí)刻的修正，更加準(zhǔn)確。需要注意的是，軟硬件誤差補(bǔ)償都需要以系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，建立修正補(bǔ)償算法模型，開發(fā)出更加科學(xué)、高效、精確的自動(dòng)控制系統(tǒng)。綜合使用軟硬補(bǔ)償，建立起補(bǔ)償系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)加工齒輪的高精度目的。
4 小結(jié)
目前，隨著科技的飛速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，世界制造業(yè)也進(jìn)入了發(fā)展的黃金期，加上計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的日益成熟，自動(dòng)控制理論的不斷完善，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為工業(yè)制造不可缺少的重要工具。不同的傳統(tǒng)的齒輪加工，數(shù)控滾齒機(jī)讓齒輪加工進(jìn)入了批量生產(chǎn)，大規(guī)模生產(chǎn)的新時(shí)代，而新興的在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，讓大型數(shù)控滾齒機(jī)擁有了廣闊的應(yīng)用前景和無盡的發(fā)展?jié)摿ΑＮ磥淼拇笮蛿?shù)控滾齒機(jī)將更加呈現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、人性化、高效化、高精度化和多功能化的發(fā)展模式。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要所有的科研人員清楚大型滾齒機(jī)加工精度的影響因素，深入研究，不斷嘗試、探索、實(shí)驗(yàn)，最大限度的提升加工齒輪的精度，減少加工誤差并及時(shí)、合理的進(jìn)行誤差補(bǔ)償，保證加工齒輪的工程質(zhì)量。
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