楊克堅(jiān)　陳昌昌　朱其純

【摘 要】隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，帶動(dòng)一系列的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，工程機(jī)械的需求也在不斷的增加，因此對(duì)于通用機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件之一的齒輪軸的質(zhì)量要求就非常的嚴(yán)格。本文對(duì)傳統(tǒng)齒輪軸加工過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，從而探討如何改進(jìn)齒輪軸加工工藝。若有不當(dāng)之處，望加以改正。

【關(guān)鍵詞】齒輪軸；加工工藝；問(wèn)題；改進(jìn)措施

齒輪軸指支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。它是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)零件，雖然我國(guó)是一個(gè)機(jī)械大國(guó)，但不是一個(gè)機(jī)械強(qiáng)國(guó)。特別是我國(guó)的一些小企業(yè)中還使用著過(guò)去落后的機(jī)械設(shè)備，阻礙了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。對(duì)于齒輪軸的種類(lèi)非常多，每一種類(lèi)的齒輪軸又有著各自的特點(diǎn)，因此在齒輪軸的材料以及加工工藝方面有著嚴(yán)格的要求，從而確保齒輪軸的質(zhì)量。

1.傳統(tǒng)齒輪軸加工存在的問(wèn)題

據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)大多加工出來(lái)的齒輪軸安裝使用過(guò)程中，產(chǎn)生很大的噪音污染，對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)造成一定程度的傷害，通過(guò)拆卸齒輪軸進(jìn)行測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)了一系列的問(wèn)題：①觀察發(fā)現(xiàn)有振紋的現(xiàn)象。②齒輪軸面的粗糙度數(shù)值非常大，造成了噪音污染。③齒輪的加工精度不夠準(zhǔn)確。

2.如何改進(jìn)齒輪軸的加工工藝

對(duì)于改進(jìn)齒輪軸加工工藝的方法主要是從齒輪軸的材料、選擇合適的毛坯下料、夾具、滾齒以及選擇合理的切削液這幾方面來(lái)綜合改進(jìn)齒輪軸的加工工藝。

2.1齒輪軸的材料

對(duì)于一些傳統(tǒng)的機(jī)械加工中的齒輪軸的材料通常選擇優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼中的45鋼，合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等等。這些材料的質(zhì)地來(lái)說(shuō)，是相對(duì)比較好的，使用壽命比較長(zhǎng)的。

2.2選擇合適的毛坯下料

目前齒輪軸的機(jī)械強(qiáng)度比較高，各個(gè)階梯的直徑相差也比較大，為了減少材料消耗以及機(jī)械加工的勞動(dòng)量，一般情況下，就選擇鍛造的毛坯。對(duì)于小齒輪軸也可以制作成整體的毛坯；模鍛件適合中中型的齒輪軸；自由鍛造適合大型的齒輪軸。鍛造的毛坯應(yīng)該防止裂紋以及晶粒不均勻等鍛造缺陷。

2.3精車(chē)

對(duì)于齒輪軸的精車(chē)，通常以齒輪軸兩端的頂尖孔為標(biāo)準(zhǔn)，精車(chē)外圓。成批生產(chǎn)的齒輪軸精車(chē)時(shí)一般情況下為了提高工作效率以及確保加工的質(zhì)量，采用的是數(shù)控車(chē)削的方法。這樣一來(lái)，不僅可以提高加工的效率，而且能夠確?；∶娴募庸べ|(zhì)量。對(duì)齒輪軸精車(chē)后的零件可以根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，如果設(shè)計(jì)不需要調(diào)質(zhì)，就可以直接進(jìn)入到滾齒的工序。

2.4滾齒

對(duì)于滾齒工藝的改進(jìn)從以下幾方面來(lái)進(jìn)行：

（1）合適的進(jìn)給量。對(duì)于進(jìn)給量的大小主要是由精加工時(shí)齒輪軸面的粗糙程度來(lái)決定的。一般情況下，為了確保較高的生產(chǎn)效率，采用最大的進(jìn)給量。在進(jìn)行粗加工的時(shí)，因?yàn)闄C(jī)床、工件以及滾刀系統(tǒng)的剛性不夠強(qiáng)，從而導(dǎo)致滾刀的刀架產(chǎn)生了振動(dòng)，就限制了進(jìn)給量的提高。因此，要保證齒輪軸的表面光滑。

（2）合適的切削用量和切削速度。切削用量和切削速度主要是由加工齒輪的模數(shù)、精度、夾具以及材料等因素來(lái)共同決定的。對(duì)于精度比較高，模數(shù)比較小并且材料相對(duì)硬的齒輪來(lái)說(shuō)，應(yīng)該采用高的切削速度以及小的進(jìn)給量；在進(jìn)行粗加工時(shí)，應(yīng)該采用低的切削速度以及較大的進(jìn)給量；對(duì)于大螺旋角和較大直徑的齒輪滾刀來(lái)說(shuō)，應(yīng)該降低切削速度和減小進(jìn)給量。

（3）合適的走刀次數(shù)。齒輪軸的走刀次數(shù)是由齒輪中齒形的加工表面的粗糙程度來(lái)決定的。在多數(shù)情況下，一般對(duì)于齒輪的整個(gè)加工不超過(guò)三次。當(dāng)出現(xiàn)機(jī)床的功率以及剛性不夠時(shí)，就需要采用兩次粗走刀，這兩次粗走刀時(shí)的走刀量是不均勻的，兩次走刀時(shí)分別取一個(gè)數(shù)值，等到兩次粗走刀完成后，再進(jìn)行一次精加工，精加工時(shí)之采用滾刀的側(cè)刃方可進(jìn)行切削，最后等到滾齒后，就是磨齒，對(duì)于磨齒，通常采用一次進(jìn)給加工，這樣就提高了工作的效率，保證齒輪軸的質(zhì)量。

2.5夾具

一般情況下，夾具的安裝精確度關(guān)系到齒輪軸的精確度。在齒輪軸的滾齒加工過(guò)程中起著重要的作用。

（1）在滾齒機(jī)上裝夾齒輪軸。在安裝齒輪軸時(shí)檢查齒輪頂圓線與刀架垂直平行線之間的誤差通常采用千分表在九十度的方向上檢測(cè)；對(duì)于齒頂圓與基準(zhǔn)軸頸的徑向跳動(dòng)時(shí)采用千分表來(lái)檢查。

（2）在滾齒機(jī)上裝夾齒坯。首先在安裝夾齒坯之前應(yīng)該把零件上的油漬以及臟東西清理干凈，為了確保工件裝夾的精確度，工件的基準(zhǔn)面應(yīng)該向下，與支撐面結(jié)合時(shí)，中間不得用紙或者銅皮來(lái)墊付；在壓緊齒坯裝夾時(shí)，應(yīng)該使壓緊面通過(guò)支撐面，而不是懸掛在支撐面上，使用適當(dāng)?shù)膲壕o力，避免壓緊時(shí)工件發(fā)生了變形的情況。

（3）合適的滾刀刀架。刀架的安裝角剛好等于滾刀的螺旋升角的時(shí)候只用加工直齒圓柱的齒輪。

2.6選擇合理的切削液

每一種齒輪軸材料不同，需要的切削液也就不同，切削液都有著各自的優(yōu)點(diǎn)，例如針對(duì)于40鉻的加工齒輪軸，應(yīng)該采用復(fù)合型的切削液。它主要有以下幾種作用：①切削液可以及時(shí)的沖掉碎屑以及其他的臟東西，從而避免加工時(shí)的碎屑以及臟東西沒(méi)有得到及時(shí)的處理出現(xiàn)濺傷操作人員或者劃傷加工面的現(xiàn)象。②增大干凈切削液的流量可以使加工過(guò)的齒面變?yōu)楣饣?，減少齒面的粗糙度，從而也減少了噪音。③齒輪軸滾齒的工程中，通過(guò)在切削去澆筑切削液，在切削液的作用下，滾刀能夠在一定的恒定溫度下工作，避免滾刀出現(xiàn)急冷急熱的現(xiàn)象，因?yàn)榍邢饕壕哂袧?rùn)滑以及冷卻的作用。這樣一來(lái)，就可以降低齒面的粗糙度以及延長(zhǎng)滾刀的使用壽命。

2.7花鍵以及齒部的加工

花鍵的類(lèi)型一般分為兩類(lèi)，一類(lèi)是漸開(kāi)線花鍵，另一類(lèi)是矩形花鍵，對(duì)于精度較高一般來(lái)說(shuō)最好是磨鍵齒。漸開(kāi)線的花鍵在機(jī)械工程類(lèi)使用較為廣泛，壓力角通常為三十度。對(duì)于小批量加工時(shí)，可以依靠分度盤(pán)，通過(guò)銑床用片銑刀銑出；對(duì)于大批量加工時(shí)，應(yīng)該以?xún)啥酥行臑榭?，采用花鍵專(zhuān)用的銑床來(lái)加工。

通常情況下，滾齒的齒輪一般都是7到9級(jí)的精度，①對(duì)于齒輪的精度為7級(jí)，當(dāng)大批量的生產(chǎn)時(shí)，首先是滾齒，剃齒，高頻感應(yīng)加熱淬火，最后是珩磨，按照這樣的順序來(lái)進(jìn)行加工；當(dāng)小批量生產(chǎn)時(shí)，首先是滾齒，高頻感應(yīng)加熱淬火，最后是磨齒，按照這一順序進(jìn)行加工。②當(dāng)齒輪的精度為8級(jí)時(shí)，可以先進(jìn)行滾齒加工，等到加工后最后進(jìn)行珩齒的加工。③當(dāng)齒輪的精度為9級(jí)時(shí)，進(jìn)行滾齒或者是插齒都可以保證齒形的精確度，效率也比較高（滾齒的運(yùn)動(dòng)精度高于插齒的運(yùn)動(dòng)精度）

3.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)于齒輪軸的加工時(shí)，應(yīng)該明確各個(gè)零件在產(chǎn)品中的位置以及作用，了解各項(xiàng)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況，找出最佳的技術(shù)方法，以便在齒輪軸的加工工藝中使用最優(yōu)化的工藝措施，從而保證齒輪軸的加工質(zhì)量，延長(zhǎng)齒輪軸的使用壽命，節(jié)省資源，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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