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齿轮

齿轮加工技术与装备的发展趋势分析

为适应齿轮加工行业对制造精度、生产效率、清洁生产、提高质量的要求，制齿机床及制齿技术出现了以下发展趋势。

1.数控化

   由于通过将机床的各运动轴进行CNC控制及部分轴间进行联动后，具有以下优点：

   （1）增加了机床的功能，如滚削小锥度及鼓形齿轮等变得极为简单。

   （2）缩短了传动链，同时采用半闭环或全闭环控制后，通过数控补偿可以提高各轴的***精度和重复***精度，从而提高了机床的加工精度及Cp值，增加了机床的可靠性。

   （3）换品种时由于省去了计算及换分齿挂轮及差动挂轮、进给及主轴换挡的时间，插齿机还省去了换斜导轨的时间，从而减少了辅助加工时间，增加了机床的柔性。

   （4）由于机械结构变得简单了，可以设计得更有利于提高机床的刚性及把热变形降到底。

   （5）各轴间没有机械联系，结构设计变得典型化，更利于实施模块化设计及制造。

2.高速

   齿轮加工机床如滚齿机、插齿机及磨齿机的高速化主要是指机床拥有高的刀具主轴转速和高的工作台转速，它们是提高切削效率的主要指标。

   传统机械滚齿机的滚刀主轴速度通常高为500r/min,工作台转速高为32r/min.随着齿轮加工刀具性能的提高，齿轮加工机床的高速、切削得到了飞速发展和成熟，齿轮滚齿切削速度由100m/min,发展到可达500~600m/min,切削进给速度由3~4mm/r发展到20mm/r,这使滚齿机主轴的高转速可达5500r/min,工作台高转速可达800r/min,机床部件移动速度也高达10m/min;大功率主轴系统使机床可运用直径和长度均较大的砂轮进行磨削，有利于增加砂轮寿命，也有利于操作者选择优的磨削参数来完成磨削加工。齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。

   加工是机床从各个方面采用了技术来得以保证：具有佳吸振效果的铸造床身；使机床具有佳热稳定性的集成冷却介质循环系统；切削区保护隔板大倾角及光滑设计使干式切削产生的切屑迅速有效排出；具有用预载的、无隙滚珠丝杆驱动的进给系统；具有耐磨损直线导轨或采用PLC控制的定量润滑铸铁导轨等。电主轴的应用使刀具主轴得到提高，而工作台转速的提高则是采用了斜齿轮副或力矩电动机。电主轴及力矩电动机具有回转精度高、无反向间隙和不用维修等优点。使齿轮副的瞬时传动比变化小，以保证传动的平稳性，减少振动、冲击和噪声。

    大齿轮的毛坯件主要是锻件、棒料或铸件，其中锻件使用较多。对毛坯件首***行正火处理，改善其切削加工型，便于切削；然后进行粗加工，按照大齿轮设计要求，先将毛坯加工成大致形状，保留较多余量。再进行半精加工，车、滚、插齿，使大齿轮基本成型；之后对大齿轮进行热处理，改善大齿轮的力学性能，按照使用要求和所用材料的不同，有调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等；然后对齿轮进行精加工，精修基准、精加工齿形。常用的是由太阳轮、行星轮、内齿轮和行星架组成的普通行星传动，少齿差行星齿轮传动，摆线针轮传动和谐波传动等。

    1、正火：锻造毛坯之后部分工厂会选择正火，也有公司选择退火，正火和退火的目的都是为了使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，但由于正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火***要比退火***更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。它对上述零件的设计、制造、维修等都起著基本参数的作用(见圆柱齿轮传动、蜗杆传动等)。采用等温正火使产品质量稳定可靠。

    2、粗车加工：粗加工齿轮外圆，端面，可选择普通车床和数控车床，由于粗车之后还有对工件进行热处理，所以一般会留有3-5毫米的余量，方便之后的精车加工到zhi定尺寸。

    3、精车加工：精加工齿轮外圆，端面，将尺寸加工到图纸规定的尺寸要求，如后续还需要磨削，那么需留0.2-0.3毫米的余量，以方便磨削获得更高的精度要求。

    4、调质热处理：由于大齿轮的工作条件不同，热处理出来的表面硬度也不同，但大齿轮经过淬火后的硬度一般都在HR***5以上，例如：汽车齿轮由于受力较大,受冲击较频繁的原因常采用20CrMnTi钢作为齿轮材料，20CrMnTi钢具有较高的力学性能，经过淬火后表面硬度可达HRC58～62,心部硬度HRC30～45，以提高耐磨性和疲劳抗力。为便于设计、计算、制造和检验，令p/π=m，m称为齿轮的模数，并已标准化。

    5、制齿：常采用插齿机或者滚齿机加工齿面，虽然调整维护方便，但如果大批量生产就会出现效率低的问题，之后随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提高使用寿命，一般能提高百分之九十以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。即然你要加工同步带轮,那么要么你有图纸,图纸上会有同步带的型号,要么应该会标出所用皮带的型号,根据型号,查机械设计手册第三册,里面有同步带的各种不同型号及规格。

　　当前齿轮行业存在的“三重三轻”现象已成为齿轮行业进一步发展、产品水平进一步提高的阻力。

　　1、重技改轻研发。目前世界上一些主要的齿轮大型制造企业，利润虽然不高，但研发费用始终保持一定额度，一般占销售收入的3%，有的达到甚至超过5%。这些企业不追逐短期利润，而是更看重企业的长久发展，希望保持住在行业内的竞争优势，而这就需要不断进行产品与研发。大型齿轮加工正火的应用大型齿轮加工厂家平时经常遇到客户问大型齿轮需要经过什么热处理工艺，正火处理是大型齿轮热处理的一种，那么什么是正火处理呢。反观国内企业，过分注重甚至依赖于技术改造，尤其是近年来行业内掀起了一股技改热潮，众多企业纷纷投入巨资，购买***设备。可以说，许多齿轮制造企业目前的硬件水平已经达到水平，但是研发费用的投入却远远不够。以陕西法士特为例，2006年的销售收入达到25亿元，但研发费用所占的比例连1%都不到。尚且如此，小企业的状况更可想而知。

　　2、重实用轻基础。齿轮精度等级的选择，应根据传动的用途、使用条件、传动功率、圆周速度、性能指标或其他技术要求来确定。国内齿轮企业通常是根据市场需求来调整生产计划，哪些型号或品种的齿轮，企业就纷纷上马哪些项目，产品虽具有一定的实用性，但在技术、性能上显得较差，包括对其基础理论的研究都远远不够，这就使产品的终寿命及其性能与国外产品的差距进一步加大。

　　3、重眼前轻长远。相当多的齿轮生产企业目前的发展态势还不错，但如果就满足于目前的状况，可能很快就沦落为落后企业了。38CrMoAlA氮化钢经氮化处理后，比渗碳淬火的齿轮具有更高的耐磨性与耐腐蚀性，变形很小，可以不磨齿，多用来作为高速传动中需要耐磨的齿轮材料。我国的齿轮产品在技术水准和质量上只有很少一部分接近或达到水平，大部分连国际二流水平都达不到,其中的主要原因之一就是自主设计能力弱。技术能力是未来评价企业竞争力的标准之一，如果企业不重视研发，没有长远的战略考虑与超前的产品储备，根本无法跟上主机发展的步伐，现在进步的企业有可能今后就是落后的企业，甚至会被淘汰。

　　预防齿轮噪音的产生，你可以这样做！

　　1.载荷

　　针对载荷主要是依旧齿轮的承受的生产重量而言，因此，在对相应生产产品进行齿轮选择时，要依旧产品所能承受的生产重量而定，即根据不同产品所重量对齿轮进行适当的调换，避免部分齿轮传动过程中不能承受相应的重量产生噪音。

　　精铣齿轮

　　2.振动的频率

　　部分齿轮之间由于摩擦大，速度快，造成振动速度过快而产生噪音，在对齿轮进行设计中，应当注意齿轮的运动速度，即在一定时间内规定其应当运行的周数，而不是任其过快转动。

　　3.齿轮摩擦

　　正如上面说到的，齿轮之间摩擦过大，振动过大，相应产生的噪音也会很大，为减少齿轮之间的摩擦，在选择齿轮时尽量应当选择外表平滑的齿轮，切记不能选择外表粗糙，摩擦力大的齿轮，此外，也可以在齿轮中注入润滑剂，提升齿轮件的有效运转。

　　4.轴承运动

　　不仅要求设计这对齿轮轴承的设计，也包括了检验者对齿轮轴承周数的监管，要求，设计者对设计的试论轴承保证期能够承受齿轮传动中应该能承受的额误差，以及设计齿轮中出的可能存在一定合理范围内的设计缺陷。