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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。而它们的影响因素较多，涉及原材料、工件结构形状设计、整个工艺过程、技术要求、机加工方法、加工条件、热处理工艺（加热、冷却）、工装等。

   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；塑料齿轮因其质量轻、成本低、惰性好等优点在很多领域已经逐步替代了金属齿轮。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。

齿轮加工如何选择材料

  齿轮加工形式多种多样，应用领域也是十分广泛，齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。 很多人对齿轮加工如何选择材料感到疑惑，那么下面就介绍一下齿轮加工如何选择材料呢？

   非金属材料中的夹布胶木、尼龙、塑料也常用于制造齿轮。这些材料具有易加工、传动噪声小、耐磨、减振性好等优点，使用于轻载、需减振、低噪声、润滑条件差的场合。

   有色金属作为齿轮材料的有黄铜HPB59-1青铜QSNP10-1和铝合金L***。

   速度教高的齿轮传动，齿面容易产生疲劳点蚀，应选择齿面硬度较高而硬层较厚的材料；有冲击载荷的齿轮传动，轮齿容易折断，应选择韧性较好的材料；低速重载的齿轮传动，轮齿容易折断，齿面易磨损，应选择机械强度大，齿面硬度高的材料。

   45钢热处理后有较好的综合机械性能。经过正火或调质可改善金相***和材料的可切削性，降低加工后的表面粗糙度，并可减少淬火过程中的变形。因为45钢淬透性差 整体淬火后材料变脆，变形也大，所以一般采用齿面表面淬火，硬度可达HRC52-58。适合于机床行业，7级精度以下的齿轮。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。

   40Cr是中碳合金钢，和45钢相比，少量铬合金的加入可以使金属晶粒细化，提高强度、改善淬透性，减少了淬火时的变形。

   使齿轮获得高的齿面硬度而心部又有足够韧性和教高的抗弯曲疲劳强度的方法是渗碳淬火，一般选用低碳合金钢18CrMnTi，它具有良好的切削性能，渗碳时工件的变形小，淬火硬度可达到HRC56-62，残留的奥氏体量也少，多用于汽车，、拖拉机中承载大而有冲击的齿轮。它与其他机械传动形式（链传动、带传动、液压传动等）传动相比，具有功率范围大、传动效率高、传动准确、使用寿命长等特点。

   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。

   铸铁容易铸成复杂的形状，容易切削，成本低，但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差。故常用于受力不大、无冲击、低速的齿轮。

齿轮加工方法与准则

1.磨齿：IT6～IT4→IT3， Ra：0.8～0.2μm 原理：成形法和展成法。

⑴成形法磨齿 IT6～IT5， Ra：0.8～0.4 μm，用成形砂轮磨削，生

齿轮传动

产率较高，加工精度较低，应用较少。

⑵展成法磨齿

锥面砂轮磨齿：砂轮截面齿形为假想齿条的齿形，工件向右滚动，利用砂轮右侧面磨削齿槽的右侧面，从根部 磨至顶部；我们通常所说的调质指的是淬火和高温回火的综合热处理工艺，调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，具有良好的综合机械性能，调质处理后得到回火索氏体。然后工件向左滚动，以砂轮左侧面磨削第l齿槽的左侧面，也从根部磨至 顶部，当第l齿槽两侧面全部磨削完毕时，砂轮自动退离工件，工件作分度转动，然后再向右滚动，磨削第2齿槽，这样反复循环，直至磨完全部轮齿。

2.研齿：

IT7～IT6， Ra：1.6～0.2μm 设备：研齿机。研具：精密的铸铁齿轮。研磨剂：磨粒：220#～240#，活性润滑油特点：与珩齿相同，只能降低表面粗糙度，不能提高齿形精度。

平行轴线研磨法：

1.过程：研磨轮与被研齿轮的轴线平行，研磨时被研齿轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合运动，被研齿轮还作轴向往复运动，研磨轮被轻微制动。经一段时间后，研磨轮 和被研磨轮作反向旋转，使齿的两个侧面被均匀研磨。

2.特点：由于齿面的滑动速度不均匀，研磨量也不均匀，在齿顶及齿根部分的滑动速度大，研磨量也大。

具有动轴线的齿轮传动

行星齿轮传动类型很多，不同类型的性能相差很大，根据工作条件合理地选择类型是非常重要的。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。行星齿轮传动一般是由平行轴齿轮组合而成，具有尺寸小、重量轻的特点，输入轴和输出轴可在同一直线上。其应用愈来愈广泛。具有动轴线的齿轮传动行星齿轮传动类型很多，不同类型的性能相差很大，根据工作条件合理地选择类型是非常重要的。

国际齿轮产品的发展趋势主要有以下几方面，首先，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展，于是特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制成了齿轮设计方面的一些特点；其二，由于机械设备向大型化发展，齿轮的工作参数提高了，如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw；第三，由于硬齿面齿轮广泛应用，以及高速、要求的齿轮日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高；对回火脆性min感的齿轮材质，回火时要油冷并且增加一次消除应力的回火。此外，关于齿轮材料与热处理随着便自面齿轮的发展，也逐渐受到人们的重视。据中国齿轮***协会副会长王声堂表示，目前我国齿轮生产企业的产品在疲劳寿命与噪声指标上与国外***水平表现出来很大的差距，主要与材料和热处理水平有很大关系。