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齿轮

齿轮加工时出现齿轮变形的问题

关于齿轮热处理畸变的情况很复杂，是全部冷、热加工工序影响因素的综合反映。机械加工产生的残留应力，热处理过程的热应力、***应力都会对变形产生一定的影响。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。有时单从热处理方面采取措施来解决齿轮的变形有一定的困难，要从冷、热加工全过程的各种因素来考虑，具体情况具体分析，采取相应措施，排除或减弱。四阶段：齿形的精加工阶段这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到终的精度要求。

齿轮作为机械传动装置中的主要零件，其应用十分广泛。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。模具是影响塑料齿轮***成形质量的关键因素，如何提高模具设计的质量与效率是齿轮模具行业面临的关键共性问题。同时，由于塑料齿轮在***成形过程中会发生收缩，如何对模具的型腔进行修正，以保证齿轮的成形精度，更是模具设计中的难点。因此，本文对塑料齿轮***模CAD系统进行了研究与开发。本文首先分析了渐开线齿轮齿廓的形成原理及其相关特性，结合***成形塑料制品收缩的一般规律，对塑料齿轮***模型腔修正规则进行了研究，提出了一种快速有效的齿轮型腔修正方法。然后本文对参数化建模技术进行了研究，采用关系表达式法建立了渐开线直齿圆柱齿轮和渐开线斜齿圆柱齿轮的参数化模板，通过人机交互实现了塑料齿轮的参数化建模，用户只需输入的齿轮的关键参数就可以自动创建相应类型的齿轮。基于上述基础，本文在UG NX平台上开发出一套塑料齿轮***模CAD系统，包括型腔设计、模架/标准件设计、浇注系统设计、冷却系统的设计等。齿轮加工的齿形和模数的关系“模数”是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距t与圆周率π的比值(m＝t/π)，以毫米为单位。通过该系统的应用，用户不但可以快速有序的进行塑料齿轮***模设计，还能自动获得型腔修正结果，极大的提高了模具设计的效率和质量，缩短了模具设计周期。

    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；3、装夹工件不准锤击或敲打，以保证机床精度，用扳手紧固工件螺钉时，用力不得过猛，不准套管加压。然后对齿轮进行精加工，精修基准、精加工齿形。

    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。采用等温正火使产品质量稳定可靠。但在热处理中，齿轮生产时不可避免地产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。

    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。展成法磨齿可以采用蜗杆砂轮磨削，也可以采用锥形砂轮或碟形砂轮磨削。

    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。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。

     大齿圈是回转窑的主要部件设备，带动整个筒体长时间运转，在回转窑运转中扮演非常重要的作用。铸钢件是大型机器的重要组成部分，因此对质量的要求十分严格，在选择加工商时，一定要选择有客hu口碑的大品牌。在确定加工齿圈时，一定要实地考察一番，凭借对其场地的了解和案例的介绍，才能确保选择的正确性。而要生产出质优的大齿圈，要有***的设备和完善的工艺体系，因此在选购采购商时，一定要对其工艺进行查看。通常大齿圈加工厂在加工前都会有一定准备，那大齿圈加工前应准备些什么呢？对于成品大齿轮进行探伤，可以发现不合格品，保证大齿轮产品质量和安全使用。

    1.产品的材质与性能要求：是否需要调质或者齿面表面淬火处理，硬度要求标准。

    2.技术要求与检验方法：是委托第三方 TUV 检验，还是用户直接现场检验。

    3.加工要求及加工精度等级：单齿铣或者滚刀滚齿，精度等级执行的具体标准，检验公法线或者检验固定弦齿厚。

　　齿轮加工工艺流程？

　　锻造制坯

　　热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了 大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小， 而且生产。

　　正火

　　这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为终热处理做***准备，以有效减少 热处理变形。 所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受人员、 设备和环境的影响比较大， 使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相***不均匀，直接影响金属切 削加工和终热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。为此，采用等温正火工艺。实 践证明，采用等温正火有效改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。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。

　　车削加工

　　为了满足齿轮加工的***要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹紧不重磨车 刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又 保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。另外， 数控车床加工的率还大大减少了设备数量，经济性好。对于大型齿轮毛坯，成品大齿轮进行探伤，可以及早发现缺陷，决定这些大齿轮部件是否合格，有时探伤还可以用来选择加工部位，起到节约工时，缩短生产周期，提高产品合格率的作用。

　　滚齿插齿

　　加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便，但生产效率较低，若 完成较大产能多机同时生产。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90%以上，有效地减少了换刀次数和刃 磨时间，效益显着。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。

　　剃齿

　　径向剃齿技术以其，设计齿形、齿向的修形要求易于实现等优势被广泛应用于大批量汽 车齿轮生产中。

　　热处理

　　汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其良好的力学性能。对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定 可靠的热处理设备是必不可少的。

　　磨削加工

　　主要是对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小 形位公差。