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齒輪加工技術(shù)與裝備的發(fā)展趨勢分析

為適應(yīng)齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、清潔生產(chǎn)、提高質(zhì)量的要求，制齒機(jī)床及制齒技術(shù)出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢。

1.數(shù)控化

   由于通過將機(jī)床的各運(yùn)動軸進(jìn)行CNC控制及部分軸間進(jìn)行聯(lián)動后，具有以下優(yōu)點：

   （1）增加了機(jī)床的功能，如滾削小錐度及鼓形齒輪等變得極為簡單。

   （2）縮短了傳動鏈，同時采用半閉環(huán)或全閉環(huán)控制后，通過數(shù)控補(bǔ)償可以提高各軸的定位精度和重復(fù)定位精度，從而提高了機(jī)床的加工精度及Cp值，增加了機(jī)床的可靠性。

   （3）換品種時由于省去了計算及換分齒掛輪及差動掛輪、進(jìn)給及主軸換擋的時間，插齒機(jī)還省去了換斜導(dǎo)軌的時間，從而減少了輔助加工時間，增加了機(jī)床的柔性。

   （4）由于機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單了，可以設(shè)計得更有利于提高機(jī)床的剛性及把熱變形降到底。

   （5）各軸間沒有機(jī)械聯(lián)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計變得典型化，更利于實施模塊化設(shè)計及制造。

2.高速

   齒輪加工機(jī)床如滾齒機(jī)、插齒機(jī)及磨齒機(jī)的高速化主要是指機(jī)床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺轉(zhuǎn)速，它們是提高切削效率的主要指標(biāo)。

   傳統(tǒng)機(jī)械滾齒機(jī)的滾刀主軸速度通常高為500r/min,工作臺轉(zhuǎn)速高為32r/min.隨著齒輪加工刀具性能的提高，齒輪加工機(jī)床的高速、切削得到了飛速發(fā)展和成熟，齒輪滾齒切削速度由100m/min,發(fā)展到可達(dá)500~600m/min,切削進(jìn)給速度由3~4mm/r發(fā)展到20mm/r,這使?jié)L齒機(jī)主軸的高轉(zhuǎn)速可達(dá)5500r/min,工作臺高轉(zhuǎn)速可達(dá)800r/min,機(jī)床部件移動速度也高達(dá)10m/min;大功率主軸系統(tǒng)使機(jī)床可運(yùn)用直徑和長度均較大的砂輪進(jìn)行磨削，有利于增加砂輪壽命，也有利于操作者選擇優(yōu)的磨削參數(shù)來完成磨削加工。

   加工是機(jī)床從各個方面采用了專用技術(shù)來得以保證：具有佳吸振效果的鑄造床身；使機(jī)床具有佳熱穩(wěn)定性的集成冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)；切削區(qū)保護(hù)隔板大傾角及光滑設(shè)計使干式切削產(chǎn)生的切屑迅速有效排出；具有用預(yù)載的、無隙滾珠絲桿驅(qū)動的進(jìn)給系統(tǒng)；具有耐磨損直線導(dǎo)軌或采用PLC控制的定量潤滑鑄鐵導(dǎo)軌等。電主軸的應(yīng)用使刀具主軸得到提高，而工作臺轉(zhuǎn)速的提高則是采用了斜齒輪副或力矩電動機(jī)。電主軸及力矩電動機(jī)具有回轉(zhuǎn)精度高、無反向間隙和不用維修等優(yōu)點。

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齒輪加工如何選擇材料

  齒輪加工形式多種多樣，應(yīng)用領(lǐng)域也是十分廣泛，齒輪應(yīng)按照使用時的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的選擇對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。 很多人對齒輪加工如何選擇材料感到疑惑，那么下面就介紹一下齒輪加工如何選擇材料呢？

   非金屬材料中的夾布膠木、尼龍、塑料也常用于制造齒輪。這些材料具有易加工、傳動噪聲小、耐磨、減振性好等優(yōu)點，使用于輕載、需減振、低噪聲、潤滑條件差的場合。

   有色金屬作為齒輪材料的有黃銅HPB59-1青銅QSNP10-1和鋁合金LC4。

   速度教高的齒輪傳動，齒面容易產(chǎn)生疲勞點蝕，應(yīng)選擇齒面硬度較高而硬層較厚的材料；有沖擊載荷的齒輪傳動，輪齒容易折斷，應(yīng)選擇韌性較好的材料；低速重載的齒輪傳動，輪齒容易折斷，齒面易磨損，應(yīng)選擇機(jī)械強(qiáng)度大，齒面硬度高的材料。

   45鋼熱處理后有較好的綜合機(jī)械性能。經(jīng)過正火或調(diào)質(zhì)可改善金相組織和材料的可切削性，降低加工后的表面粗糙度，并可減少淬火過程中的變形。因為45鋼淬透性差 整體淬火后材料變脆，變形也大，所以一般采用齒面表面淬火，硬度可達(dá)HRC52-58。適合于機(jī)床行業(yè)，7級精度以下的齒輪。

   40Cr是中碳合金鋼，和45鋼相比，少量鉻合金的加入可以使金屬晶粒細(xì)化，提高強(qiáng)度、改善淬透性，減少了淬火時的變形。

   使齒輪獲得高的齒面硬度而心部又有足夠韌性和教高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度的方法是滲碳淬火，一般選用低碳合金鋼18CrMnTi，它具有良好的切削性能，滲碳時工件的變形小，淬火硬度可達(dá)到HRC56-62，殘留的奧氏體量也少，多用于汽車，、拖拉機(jī)中承載大而有沖擊的齒輪。

   38CrMoAlA氮化鋼經(jīng)氮化處理后，比滲碳淬火的齒輪具有更高的耐磨性與耐腐蝕性，變形很小，可以不磨齒，多用來作為高速傳動中需要耐磨的齒輪材料。

   鑄鐵容易鑄成復(fù)雜的形狀，容易切削，成本低，但其抗彎強(qiáng)度、耐沖擊和耐磨性能差。故常用于受力不大、無沖擊、低速的齒輪。

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齒輪的加工誤差有哪些

齒輪的基本參數(shù)

   齒輪是機(jī)器、儀器中使用多的傳動零件，齒輪是一個較復(fù)雜的幾何體，對單個齒輪的齒廓加工誤差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了17種控制參數(shù)，根據(jù)齒輪使用要求的不同，對 以上17個參數(shù)控制的要求也不同。如何確定齒輪的精度等級以及依據(jù)其精度等級確定相關(guān)控制參數(shù)的公差值，是齒輪設(shè)計的關(guān)鍵所在。

   齒輪的組成結(jié)構(gòu)一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓和分度圓。

（1）齒數(shù)：一個齒輪的輪齒總數(shù)叫齒數(shù)，用Z表示。小齒輪的齒數(shù)可取為z1=20~40。開式（半開式）齒輪傳動，

   由于輪齒主要為磨損失效，為使齒輪不致過小，故小齒輪不亦選用過多的齒數(shù)，一般可取z1=17~20。

（2）模數(shù) 由于齒輪的分度圓直徑 d 可由其周長 zp 確定，即d = zp/π。為便于設(shè)計、計算、制造和檢驗，令p/π= m ，m 稱為齒輪的模數(shù)，并已標(biāo)準(zhǔn)化。它是決定齒輪大小的主要參數(shù)。分度圓直徑d=mZ，所以m=d/z。

(3)壓力角α 即分度圓壓力角，并規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為α=200。它是決定齒輪齒廓形狀的主要參數(shù)。分度圓直徑 d=mZ/cosβ ，  壓力角 rb=rcosα=1/2mzcosα 在兩齒輪節(jié)圓相切點P處，兩齒廓曲線的公法線（即齒廓的受力方向）與兩節(jié)圓的公切線（即P點處的瞬時運(yùn)動方向）所夾的銳角稱為壓力角，也稱嚙合角。對單個齒輪即為齒形角。標(biāo)準(zhǔn)齒輪的壓力角一般為20”。在某些場合也有采用α＝14.5° 、15° 、22.50°及25°等情況。  

(4)齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)—h*a 、C*  兩齒輪嚙合時，總是一個齒輪的齒頂進(jìn)入另一個齒輪的齒根，為了防止熱膨脹頂死和具有儲成潤滑油的空間，要求齒根高大于齒頂高。為次引入了齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。

    正常齒：h*a =1； C*=0.25        

   短齒：h*a =0.8； C*=0.3  一對相互嚙合的齒輪，模數(shù)、壓力角必須相等。標(biāo)準(zhǔn)齒輪的壓力角（對單個齒輪而言即為齒形角）為20°。留磨余量可縮小到0.1 mm左右，以提高磨齒效率。