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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(diǎn)：

   （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(jì)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(jì)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(jì)變得典型化，更利于實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)。

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齒輪加工采用的精度等級

齒輪加工共有13個精度等級，用數(shù)字0～12由低到高的順序排列，0級高，12級低。

齒輪加工精度等級的選擇，應(yīng)根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳動功率、圓周速度、性能指標(biāo)或其他技術(shù)要求來確定。并不是越高也好，下面我們整理了一些不同機(jī)械傳動中齒輪加工采用的精度等級

當(dāng)然，以上是常見的精度等級要求，具體還是不同檔次的機(jī)械的要求不同。

齒輪加工工藝特點(diǎn)

精加工孔和端面采用磨削，先以齒輪分度圓和端面作為定位基準(zhǔn)磨孔，再以孔為定位基準(zhǔn)磨端面，控制端面跳動要求，以確保齒形精加工用的精基準(zhǔn)的jing確度。

(一)齒輪加工工藝路線

齒輪，材料為40Cr，精度為6-5-5級，其工藝路線見表9-7。

(二)齒輪加工工藝特點(diǎn)

(1)定位基準(zhǔn)的精度要求較高由圖9-21可見，作為定位基準(zhǔn)的內(nèi)孔其尺寸精度標(biāo)注為φ85H5，基準(zhǔn)端面的粗糙度較細(xì)，為Ra1.6μm，它對基準(zhǔn)孔的跳動為 0.014mm，這幾項(xiàng)均比一般精度的齒輪要求為高，因此，在齒坯加工中，除了要注意控制端面與內(nèi)孔的垂直度外，尚需留一定的余量進(jìn)行精加工。精加工孔和端面采用磨削，先以齒輪分度圓和端面作為定位基準(zhǔn)磨孔，再以孔為定位基準(zhǔn)磨端面，控制端面跳動要求，以確保齒形精加工用的精基準(zhǔn)的jing確度。

(2)齒形精度要求高圖上標(biāo)注6-5-5級。為滿足齒形精度要求，其加工方案應(yīng)選擇磨齒方案，即滾(插)齒-齒端加工-高頻淬火-修正基準(zhǔn)-磨齒。磨齒精度可達(dá) 4級，但生產(chǎn)率低。本例齒面熱處理采用高頻淬火，變形較小，故留磨余量可縮小到0.1 mm左右，以提高磨齒效率。

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     近年來，齒輪磨削加工的周期逐步縮小，齒輪磨削加工的成本也隨之大幅降。有些產(chǎn)業(yè)對齒輪質(zhì)量的要求很高，而有的產(chǎn)業(yè)需要實(shí)現(xiàn)特殊的齒形，所以要經(jīng)過磨削來完成。例如，重卡車工業(yè)、航空工程以及用于發(fā)電、變電的減速器工業(yè)，都依靠磨削去做精齒輪加工。所以，齒輪磨削占據(jù)很大優(yōu)勢。

     對于汽車工業(yè)的齒輪，我們可以將剃齒加工后熱處理造成的變形控制在幾個微米；另外，通過齒形和齒向的修正有助于補(bǔ)償變形。由于現(xiàn)代剃刀刃磨機(jī)的出現(xiàn)，如齒形、齒向兩個參數(shù)可快速簡單修形；批量生產(chǎn)的時候，剃齒加工比磨削的好處多許多，相比較而言，剃齒既能保證品質(zhì)，價格又合理。

    近年來制造的剃刀還沒顯示出緩慢增產(chǎn)的兆頭。與此同時，齒輪磨削機(jī)床生產(chǎn)數(shù)量也在不斷上升。齒輪加工工藝的飛速發(fā)展，齒輪機(jī)床所的操作快速，齒輪磨輪也有了迅速發(fā)展。這主要表現(xiàn)在陶瓷磨具、CBN砂輪、電鍍磨輪等方面。用上述磨具來進(jìn)行齒輪磨削加工，使加工周期縮短，所以齒輪磨削就發(fā)展起來。