齿轮工艺方案选择

李春玮

【摘 要】在汽车发动机齿轮的加工工艺中,齿坯加工方案和齿轮剃齿参数的确定,直接影响齿轮齿形加工的主要因素.文中通过对齿坯加工工艺方案的分析选择,找到了一条既能满足工艺性能,又能降低成本的有效途径. 【期刊名称】《机械管理开发》 【年(卷),期】2011(000)001 【总页数】2页(P92-93)

【关键词】齿坯加工方法;剃齿参数;齿轮精度 【作 者】李春玮

【作者单位】中国重汽集团大同齿轮有限公司质量部,山西大同,037006 【正文语种】中 文 【中图分类】TP391.72 0 引言

我们公司生产的汽车发动机齿轮，由于要求精度高、寿命长、耐磨性好，对齿坯的几何精度、尺寸精度、形位公差的要求，都比国内齿轮加工要高出1~2个精度等级。由于齿坯精度是保证齿形加工的决定因素，因此，保证齿坯加工精度是齿轮加工的重要环节。 1 齿坯加工方案的确定

根据公司齿轮加工工艺的实践及齿坯加工设备的现状，参考其他齿轮加工厂家的经验，需对齿坯加工的两种方案确定一种。

1）第一种方案：采用普通六角车床加工端面和内孔，用多刀半自动车床加工外圆和另一端面，用数控车床精加工端面和内孔。

2）第二种方案：用程控车床加工毛坯外形；用数控车床加工重要的几何尺寸；用高精度内孔端面磨床加工重要的内孔和端面。

对两种方案进行比较：通过试验，两种方案的分析对比，见表1。由于第一种方案加工出来的内孔，经热处理有变大的趋势，通过分析评审，决定采用第二种工艺方案。后经多年的生产实践证明，该工艺稳定可靠。

表1 两种方案对比情况工艺方案第一种方案第二种方案成品率/%≤96<99效率一般高质量控制形位公差不稳定质量稳定工艺简单先进 2 剃齿参数的确定[1，2]

1）齿轮硬度对剃齿的影响：齿轮材料属于50钢，要求调质硬度在225~265 HB内。这样的硬度条件下，采用一般的齿轮滚刀滚齿，对齿形加工质量和工效存在着一定的影响，不但切削困难、效率低、成本高，而且滚齿精度也难保证。为了解决这一问题，滚刀全部采用大直径圆磨法涂层滚刀，滚刀材料为M 35,通过试用，解决了以上弊病，提高了滚齿精度和生产效率。由于剃齿刀硬度为62~64 HRC,对于硬度在187~241 HB之间的材料有较好的剃削性，并且剃齿工序属于随形切削，因此，齿轮的硬度对于剃齿后的齿形齿向误差有较大的影响。为了找出主要的影响因素，对剃齿齿轮作了如下试验：第一组齿轮硬度在255~285 HB范围内；第二组齿轮硬度为240~255 HB之间；第三组齿轮硬度为225~240 HB之间。三种试验对比，见表2。根据试验数据，把热处理硬度尽量控制在225~240 HB,齿轮加工效率高，产品质量稳定。

表2 出版硬度剃齿的影响情况剃齿效率齿轮硬度/HB 255~285 240~255

225~240低低高剃刀寿命短较短长齿形误差大不稳定小齿向误差大不稳定小公法线长度变动不稳定不稳定稳定径向综合公差不稳定不稳定小现象剃削困难一般易剃削

2）剃齿对齿轮精度的影响：剃齿对滚齿后齿轮的短周期误差有一定的修正能力（例如齿形公差、齿向公差、螺旋线波度误差、齿面粗糙度等），但对长周期误差有时不但没有修正能力，而且可能增加新的误差（公法线长度变动量、周节累积误差、径向综合公差等），因此，剃齿工序质量的好坏，直接影响齿轮的精度。这就要求不但对上道工序滚齿精度必须保证以外，合理地选用剃齿速度、进给量、光整次数，对齿轮精度都有较大影响（见表3、表4、表5）。综合上述，采用合理剃削速度、小进给、多次光整对保证齿轮的剃齿质量起到了决定性的作用。 表3 剃削速度对齿轮精度的影响剃齿速度/（r/min）200 127齿形误差公法线变动量不稳定稳定齿面粗糙度大小差好

表4 剃齿纵向进给速度对齿轮精度的影响停机痕迹齿向误差齿面粗糙度进给速度/（mm/r）0.35 0.25大小公法线长度不稳定稳定差好大小

表5 剃齿光整次数对齿轮的影响光整次数齿形误差齿向误差尺寸控制2 4齿面粗糙度稍差好大小大小公法线长度不稳定稳定难易 3 拉键槽加工工艺与检测方法的确定[1]

发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮，都是有键槽的齿轮，而且键槽与齿面的角度是非常关键的尺寸，直接关系到发动机的点火时间和顺序，角度误差太大直接关系到发动机的功率大小，严重时可造成发动机损坏。在拉键方面做了大量试验研究，具体方案如下：

1）在试制样件过程中，拉键工艺采用标准样件套在拉键心轴上，再用标准的键销定位后，紧固拉键夹具，而后再把工件安装上去拉键。拉几件后，再用标准样件校准拉键夹具。这种工艺的优点是校准简单方便，投资小，适用于试件和小批量试制；

但缺点是直接受校准件的影响，校准件的好坏直接反应到工件上。在实施过程中，对拉键后的齿轮试件进行抽查，用工具显微镜检查时，发现工件角度有一定的偏差，经分析查找，发现标准件的键槽角度也存在着一定的偏差，而且出现键槽角度偏差的原因是由标准件误差影响的。因此，这种工艺不适于大批量生产。

2）拉键角度采用工具显微镜检查合格后再进行拉键。这种方法精度高，角度检查准确，但由于工具显微镜属于计量仪器，操作复杂，检查繁琐，检查时间长，每检查一件大约需要30 min,不适于大批量生产，同时还受齿端倒角的严重影响，容易造成键槽角度拉键调整的误指导，见表6。

表6 齿端倒角与键槽角度的影响齿端倒角/°曲轴齿轮角度误差凸轮轴齿轮角度误差影响情况0.2×45 24′54″12′27″已超差0.35×45 0.5×45

43′35″1°2′16″21′47″31′8″已超差严重已超差备注曲齿角度公差（±15ˊ）凸齿角度公差（±15′）

3）为解决拉键问题，技术人员经过多次研究、试验、论证，决定从影响键槽角度的直接因素——拉键的定位夹具入手。

因为定位夹具精度的高低，直接决定着键槽角度的超差与否。定位夹具的精度要求，主要是拉键心轴，拉键心轴导向槽的对称度精度要求、直径公差的大小、端面与心轴轴线的垂直度都起着重要影响作用；同时定位头对套的配合精度、松紧、定位头与拉键心轴的距离长短、斜与正都对拉键角度有影响，因此，保证拉键夹具精度是至关重要的。在加工操作方面，制订操作规程，排除一些人为因素影响，例如：操作工对工件定位面擦得是否干净，拉键定位面是否有铁屑和杂物，工件定位面是否紧靠夹具定位面等直接影响因素。经过多方面努力，保证了键槽的拉键角度。 4）为了确保键槽角度检查的准确、方便，能适应于大批量生产的要求，设计了以键槽角度误差换算成百分表直接反映读数的角度检查仪。该检查仪操作简单，测量精度高，直观明了，易于掌握，能直接判断出所拉键槽角度的合格与否，大大提高

了生产效益，保证了键槽角度精度的稳定性；缺点是检具精度高，检具鉴定困难，价格昂贵。 4 结束语

综合上述齿轮加工的重要环节，工艺过程的选择与控制，对产品的加工精度和产品质量起着决定性的作用，所以，先进的工艺象征着一个企业的技术实力和技术水平，加工过程中的工艺确定决定了产品的质量、生产效率和经济效益。 参考文献

【相关文献】

[1] 杨叔子.机械加工工艺手册[M].第3版.北京：机械工业出版社，2002：120-300. [2] 齿轮手册编委会，齿轮手册[M].北京：机械工业出版社.1990.