齒輪軸是指支撐旋轉(zhuǎn)部件并與之一起旋轉(zhuǎn)以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械部件。它通常是一個圓形金屬棒的形狀，每個部分可以有不同的直徑。機器的旋轉(zhuǎn)部件安裝在軸上。它是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的傳動部件之一。我國雖然是機械大國，但不是機械強國。特別是我國一些小企業(yè)過去仍在使用落后的機械設(shè)備，阻礙了機械制造業(yè)的發(fā)展。齒輪軸的類型很多，每種類型的齒輪軸都有自己的特點。因此，對齒輪軸的材料和加工工藝有嚴(yán)格的要求，以保證齒輪軸的質(zhì)量。

傳統(tǒng)齒輪軸加工存在的問題

據(jù)調(diào)查研究，我國大部分加工齒輪軸在安裝和使用過程中，都會產(chǎn)生大量的噪聲污染，對操作者造成一定程度的傷害。齒輪軸解體測量后，發(fā)現(xiàn)一系列問題：①觀察振動痕跡現(xiàn)象。② 齒輪軸表面粗糙度值很大，造成噪聲污染。③ 齒輪加工精度不夠。

如何改進(jìn)齒輪軸的加工工藝

提高齒輪軸加工工藝的方法是從齒輪軸材料、選擇合適的毛坯落料、夾具、滾齒、選擇合理的切削液等方面綜合改進(jìn)齒輪軸的加工工藝。

2.1齒輪軸材料

對于一些傳統(tǒng)加工工藝中的齒輪軸材料，通常選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的45鋼、合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等。這些材料質(zhì)地比較好，使用壽命也比較長。

2.2選擇合適的毛坯下料

目前齒輪軸的機械強度比較高，每個臺階的直徑也比較大。為了減少材料消耗和機械加工的勞動，一般選用鍛造毛坯。小齒輪軸也可制成整體毛坯；中、中型齒輪軸采用模鍛；大型齒輪軸采用自由鍛造。鍛造毛坯應(yīng)防止裂紋、晶粒不均勻等鍛造缺陷。

2.3精車

對于齒輪軸的精加工，通常以齒輪軸兩端的頂孔為標(biāo)準(zhǔn)，精加工是外部的。為了提高工作效率，保證加工質(zhì)量，批量生產(chǎn)的齒輪軸一般采用數(shù)控車削。這樣不僅可以提高加工效率，而且可以保證圓弧表面的質(zhì)量。齒輪軸精加工后的零件可根據(jù)實際需要進(jìn)行回火處理。如果設(shè)計不需要回火，可以直接進(jìn)入滾齒加工。

2.4滾齒

滾齒工藝的改進(jìn)主要從以下幾個方面進(jìn)行：

（1） 適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度。進(jìn)給量主要取決于精加工過程中齒輪軸表面的粗糙度。在正常情況下，為了保證更高的生產(chǎn)效率，采用最大進(jìn)給量。在粗加工過程中，由于機床、工件和滾刀系統(tǒng)的剛度不夠強，滾刀刀架振動，限制了進(jìn)給量的增加。因此，齒輪軸的表面必須光滑。

（2） 適當(dāng)?shù)那邢髁亢颓邢魉俣?。切削用量和切削速度主要取決于加工的模數(shù)、精度、夾具和材料等因素。對于精度高、模數(shù)小、材料較硬的齒輪，應(yīng)采用高切削速度、小進(jìn)給量；粗加工時，應(yīng)采用低切削速度、大進(jìn)給量；對于大螺旋角、大直徑齒輪滾刀，應(yīng)降低切削速度和進(jìn)給量。

（3） 適當(dāng)?shù)淖叩洞螖?shù)。齒輪軸孔型的數(shù)量由無齒輪確定表面粗糙度。在大多數(shù)情況下，齒輪的整個加工過程一般不超過三次。當(dāng)機床的動力和剛度不夠時，就需要采用兩次粗走刀。在這兩個粗糙的走刀中，走刀的數(shù)量是不均勻的。每粗刀取兩個值，待刀具完成后等待兩次粗加工，再次進(jìn)行精加工。滾刀的側(cè)邊可用于精加工過程中的切削。最后，滾齒后，是磨齒。對于磨齒，通常采用一次進(jìn)給加工，提高了工作效率，保證了齒輪軸的質(zhì)量。

2.5夾具

一般來說，夾具安裝的精度與齒輪軸的精度有關(guān)。在齒輪軸滾齒加工中起著重要作用。

（1） 把齒輪軸夾在滾齒機上。安裝齒輪軸時，檢查齒輪上圓線與刀架垂直平行線之間的誤差。通常用百分表在90度方向檢測；用千分表對齒頂圓的徑向跳動量和參考軸頸表進(jìn)行檢查。

（2） 在滾齒機上安裝齒坯。裝夾齒坯前，應(yīng)先將零件上的油脂和污垢清理干凈。為了保證工件夾緊的精度，工件的基準(zhǔn)面應(yīng)向下。當(dāng)與支撐面結(jié)合時，中間不得使用銅皮或銅皮。夾緊齒坯時，壓入面應(yīng)穿過支承面，不得掛在支承面上。使用適當(dāng)?shù)膲壕o力，以避免工件在沖壓過程中變形。

（3） 合適的滾刀刀架。當(dāng)?shù)都馨惭b角度正好等于滾刀螺旋上升角時，只加工直齒圓柱齒輪。

2.6選擇合理的切削液

每個齒輪軸材料不同，因此所需切削液也不同。切削液有其自身的優(yōu)點。例如，對于40鉻加工齒輪軸，應(yīng)使用復(fù)合切削液。它主要具有以下功能：①切削液能及時沖走碎屑等臟物，避免加工過程中產(chǎn)生的碎屑和臟物不及時處理，濺到操作者身上或劃傷加工表面的現(xiàn)象。② 增加清潔切削液的流量可以使加工后的齒面光滑，降低齒面粗糙度，降低噪聲。③ 在齒輪軸滾齒加工過程中，通過在切削過程中注入切削液，在切削液的作用下，滾刀可以在一定的恒溫下工作，避免了由于切削液具有潤滑和冷卻作用而使?jié)L刀快速冷卻和發(fā)熱的現(xiàn)象。這樣可以降低齒面粗糙度，延長滾刀的使用壽命。

2.7花鍵和齒的加工

花鍵的類型一般分為兩種，一種是漸開線花鍵，另一種是矩形花鍵。為了獲得更高的精度，通常最好研磨鍵齒。漸開線花鍵在機械工程中應(yīng)用廣泛，壓力角一般為30度。對于小批量加工，可以依靠分度盤，用銑刀磨出。對于大批量加工時，配合加工，以兩端中心為孔，用花鍵專用銑床加工。

在正常情況下，滾齒精度一般為7～9級。① 齒輪精度為7級。批量生產(chǎn)時，首先是滾齒、剃齒、高頻感應(yīng)加熱淬火，最后按此順序進(jìn)行珩磨；小批量生產(chǎn)時，首先是滾齒、高頻感應(yīng)加熱淬火，最后是磨齒按此順序加工。② 當(dāng)齒輪精度達(dá)到8級時，可先進(jìn)行滾齒加工，加工完成后再進(jìn)行珩磨。③ 當(dāng)齒輪精度為9時，滾齒或插齒可以保證齒形的精度，效率較高（滾齒的運動精度高于插齒的運動精度）

總之，在加工齒輪軸時，應(yīng)明確各零件在產(chǎn)品中的位置和作用，了解各種工藝，結(jié)合實際情況，找出最佳的工藝方法，以便在齒輪軸的加工工藝中采用最優(yōu)化的工藝措施，從而保證齒輪軸的加工質(zhì)量，延長齒輪軸的使用壽命，節(jié)約資源，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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