新工藝技術在齒輪加工中的應用解析

鄧奕 宋光輝

摘要：隨著制造技術的不斷發展進步，機械加工制造已經越來越智能化、高效化，齒輪加工作為機械加工的一種，其加工的高效性也同樣成為了新的發展趨勢，同時齒輪加工中也積極融入了很多新的工藝方法，如新涂層技術。近幾年，市場競爭劇烈，客戶零件越來越大、產品質量要求越來越高，尤其是農用機械的傳動齒輪，由于受到政策扶持，設備市場巨大，面對市場，如何提高產能，提升加工效率成為當前急需解決的問題，因此一些新機床和刀具被普遍使用。

關鍵詞：新工藝技術;機械齒輪;應用

1 高效數控滾齒機在齒輪加工中的應用

滾齒在齒輪加工中占有較高的比列，其對外圓柱齒輪的加工有著高效率的促進作用，為進一步提升產能，在齒輪加工時使用高速滾齒非常重要。滾齒機通過數控控制系統、閉環補償系統和伺服系統等功能保證滾齒的高速穩定性。而在機床整體設計過程中，為了保證其能夠承受高速度切削力，避免產生爬行、震動等現象，著重提高了其滾刀頭的驅動功率和整體的剛性，加工精度最高可達GB/10095.1-2001的6-6-7級。以國內某機床廠生產的數控滾齒機為例，通過電子齒輪箱，用展成法加工各種圓柱直齒、斜齒輪、雙聯齒等，其高效穩定性極其適用于汽車、摩托車等行業的大批量齒輪加工。

此種滾齒機的優勢是：（1）操作簡單。此滾齒機是八軸四聯動，沒有掛輪，進入系統直接可以控制伺服電動機進行分齒運動，而且還能夠實現軸向多次循環、徑向的變速，在數控面上輸入參數以后，系統就會自動調節運行。（2）滾刀轉速范圍廣。這種機床主軸一般采用電主軸，滾刀轉速大，速度范圍一般可以達到150-3000r/min，這是普通的滾齒機根本達不到的。（3）提高工作效率，與傳統滾齒機不同，該設備還集成了倒棱去毛刺功能，實現工件一次裝夾完成“粗滾倒棱一端面去毛刺一精滾”工的加工;（4）智能化程度高。數控滾齒機配有光柵尺，會根據出現的數據反饋自動調節滾刀補償，實現了滾刀的科學利用。其次，在加工時，能在操作界面觀察到滾刀的數據變化，還能夠看到主軸的溫度變化，可以更好的了解機床的狀態。而且現在的機床實現了在線監測，機器進行加工時，可以通過監測系統實時監測運行的相關數據，對質量和數量都有一個透明的監測，實現了機械施工的可視化管理。

2 數控成形磨齒機在齒輪加工中的應用

齒輪前序加工多為刮削加工，其齒輪精度一般為8級。在對齒輪進行熱處理的時候，會因為其直徑和模數大而極易發生變形，影響齒輪的精度。后序加工多為蝸桿磨齒，而隨著成形磨齒技術的越來越成熟，近年來成形磨齒機在很多領域逐步取代了展成磨齒機，尤其是大模數齒輪磨齒領域，幾乎全部采用成形磨齒，成形砂輪磨齒機是一種適用于冶金、礦山、機車、船舶、化工、發電設備、軍工、航空航天等重型機械傳動中高精度齒輪精密加工機床。其加工原理為成形法磨削，即將砂輪軸截面截型修整為與齒輪齒槽相適應的截面，進行成型磨削加工。該機床動作及操作簡單，具有加工精度、效率、可靠性及穩定性高，自動化操作程度高、 適用性強、加工對象種類多、齒輪修形靈活等特點，與傳統的展成法相比，有著明顯的不可替代的優勢。對提高齒輪的加工精度，降低機械施工過程中產生的噪音有了很大的促進作用。

3 涂層技術在齒輪加工刀具中的應用

在齒輪的加工過程中，若直接提高切削的速度往往會導致滾刀迅速磨損，而齒輪加工的刀具材料一般是傳統的高速鋼，并不耐磨。所以，涂層技術的使用就變得十分重要。近年來，隨著涂層技術發展飛速，使其在齒輪加工中的應用逐步獲得業界認可，使用此技術，能夠極大的減緩滾刀磨損，防止崩刃。通過使用涂層技術后，經過超微TiN涂層處理的滾齒刀壽命比沒加涂層的提高了11%，且磨損量從0.3mm降到0.2mm，減少了每次修磨量，使修磨次數從原來的18次左右增加到25次左右，從而使齒輪加工單位的刀具成本大幅下降，TiN涂層滾刀壽命是無涂層的8-10倍，切削速度可提高30%，進給提高10%。通過以上數據表明，涂層技術的應用，極大的提高了加工效率、改善了加工精度、延長了刀具壽命同時降低了加工成本。

常見涂層材料及其特點：

4 倒角滾刀的應用

一直以來齒輪倒角的加工精度是困擾工程師們的難題，尤其是對于小模數的齒輪，后續需要剃齒或絎齒，倒角后的齒輪端面留有積屑瘤，造成后續的剃刀或絎磨輪的壽命降低。倒角滾刀的應用，解決了齒輪倒角加工精度差效率低的難題，同時也開創了應用滾削原理對齒輪倒角的先河。滾刀的加工精度最高可達IT6-7級，可取代原有的剃齒工藝，同時倒角加工效率比原工藝提高30%，而且省去了倒角機的投入，大大降低了生產成本和設備的投資。適用于汽車工業的小模數齒輪加工，又適用于風電、建筑、起重機、軍工等行業大模數多齒數的齒輪。隨著對齒輪精度的要求不斷提高，倒角的質量及效率要求將逐漸成為重要的問題，倒角滾刀的應用既可提高產品質量，又可大幅度提高生產效率，同時降低加工成本。

5 車銑復合中心在齒輪加工中的應用

緊隨我國科技飛速發展的步伐，車銑復合中心結合了銑削技術及車削技術，在齒輪制齒上實現了五軸聯動，促進了車削、銑齒兩道工序的完美結合，提高了切削的效率。在加工的過程中，齒輪轉動的速度也明顯提高了不少，不僅節約了時間，減少原材料的使用，還加強了資源的使用率，增強工作質量。

6 結語

總之，在當前環境下，機械行業的市場競爭越來越大，為客戶提供質量好、效率高的工藝設備和工藝方法十分必要。故此，新型高效的機械加工設備的使用就顯得尤為關鍵，機械制造業也在隨著我國經濟的快速發展不斷進步，在其發展的過程中，機械齒輪更承擔著非常關鍵的職責。新興的工藝技術在齒輪機加工中的應用，不僅減少了人工負擔，提高機械設備的自動化，保障機械的持續運作，更提高了工作效率，保證了工作質量。

參考文獻：

[1] 丁明春.高效切削在工程機械齒輪加工中的應用[J].科技創新與應用，2014（26）.

（作者單位：沈陽精力傳動設備有限公司）