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齿轮加工技术的现状

发布日期:2011-07-27

 

随着齿轮数量和品,种的增加,对齿轮精度要求的不断提高,新的齿轮加工方法不断涌现。目前齿轮加工有铸造法、冷轧法、热轧法、冲压法、模锻法、粉末冶金法和切制法等等,目前最常用的是切制法。齿轮切制的主要方法有:滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿、研齿、铣齿等。
(1)滚齿滚齿是目前应用最广的切齿方法,在滚齿机上用滚刀滚齿相当于一对螺旋齿轮的啮合,滚刀与工件保持严格的速比关系,作空间啮合,按展成运动完成渐开线、摆线、圆弧、矩形等各种齿形。滚齿精度一般为7—9级,当采用高精度滚刀和高精度滚齿机时,可滚切5级精度的齿轮。目前滚齿的先进技术有:
①多头滚刀滚齿,可以大幅度提高生产效率。一般双头滚刀可提高效率40%,三头滚刀可提高效率50%,利勃海尔(Liebherr)的滚齿机最多配过7头滚刀,但各头之间的偏差影响齿轮的齿向精度。
②硬齿面滚齿技术。国外硬齿面滚齿精度达DIN6级,加工费用仅为磨齿的l/3,效率较普通的磨齿高l一5倍,且无磨削烧伤或裂纹。
③滚齿机数控化,可大幅度提高齿轮加工精度、加工效率以及扩大机床的加工范围。
④干切工艺。利勃海尔在LC82滚齿机上,格里森(Gleason)公司在Phoenix系列滚齿机和锥齿轮铣齿机上,采用硬质合金滚刀或铣刀盘干滚圆柱齿轮或干铣圆锥齿轮,具有较高的生产率、高精度和较高的工件质量,无切削液,工件不受油污污染,符合环保要求,属于无污染的新工艺。
(2)插齿插齿是一种广为采用的切齿方法,特别适合于加工内齿轮和多联齿轮。加工精度可高达5—6级,一般为7—9级。插齿技术的热点有:
①插齿机的数控化,以便加工非圆齿轮和特殊形状的齿轮,同时还可以提高齿轮的加工精度和加工效率。同时插齿机数控化的最大特点是进行多坐标控制,最多可控制9~10轴,从而可方便、灵活地满足齿轮加工的各种特殊要求。如德国利勃海尔的数控插齿机可控制7轴;美国费洛斯(FELLIWS)的数控插齿机可控制5~6轴;德国罗兰士(LORENZ)的CNC数控插齿机最多已可控制9~10轴。除了控制刀具与工作的同步展成运动外,还有插齿刀冲程长度、冲程位置、让刀等。通过数控程序可以控制插齿刀冲程的位置,有利于通过多刀串装(在一根刀杆上串列安装多把插齿刀),在工件一次装夹中进行多联齿轮或在同一工件上不同部位(包括内、外齿轮、阶梯齿轮)的插削加工。另外可减小刀具伸出长度,提高刀具的工作刚性。
②提高插齿机的冲程次数,从而提高插齿效率,目前插削速度最高可达1000—2500次/min。同时,还在寻求继续提高插齿机的冲程次数,例如采用刀具卸载,使用静压轴承、增加刀架和立柱刚性等措施,从而提高插齿效率。
③硬齿面齿轮的插削工艺的研究。
④数控插螺旋齿,以提高螺旋齿轮的加工精度。
(3)剃齿剃齿加工原理是交错轴斜齿轮副无侧隙啮合,剃齿刀带动工件旋转,在啮合面产生相对滑动速度,从工件表面切除材料。剃齿是一种高效齿轮精加工方法,最初是用来提高汽车、拖拉机和机床齿轮的加工精度,主要用于滚齿和插齿后软齿面的精加工,其加工精度受剃前加工精度的限制。目前剃齿加工不再局限于软齿面的齿轮,国内外都有中硬齿面和硬齿面剃齿的工艺。如国外在硬齿面剃齿方面,采用单刃硬质合金剃齿刀,减轻剃削时的接触压力,使剃削成为可能。日本已用单刃硬质合金剃齿刀加工52—60HRC的硬齿面齿轮,精度达6~7级。
(4)珩齿珩齿相当于一对交错轴斜齿轮啮合传动。珩齿加工运动与剃齿相同,加工时用含磨料的塑料珩磨轮(齿轮形或蜗杆形)与工件无隙啮合自由转动,利用齿面间的相对滑动速度和进给压力进行切削。珩齿机是一种齿轮光整加工机床,主要用于热处理后改善齿轮的齿面质量。珩齿技术的发展经历了从自由珩到强迫珩,从最初的齿轮式外啮合珩到蜗杆珩再到现在的内啮合珩等阶段。
最初的齿轮式外珩齿技术,采用的是自由珩技术,靠珩轮轮齿对工件齿轮表面进行光整加工,可有效地改善齿面质量。
(5)磨齿磨齿是获得高精度齿轮最有效和可靠的方法。由于现在多用硬齿面的齿轮,磨齿成为高精度齿轮的主要加工方法。齿轮的磨削方法有多种类型,可分成展成磨削和成形磨削两大类。

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