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泰兴减速机:探讨提高齿轮磨齿精度的途径

发布时间:2019-06-14 11:38:00 点击:

    泰兴减速机2019年6月14日讯  文章简要说明了影响齿轮精度的因素,分析了提高齿轮磨齿加工精度的有效方法是必须合理选择磨齿余量的形式、磨齿余量,以及合理装夹工件的基本条件 ,详细地阐述了蜗杆砂轮对中性对被加工齿轮齿形对称性的影响,这些都是磨齿加工中应注意的比较常见的提高磨齿精度的方法与途径。伴随着我国重卡汽车行业的发展崛起 ,人们也逐渐开始关注噪音对人的危害,在欧洲要求变速箱噪音在 80dB以下 ,而我国目前变速箱噪音大部分在 85dB以上 ,这就是制约进军国外重卡市场的绊脚石 ,因此,降低变速箱噪音是重卡汽车面临急需提升的方面 ,这就对齿 轮加工企业来说 ,采用齿轮磨齿工艺也是将来的发展方向。因此 ,文章就提高齿轮磨齿精度简单从以下几个方面进行分析探讨 。


    1、影响齿轮精度的因素

         

    齿轮是变速箱的关键零件,也是产生变速箱噪音的主要原因,提高齿轮精度是提高变速箱质量,降低噪音的重要途径,那么齿轮加工精度与哪些因素有关呢?齿轮精度和运动精度 、平稳性精度及接触精度均息息相关 。

    (1)磨齿加工中同时控制公法线长度 (或者跨棒距值)公差和齿轮齿圈径向跳动来保证并提高运动精度;

    (2)同时控制齿轮齿形误差和基本偏差来保证工作平稳性要求;

    (3)控制齿轮齿 向误差 就能保证接触精度的要求 。


    2 合理选择磨齿余量的形式和磨齿余量

       

    (1)合理选择磨齿余量的形式

    磨齿是精加工方法之一 ,其主要特点是对热处理后齿轮类零件的一道精加丁工序,提高齿轮齿形 、齿向累计等各项误差 ,相对剃齿工序能使齿轮精度提高1~2级 ,同时也大幅度提高了齿轮齿面的粗糙度。由于热处理后齿轮齿形变形比较 大 ,这就需要用磨齿一r序进行纠正消除 ,要彻底消除齿形变形量并保证齿轮 的磨齿精度,就必须确定合理的磨齿余量形式。一般常见磨齿留磨余量有2种 :

    ①齿轮齿面及齿轮根部均留有磨削余量 。其优点 :齿轮齿面和齿轮根部同时磨削 ,保证了齿轮齿面与齿轮根部的过渡曲线光滑连接 ,有利于提高齿轮根部的抗弯曲强度并消除齿轮根部的热应力集中。滚齿时滚刀不需要带触角 ,也就是齿轮根部不需要有挖根量。其缺点:砂轮齿顶部部分磨削力偏大,生产效率低,同时齿轮根部的磨削接触面大,散热条件差,冷却不充分 ,容易造成磨糊磨裂现象 ,将会降低齿轮的疲劳强度和抗弯曲强度,从而降低了齿轮的使用寿命。

    ②齿轮2齿面有均匀留磨余量 ,滚齿时齿根部有挖根量,齿轮根部不留磨削余量。其优点 :是一种常见较好的留磨余量形式,由于齿轮根部有挖根量,为砂轮在磨削过程中给砂轮外圆提供了让刀空间,降低了砂轮外径的脱粒 ,砂轮的使用寿命可比前种提高 10%~15%。这种磨削加工齿轮方法也是各齿轮制造厂采用的一种磨齿形式 。


    (2)选择合理的磨齿余量

    磨齿余量选择的是否合理直接影响磨齿生产效率和磨削精度。磨削余量过大,对于渗碳淬火的齿轮最负面的影响就是齿面硬度下降,从而影响它的承载能力和齿面耐磨性 ,容易出现齿面点蚀等问题 ;磨削余量过小,可以提高生产效率,但是,在磨削过程中存在一些缺陷,当齿轮的跨棒距或公法线尺寸已经磨到尺寸了,但个别齿齿面上留有黑斑。主要原因是由于齿轮上沿齿面上留磨余量不均匀造成的或热处理变形量太大。

    这就需要根据齿轮的冷热变形实验后,确定磨齿余量的合理数值 ,如表1所示 ,应根据齿轮规格 、结构形式和材料 ,齿坯精度(包括磨前齿轮 的基准孑L精度和齿部精度 ),热处理变形情况等决定 。在模数大 、直径大 、齿轮壁薄和热处理变形大时取大值 ,反之取小值。


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    表1磨齿余量表 (齿轮齿厚上的法向余量 )


           

    2。2 合理装夹工件基本条件

    工件的装夹精度和可靠性直接影响磨齿精度。为确保工件装夹质量 ,工件和夹具必须具备一定的条件。

     (1)工件要求

    ①齿轮设计应保证它能合理装夹,提高工件的可加工性 ;②磨齿时,齿轮的定位基准和磨齿夹具相比滚齿剃齿的要求要高.因此,从工艺设计考虑应确保齿轮装夹定位基准(中心孑L、内孑L、外圆及端面等 )必须保证装夹定位合理精确,在没有上述定位基准或基准定位面较小时,必须从工艺角度考虑确定准确的工艺校正基准面(外圆及端面),以便精确地找正工件,把工件准确地装夹在机床上.

     (2)对磨齿夹具设计的要求

    ① 磨齿夹具设计应考虑安装可靠性,并尽可能设计结构简单,连接零件尽可能少,以便减少连接件之间的累积误差,使被加工工件有良好的高精度夹紧定位;

    ②装夹基准面应尽可能优选零件的最大定位基准,以确保用最小的夹紧力获得较大的传递转矩;

    ③选用和设计夹具应考虑机床结构和砂轮的工作范围。


    3 蜗杆砂轮对中性对被加工齿轮齿形对称性的影响

     在齿轮加工中,磨齿是齿轮精加工的主要工序,也是纠正和消除齿轮各项误差的关键工序。引起齿轮磨齿齿形误差的因素很多,除了砂轮对中不好的影响之外,如砂轮的齿形角误差、机床的分度误差、机床的传动链误差、砂轮和工件的安装误差等均可引起磨齿齿形误差。下面就磨齿时砂轮对中性对被加工齿轮齿形误差的影响做一分析。磨齿过程是按齿轮和齿条的啮合原理进行的,砂轮相当于假想齿条,齿条的节线和齿轮节圆做纯滚动的过程 。磨齿的原理类似于滚齿原理,如图1所示,磨齿时,齿轮的端面齿形由砂轮形成在齿轮两侧面上多条不连续的折线段展成包络而形成的渐开线齿形,折线段与折线段之间生成一个夹角,夹角的顶点到理论渐开线之间沿渐开线法线方向上的距离称为棱度。如图1所示中的△H表示棱度的大小,△S为砂轮包络形成渐开线的相邻折线段与理论渐开线两切点之间的距离,△H是磨齿过程中不可避免加工原理性误差。将各夹角顶点依次用直线连接起来,就是磨齿形成的齿轮端面齿形上的渐开线,每个夹角顶点在齿端面上对应有一个齿形角,沿齿轮齿向形成一条直线。


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    图 1 磨齿原理图


    蜗杆砂轮对中性是指将砂轮安装在砂轮杆上,砂轮任意一齿(或齿槽 )的对称轴线与齿轮一个齿槽 (或齿)的对称轴线重合度。对中性不好会直接影响齿轮的磨齿精度 。下面就砂轮相对齿轮对中与不对中2种情形对齿轮磨齿精度的影响进行分析。


    3.1 在砂轮对中的情况下

    如图2所示,一般情况下,调整砂轮的一个齿槽对称轴线与被加工齿坯对称轴线近似重合,尽可能将对中误差降低到最小,砂轮齿槽左右两侧刀刃与齿坯齿左右两侧面切点 MI、M2对称,其啮合线上的交点P1在砂轮及齿坯的中心线上。形成齿面棱度切点在齿端面左右侧齿形呈分布对称,齿轮左右齿廓面对应的棱度值AH基本完全相等并对称 ,端面齿形的两侧面齿形也基本完全对称,AS值也基本完全相同且齿两侧呈对称状态。由此分析,磨齿形成的齿轮齿形误差也是对称分布。如图3所示,在砂轮对中情况下模拟磨齿包络原理生成的齿廓曲线及各段折线,图中每一水平线段与齿廓曲线的交点便构成齿廓曲线的折线与折线之间的夹角顶点。


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     3.2在砂轮不对中的情况下

    如图4所示,调整砂轮在磨杆上对中误差较大时,砂轮齿槽的中心线相对于被加工齿轮齿的中心线会产生一个偏角,砂轮齿槽两侧刀刃与被加工齿轮切点M3、M4出现不对称分布现象,错开了一段距离,其啮合线的交点P2不在砂轮齿槽的对称上,即砂轮与啮合线的交点相对于节点与齿轮中心线出现连续不对称。使磨齿产生的棱度切点在齿轮端面左右齿形上出现不对称,所对应的△H值误差较大,就会出现齿轮端面两侧的齿形不对称。这样就会产生磨偏现象,并有可能在齿面上留有热处理后的黑皮,大大地影响了齿轮磨齿精度。 


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    图5所示即为砂轮对中性误差较大时,通过模拟磨齿切削状态所生成的折线段。虽然包络出的齿轮渐开线曲线呈现对称,但包络出渐开线曲线的各段折线及各夹角顶点位置均不完全对称。导致棱度所在的齿轮两侧齿形上对应点的齿形角不相等,每一个对应的△H以及对应的△S也有差异。从而造成齿轮两侧齿形不一致。


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    由以上分析可知,砂轮对中性的好坏对磨齿齿形的精度影响较大,也有可能出现磨偏、留有黑斑,齿面磨削余量不均匀等现象。实际生产中对于产生磨偏主要采取的措施是增加磨削余量,但这一解决方法及大地影响了齿轮的质量,也降低了生产效率,增加了成本。因此,在齿轮磨齿加工过程中,应尽量保证砂轮对中性。


    4、结语

    总之,文中所述是磨齿加工中应注意的、比较常见的提高磨齿精度的方法与途径。提高磨齿精度是一个系统性实践性的工程,要深入地在实际生产中探索,工作要细致、要认真总结经验不断提高。

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