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機械（xiè）齒輪加工工藝分析

2019-1-16 來源：江蘇國茂減速機股份有限公司作者：陸　斌

摘要：我國的經濟不斷發展，機械製造行業也進入了快速（sù）發展階段。在機械生（shēng）產製造的過程（chéng）中，機械齒輪承擔著重要（yào）的職（zhí）能。隻有對機械齒輪進行精準加工，才能保證機械連（lián）續運轉（zhuǎn），提升機械裝置的（de）工作效率。為了提高機（jī）械製造的（de）質量和水平，機械製造行業（yè）必須掌握基礎的機（jī）械齒輪加（jiā）工工藝。文章探討了機械齒輪的加工工（gōng）藝，希望能為相關人士提供參考。

關鍵詞：機（jī）械齒輪；加工工藝；機械（xiè）製（zhì）造行業（yè）；機械裝置（zhì）；齒輪數量

進入（rù）新世紀以來，我國的市場經濟持（chí）續繁榮，機械製造（zào）行（háng）業迎來了前所未有的發展（zhǎn）機遇和挑戰。在機械工程製造的過程中，齒輪非常重要，如果齒輪加工不當，就會阻礙機（jī）械工程製造的順（shùn）利開展，對機械製造行業造成不利影響。就目前來看，我國機械（xiè）製造行業（yè）中（zhōng）的齒輪（lún）加工（gōng）還存（cún）在一些問（wèn）題，阻礙了機械製造質量（liàng）和水平的提升。為（wéi）了促進機械製造行業的可持續（xù）發展，應用科學的機械齒輪（lún）加工工藝勢在必行。

1、機械齒輪（lún）概述（shù）

1.1　含義及發（fā）展

所謂的機械齒輪，就是指機械裝置中有（yǒu）齒能齧合作用的輪緣器（qì）件。機械齒輪在機械裝置（zhì）中的作用非常突出，從（cóng）某個角度來看，機械齒輪直接關係著機械（xiè）整備的正常運轉。在我國，機械齒輪已經經曆了較長時間的（de）發展曆史。早在公元前400年，我國就出（chū）現了齒輪裝置。縱觀我國的科技（jì）文明史，可以發現齒輪的痕跡無處不在，無論是古代的青銅器（qì），還是四大發明之一的（de）司南裝置，都應用了齒輪（lún）這一機械元件，足以顯示齒輪的重（chóng）要性。在17世紀（jì），人們展開了對齒輪形狀的研（yán）究。在（zài）18世紀，工業革命浪潮掀起（qǐ），齒輪被廣泛應用於機械生產和製造之中，各種結構形式的齒輪應運而生，滿足了（le）工業社會的需求。進入20世（shì）紀以來，我國的（de）科學技術水（shuǐ）平（píng）不斷（duàn）提升，對齒輪的研究日益深化，齒輪在維持（chí）機械設（shè）備轉動方麵的作用也日益突出。

1.2　結構和種類

對機械齒輪的結構進行分析，可以發現（xiàn）機械齒（chǐ）輪主要是由輪齒、齒槽、齒麵、齒圓幾個部分組成的。對機械（xiè）齒輪的（de）類型進行劃分，可以以不同的參數作為劃分依（yī）據：第一，齒輪的齒形（xíng）。根據齒形的不同，可以將機械齒（chǐ）輪劃（huá）分為漸開線齒輪、擺線齒輪、小壓力（lì）角齒輪、大壓力角齒輪等。漸開線齒輪的生產工藝相對簡單，應用範圍非常（cháng）廣（guǎng）泛。擺線齒輪的（de）生產工藝相對發展，應用範圍（wéi）受（shòu）到限製。大壓力角齒輪的抗壓能力（lì）較好，可（kě）以實現機械裝（zhuāng）置（zhì）的連續運轉。小壓力角（jiǎo）齒（chǐ）輪的抗壓能力較差（chà），經常會（huì）出現損壞的情況；第二（èr），齒輪的（de）外形。根據齒輪外形的不同，可以將機械齒輪劃分為圓形齒（chǐ）輪、錐形齒輪、直線齒輪、斜線齒輪等；第三，齒（chǐ）輪的表麵。根據齒輪表（biǎo）麵的不同，可以將機械齒輪劃分為外部齒輪和內部齒輪等。

2、當（dāng）前我國機械製造過程中齒輪加工的不足

2.1　齒（chǐ）輪數量訛誤（wù）

在當前（qián）我國機械製造行業的齒輪加工（gōng）中，存（cún）在齒輪數量訛誤（wù）的問題。在機械齒輪上有一圈輪齒（chǐ），這些輪齒的數量（liàng）也被稱為齒輪數量。齒輪（lún）數量和機（jī）械裝置的尺寸規（guī）模密切相關，機械裝置（zhì）的軸承半徑（jìng）越大，齒輪（lún）數量越多；機械裝置的軸承半徑（jìng）越小，齒輪數量越少。因此在進行機（jī）械製造的（de）過程中，需要嚴（yán）格控製齒輪數量。當（dāng）前（qián）我國（guó）機械製造行業經常出現齒輪數量訛誤的情況，這是由以下的三（sān）個原因造成的：第一，技術人員沒有選擇合（hé）適的機械（xiè）裝置滾刀。上文已述，齒輪被劃分（fèn）成不同的類型，不同類型的齒輪功能特性（xìng）不同，隻有根（gēn）據機械設備的材料工藝，選擇合適的齒輪，才能（néng）發揮機械齒輪的實用價值。在進行齒輪滾刀的選擇時，一些技術人員出現了工作失誤，導致齒輪（lún）的數量產生訛誤；第二，技術人員沒有精確計（jì）算機械裝置的尺寸。從整體上來看，機械齒輪為機械（xiè）裝置而服務，因此在齒輪數量的（de）設定時，需要以機械尺寸作為基準，一些技術（shù）人員在測量機械（xiè）裝置（zhì）的規模和尺寸時出現誤差，導致設（shè）計出來的齒輪與實際情況不符（fú）；第三，技術人員沒有判斷滾齒機的運動（dòng）方向。在應用（yòng）齒輪時，滾齒機處在持續的運動中，如（rú）果方向判斷不明，就會（huì）損壞齒輪（lún）結構，造成數量訛誤。

2.2　齒輪兩側失衡

在當前我（wǒ）國機械製造行業（yè）的齒輪加工中，存在齒輪兩側失衡的問題。正常來說，齒輪的兩側應該保持平衡（héng），但是在實際（jì）加工過程中，經常會出現齒輪失衡的問題，這是由以下兩個原因造（zào）成的：第一，技術人員沒有提高滾刀（dāo）安裝的效率（lǜ）。在設計機械齒輪時，需要（yào）事先（xiān）安（ān）裝滾刀，並對滾刀的半徑和方向（xiàng）進行測算和分析，保證（zhèng）切齒的精確性。一些技術人員（yuán）在安裝滾刀時，沒有（yǒu）對（duì）滾刀的（de）工作範圍進行計算，也沒有擺正滾刀的（de）軸心位置，導致（zhì）台階和螺母的垂直參數與預定值（zhí）相距（jù）過大，影響（xiǎng）了（le）齒輪兩側的對稱性；第二，技術人員沒有對螺旋角進行精確設定。在應用滾刀的過程中，螺旋角的齒輪齒（chǐ）數（shù）關（guān）係著滾刀的頭數，因（yīn）此需要對螺旋角的（de）齒輪進行精確設定。一些技（jì）術人員在工（gōng）作的過（guò）程（chéng）中沒有根據滾（gǔn）刀運作速度（dù）進行螺旋角的旋轉，也沒有根據螺旋（xuán）角的角度對齒輪進行重新安置，導（dǎo）致齒形兩側出現失衡。

2.3　齒形出現誤差

在當前我國機械製造行業的齒（chǐ）輪加工中，存在齒形出現（xiàn）誤差的問（wèn）題（tí）。齒形會對（duì）機械裝置的運轉（zhuǎn）造成重要影響，在齒輪加工的過程中，理想的齒輪狀態是漸開線式齒（chǐ）輪，因為這（zhè）種類型的齒輪應用效果比較好（hǎo），但是在實際（jì）加工時經常會出現齒形誤（wù）差的問題，這是由以下兩個原因造成的：第一，技術人（rén）員沒有對齒輪滾刀進行限製。齒輪滾刀的軸向決定（dìng）了齒輪的形狀，一些技（jì）術人員在進行齒輪加工（gōng）時，應用了（le）直線流向的齒（chǐ）輪滾刀，導致齒（chǐ）輪也呈直線形狀；第二，技術人員沒（méi）有保障生產裝置傳動的穩定性，當齒輪在生產過（guò）程中（zhōng）出現了偏差（chà），齒形就會出現誤差。

3、我國機械製造行業機械齒輪的加工（gōng）工（gōng）藝

3.1　漸開線式加工工藝

在我國（guó）機械製造行業的機械齒輪加工（gōng）中，可以應用漸開線式（shì）加工工藝。漸開線式（shì）齒（chǐ）輪在當（dāng）前社會應用得非常廣泛，因此機械製造行（háng）業應該掌握漸開線式（shì）齒（chǐ）輪（lún）的加工工藝。對漸開線式齒輪加工的方法進行劃分，可以發現該加工方（fāng）法有兩種表現形式：第一種是繪形法。根據事先設計的齒輪模型進行加工；第二種是展現法。應用滾齒機、銑床等，展現（xiàn）齒輪的工作流程。

為了方便闡述，下文將介紹三種（zhǒng）常用（yòng）的（de）漸開線式（shì）齒輪加工方法：第一，滾齒機的加（jiā）工工藝。這種加工工（gōng）藝在我國的機械製造行業（yè）中非（fēi）常普（pǔ）遍，在應用（yòng）這一加工工藝時，技術人（rén）員（yuán）需要應用齒輪滾刀（dāo），根據機械設備的參數調整滾輪的外形、齒數等，並分（fèn）析齒輪的實際轉動情況。當滾齒發生旋轉，刀齒可以看成是一個固定的項，當滾齒連續轉（zhuǎn）動，刀（dāo）齒也發生移動，需要將刀（dāo）齒看成是變化項。當二者（zhě）發生同時轉動時，技術人員需要（yào）測量齒（chǐ）輪齒條的運動比率，並（bìng）根據齒（chǐ）條（tiáo）的尺寸規模，進行（háng）齒輪（lún）設計。滾刀刀齒在轉動過程中會分散出不同的運動線路，不同的運（yùn）動線路組合在一起，就形成了漸（jiàn）開線式的齒廓。第二，插齒的（de）加工工（gōng）藝。在應用這一加工工藝時，技術人（rén）員需（xū）要對齒輪的形狀進（jìn）行判定，優化和調整齒輪的齒條和齒麵。在插（chā）齒加工中，插齒刀承（chéng）擔著重要的（de）工作職能，插（chā）齒（chǐ）刀（dāo）能改變齒輪的外形，因此技術人員要對齒輪的運動軸線進行分析，如果齒輪偏（piān）離了運動軸線，應該磨（mó）損齒輪的棱角。齒輪在固定的轉動區間進行反（fǎn）複運動，插齒機會不斷（duàn）磨削齒（chǐ）輪的外圍，直到齒輪的外形已經滿足機械製造的固定標準；第三，剃齒和磨齒的加工工藝。在應用這兩種加工工藝時，技術人員需（xū）要應用剃齒刀和砂輪對齒輪進行加工。這（zhè）兩種加工工藝（yì）不同，應用（yòng）的順序也呈現出較大的差異性。一般來說，在熱處理之前，應該采用剃齒（chǐ）刀對齒輪進行切削。在熱處理之後，應該采用砂輪對齒輪進行磨齒（chǐ）精加工。

3.2　其他加工工藝

在我國機械製造行業的機械齒輪加工中，可以（yǐ）應用其他加工工藝。除了上述的加工工藝外（wài），機械製造（zào）行業還可以（yǐ）采用其他的齒輪加（jiā）工方（fāng）法，如擠壓、車齒等。以擠壓加工為例，在（zài）應用這種技術時，需要專機對齒輪（lún）進行成型擠壓（冷/熱）。以車齒加工為例，在應用這種加工技術（shù）時，需要（yào）專用車齒設備進行。

4、我國機械製（zhì）造行業機械齒輪的加工工（gōng）藝的未來發展（zhǎn）趨勢

隨著我國網絡信息技術（shù）的不斷（duàn）普及，我國機械製造行業機械齒輪的加工工藝將朝著智能化和數控化（huà）的方向發展機械齒輪（lún）的加工將（jiāng）變得更精（jīng）、更快。滾（gǔn）齒機將（jiāng）實現全（quán）自動智能控製，磨齒機（jī）也將實（shí）現對齒輪的自動切削。同時在數控技術和智能技術的支持下（xià），機床刃磨的時間將大大縮短，齒輪的（de）加工效率將迅速提升。

5　結語

綜上所述，我國的經濟社會不斷發展，機械製造行業也進入了快速發展階段。在機械生產製造的過程中，機械齒輪承擔著重要（yào）的工作職能。隻有對機械齒輪進（jìn）行精準加工，才（cái）能保證機（jī）械的連續運轉，提升機械裝置的工作效率。就目前來看，我（wǒ）國機械製造（zào）行業中的齒輪加工還存在一些問題，為了促進（jìn）機械製造行業的可持續發展，應用（yòng）科（kē）學的（de）機械齒輪加工工（gōng）藝（yì）勢在必行。

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