齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。齿轮加工的工艺,因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案,概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。齿坯加工必须保证加工基准面精度。热处理直接决定轮齿的内在质量,齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。也反映了齿轮制造的水平。
在齿轮加工工艺上,对软齿面和中硬齿面齿轮(300~400HBS),一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。对大模数齿轮则采用粗滚齿—调质—精滚齿。对汽车、拖拉机、机床等齿轮,批量大,要求精度高,采用滚齿或插齿后,再进行剃齿或珩齿。齿面感应淬火的齿轮(42~52HRC),其工艺为滚齿或插齿、剃齿、感应淬火,再剃齿或珩齿。对于硬齿面齿轮,一般先滚齿或插齿,有时还剃齿,热处理后精整基准面,轮齿变形大时,进行磨齿。轮齿变形较小,且精度要求在7级和7级以下的齿轮,热处理后可采用珩齿或研齿。要求精度高且载荷不太大,且要求硬齿面的齿轮,可采用精滚齿后离子渗氮工艺。
设计合理的齿轮的性能,除材料因素外,主要取决于齿轮制造水平。
目前齿轮已达到的参数和性能指标见表
齿轮的参数和性能指标
齿轮直径(mm) | 1.5~152500 |
齿轮模数(mm) | 0.04~100 |
传递最大功率(KW) | 9200 |
最高节圆线速度(m/s) | 工业应用:200~250 试验:300 |
最高转数(r/min) | 100000 |
最大输出转矩(KW*m) | 135485 |
精度和表面粗糙度 | 高速齿轮:5级以上 |
Ra0.008~0.63um |
低速重载齿轮:7级以上 |
Ra0.16~2.5um |
汽车齿轮:5~6级 |
Ra0.32~2.5um |
机床齿轮:4~6级 |
Ra0.16~0.63um |
寿命 | 高速齿轮:10~15年 低速重载齿轮:10~15年 减速器齿轮:10~20年 机床齿轮:10年以上 汽车齿轮:400000Km |
齿轮噪音 | 高速齿轮:小于90 中低速齿轮:小于85 机床齿轮:普通机床75~80 精密机床69~74 |
为了齿轮在工作状态下正常啮合,对于圆周速度超过100m/s 的高速齿轮,由于运转中的热效应,应对齿面热变形进行修形。对于低速重载齿轮,采用硬齿面齿轮由于跑合性能不好,齿面负荷系数增加,导致整个齿轮装置系统产生一定的弹性变形,会产生沿齿向载荷分布不均,因此,必须齿向修形。总之,国内外对齿面修形技术已作为齿轮制造中的一项重要工作内容,尤其是在减小体积,提高承载能力方面更是如此。