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上海合春講解齒輪的倒棱技術(shù)知識
發(fā)布時間:2021/12/24 9:50:10    瀏覽次數(shù):459    標(biāo)簽:上海合春講解齒輪的倒棱技術(shù)知識

美國不論是通用汽車公司還是博格華納、GE、BUCYRUS、AIIison Transmissions、TEREX、CAT等公司生產(chǎn)的齒輪,無論是閉式還是開式的齒輪傳動,均對齒輪進(jìn)行倒棱。雖然美國尚無統(tǒng)一的齒輪倒棱國家標(biāo)準(zhǔn),但各個公司對齒輪倒棱有著相同的共識——齒輪必須倒棱,并且按各自公司的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施,國外對這一技術(shù)的應(yīng)用十分重視,足以表明齒輪倒棱的重要性和必要性。
倒棱的實(shí)質(zhì)和種類
倒棱實(shí)質(zhì)上是小倒角,也就是在齒輪的齒形加工后所有裸露的尖角,再倒一個小倒角,為了與齒輪兩端的大倒角(也即圖1所示的齒端倒角)相區(qū)別,故稱為倒棱。倒棱又分為以下兩種:齒頂?shù)估夂妄X廓倒棱,如圖1所示。
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圖1倒棱及倒角示意圖
倒棱的作用
1.降低齒輪嚙合時的噪聲
倒棱是沿輪齒端面的倒角,防止由于小的磕碰造成齒面凸起而產(chǎn)生噪聲和損傷嚙合齒面的一項(xiàng)重要措施。
2.提高嚙合精度,減少嚙合沖擊
一對齒輪在嚙合的過程中,一開始進(jìn)入嚙合時,由于加工和輪齒的變形,極易引起嚙合沖擊,所以使振動增大。
3.減小扒齒,延長齒輪使用壽命
大、小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時,如果不采用齒頂?shù)估?,則往往會出現(xiàn)小齒輪的齒頂扒大齒輪的齒根。這是因?yàn)榇笮↓X輪齒頂?shù)耐鈭A一般比齒根要硬,而且此處的滑動速度較大,再加上安裝時調(diào)整不當(dāng),所以在運(yùn)轉(zhuǎn)后往往出現(xiàn)大小齒輪的齒頂互相扒對方輪齒的齒根,極易劃出溝痕類似于膠合,有時將小齒輪的齒頂齒面也劃出同樣的溝痕,對齒輪的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
4.減少熱處理時的應(yīng)力集中
倒棱后消除齒頂及齒廓的尖角有以下好處:
(1)在齒輪的感應(yīng)淬火中,中頻尤其是高頻加熱在尖角處有產(chǎn)生過熱的傾向。因此,齒輪輪齒必須在淬火前進(jìn)行倒棱,以便在熱處理過程中得到最佳的淬火效果。
(2)對硬齒面齒輪,滲碳前做適度的熱前倒角(最好是圓角),在熱處理滲碳過程中可避免防止輪齒尖角處氧化脫碳。
(3)減少淬火時的應(yīng)力集中,以減少和消除熱處理過程引起的淬火裂紋或開裂,這對于預(yù)防淬火開裂具有重要作用。
5.減小打齒的危險性
因?yàn)榈估馐茄卣麄€齒形裸露部分的尖角進(jìn)行,所以可避免疲勞的微裂紋源并減小應(yīng)力集中,從而減小打齒的危險性。
6.有利于刮刀切入,有效避免打刀和刀刃崩缺
現(xiàn)代對重載硬齒面齒輪的加工不單純依靠磨齒機(jī)磨齒來保證精度,國內(nèi)外不少企業(yè)已成功開展以刮代磨的工藝,不論外齒還是內(nèi)齒均以硬質(zhì)合金刀具對硬齒面進(jìn)行刮削。由于硬齒面倒棱之后,有利于刀具的切入,可有效地避免刀具打刀和崩刃。對于硬齒面開展以刮代磨的工藝,刮前對硬齒面進(jìn)行倒棱,是十分重要和必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作。
7.外形美觀、安全
輪齒倒棱后不僅外形美觀,而且比較安全,在齒輪的裝配與調(diào)試中不易劃傷手。
倒棱的加工
1.齒端倒角及齒頂?shù)估獾募庸?br/>齒輪的輪齒倒角是保證齒輪使用質(zhì)量不可忽視的重要工序,根據(jù)齒輪在箱體中的位置和作用,其齒端倒角加工要求也不同。
(1)齒端倒角的加工 齒端倒角如圖1所示。齒輪兩個端面上的大倒角通常在車制齒坯時,由車工直接車成。
(2)齒頂?shù)估獾募庸?齒頂?shù)估馊鐖D2所示。
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圖2齒頂?shù)估馐疽鈭D
外嚙合時齒頂?shù)估獾募庸ぃ涸跐L齒時用專用滾刀在滾齒機(jī)上直接加工而成。在滾刀設(shè)計和制造中,對滾刀的齒形進(jìn)行修正,即國內(nèi)刀具行業(yè)通稱的修緣滾刀,也稱之為專用滾刀。滾刀修緣如圖3所示。
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圖3滾到修緣示意圖
內(nèi)嚙合時齒頂?shù)估獾募庸ぃ涸诓妪X時,用專用插齒刀在插齒機(jī)上直接加工而成。在插齒刀設(shè)計和制造中,對插齒刀齒形進(jìn)行修正,即國內(nèi)刀具行業(yè)通稱的修緣插齒刀,也稱之為專用插齒刀。插齒刀修緣如圖4所示。
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插齒刀修緣示意圖
齒頂?shù)估獾拇笮∨c齒輪的模數(shù)有關(guān),齒頂?shù)估饬縃與齒輪外徑公差和磨齒余量有關(guān),圖樣要求的齒頂?shù)估庵凳侵赋善烦叽?。加工中?yīng)增大齒頂?shù)估饬?,留足夠的余量加工,以保證精加工后的齒頂?shù)估夥铣善烦叽绲囊蟆?br/>一般情況下齒頂?shù)估獬善分悼砂碼=30°~45°、H=0.1~0.15m選取。
(3)齒廓倒棱的加工 與齒頂?shù)估馔恚瑘D樣上標(biāo)注的齒廓倒棱也是成品尺寸,熱前倒棱時應(yīng)留夠熱后最終倒棱必需的余量。一般齒廓倒棱尺寸為0.3~0.8mm,根據(jù)不同的情況,采用不同的方法進(jìn)行加工,通常有磨棱法和擠棱法。磨棱法用于熱后淬硬的齒輪,通常用于汽車變速器齒輪加工;擠棱法用于大批量汽車上熱前未淬硬齒輪,擠棱工藝的設(shè)備有意大利SAMPUTENSILI公司生產(chǎn)的SM2T·A(加工單片齒輪)和SML2SnT·A(加工多聯(lián)齒輪)。擠棱法倒棱效率高,質(zhì)量好,適用性廣,是一種很有發(fā)展前途的工藝方法。
2.齒廓倒棱實(shí)例
(1)磨棱機(jī)磨棱 我公司對于TEREX 3311E、3307自卸車變速器內(nèi)的中、小規(guī)格齒輪,熱后安排在齒輪磨棱倒角機(jī)上磨棱。這種方法是高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪在重力作用下,沿著回轉(zhuǎn)運(yùn)動齒輪的齒廓磨出倒棱。砂輪架可以上下浮動,用來保持切削力(垂直向下的分力)恒定,從而得到均勻的倒棱。為了防止砂輪破碎,砂輪中增加了高強(qiáng)度纖維材料。
(2)人工磨棱 對于電動輪自卸車輪邊減速器傳動齒輪,由于齒輪尺寸較大,模數(shù)較大且齒數(shù)多,我公司齒廓的倒棱全部由人工倒棱。采用角磨機(jī)用磨頭人工進(jìn)行倒棱。
對于人工進(jìn)行齒廓倒棱,要求從事倒棱的工人技術(shù)水平高,細(xì)心、有責(zé)任心;齒廓的倒棱必須均勻,倒棱表面盡可能由一完整的表面形成,不要形成多邊形,倒棱的大、小、寬、窄應(yīng)均勻一致,誤差不能大于0.4mm,大模數(shù)取大值,小模數(shù)取小值;齒廓倒棱外形應(yīng)美觀、整齊、一致。
倒棱值的確定
倒棱值的大小與齒輪模數(shù)有關(guān),并和齒輪承載的強(qiáng)度大小有關(guān),模數(shù)越大以及承載的強(qiáng)度越高倒棱值也就越大,模數(shù)越小以及承載的強(qiáng)度越低倒棱值也就越小。
目前國內(nèi)外對倒棱值的確定尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),作為齒輪制造強(qiáng)國的美國和德國,也無倒棱的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),有的也只是各公司自行制定的倒棱標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)倒棱規(guī)定?,F(xiàn)針對倒棱值的確定,分別推薦美國和丹麥?zhǔn)访芩构镜臉?biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,供同行工作中參考。
(1)美國《齒輪手冊》第二版圖表第4.41有關(guān)齒頂?shù)估夂妄X廓倒棱及齒端倒角的推薦標(biāo)準(zhǔn),見表1。
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(2)丹麥?zhǔn)访芩构驹谥圃鞂ΨQ式減速器時,對倒棱值作了如下規(guī)定,如表2所示。
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就美國齒輪而言,關(guān)于倒棱值的確定各個公司的標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的,各個公司均按各自的規(guī)定進(jìn)行倒棱,以美國BUCYRUS公司生產(chǎn)的齒輪為例:m=25.4mm(Dp=1)、z=14、α=30°,規(guī)定該齒輪齒廓倒棱為5mm×45°;該齒輪若按丹麥?zhǔn)访芩构镜臉?biāo)準(zhǔn),倒棱值僅為2.2mm×45°,該標(biāo)準(zhǔn)值偏小。所以根據(jù)制造國家的不同,結(jié)合齒輪具體使用情況的不同加以合理選用。在開發(fā)新產(chǎn)品時,在對進(jìn)口的原廠件齒輪測繪中,對倒棱值的確定也可用游標(biāo)卡尺,對齒輪實(shí)物進(jìn)行測量而定。
齒頂?shù)估馀c齒形修形的比較
1.齒形修形
在齒頂附近齒廓形狀進(jìn)行有意識地修緣,使齒廓形狀偏離理論齒廓,這種形式的齒廓修形也就是常說的修緣。修緣是齒形修形的一種僅對齒廓、齒頂?shù)囊恍〔糠诌M(jìn)行的修形。修形的加工方式是在磨齒中,靠砂輪使齒廓形狀偏離理論齒廓的方式進(jìn)行修形。
2.齒頂?shù)估?br/>齒頂?shù)估獠粚儆谛扌蔚姆懂?,齒頂?shù)估馔ǔJ窃跐L齒和插齒時,通過對刀具的齒形進(jìn)行修正,直接在滾齒和插齒加工中在齒頂?shù)膬蓚?cè)形成小的倒角,與齒形的修形無關(guān),它與起始點(diǎn)切線間的夾角較大,小倒角一般取值α=30°~45°,齒頂?shù)估獾拇笮∨c齒輪的模數(shù)有關(guān)。
齒頂?shù)估馀c齒形修形兩者相同點(diǎn),都是為了減小齒輪嚙合的沖擊。國外對于齒頂修形后,一般不再進(jìn)行齒頂?shù)估?,主要原因是齒輪齒形修形后已完全可以實(shí)現(xiàn)齒頂?shù)估庀嗤墓δ堋?br/>齒輪不倒棱的隱患
1.未作齒廓倒棱
齒輪在長期使用中,由于應(yīng)力集中,易導(dǎo)致疲勞微裂紋發(fā)生,造成在齒端出現(xiàn)較為嚴(yán)重的崩齒現(xiàn)象,如果繼續(xù)發(fā)展,可能會產(chǎn)生打齒的惡性事故。
2.未作齒頂?shù)估?br/>齒的頂部與漸開線交界的尖角處易出現(xiàn)飛邊毛刺,在齒面上劃出類似膠合的溝痕。在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)中,導(dǎo)致大、小齒輪的齒頂互相扒對方輪齒的齒根,在齒根部位劃出膠合狀的溝痕,對齒輪的使用壽命將帶來直接影響。
結(jié)語
齒輪倒棱的優(yōu)越性,在國內(nèi)部分齒輪行業(yè)中沒有引起人們足夠的重視,錯誤地認(rèn)為生產(chǎn)的齒輪只要能用就行了,即便圖樣上有倒棱技術(shù)要求,也因怕麻煩而未作倒棱。隨著汽車生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步,對齒輪質(zhì)量的要求也越來越高,齒輪倒棱是現(xiàn)代齒輪加工中一個十分重要的工藝措施,為了提高齒輪的質(zhì)量和適應(yīng)市場的需要,在今后的齒輪設(shè)計和加工制造中,對倒棱工藝必須重視起來并加以采用,逐步提高企業(yè)的市場競爭力。

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