剃齿与磨齿工艺分析

齿轮精加工主要有两种方法:剃齿加工和磨削加工。剃齿在热处理前进行,磨削在热处理之后进行。近几年来,齿轮磨削精度、效率和各种功能已达到了极高的水平。新陶瓷和CBN砂轮的使用对成形磨削和展成磨削都贡献巨大。

剃齿工艺与磨齿工艺的对比

一直以来,齿轮生产商把全部精力集中于改善整个齿轮的质量,于是完全依赖齿轮磨削加工。这项加工工艺保证齿轮加工的精度几乎完美无缺,可惜的是经营费用及投资价值很高。

由于有了先进的数控剃齿刀磨床(图2),如今我们可以在几十分钟内完成各种修形剃刀的磨削。剃齿机床通过程序控制所有的动作。但对于齿轮热处理后的质量还无法全面控制,因为淬火会造成齿轮的变形。对没有匀称结构的齿轮会有重大的影响。这样的齿轮在工业、农业各方面应用的车辆及拖拉机的变速装置中都是常见的。

图2剃齿刀磨床S400G,意大利SAMPUTENSILI生产制造

关于汽车工业的齿轮,尤其是那些用于自动变速器中的行星齿轮。通过将剃齿精度控制在5级并设置剃齿的反变形措施,将其热处理变形降到最低,因而稳定了齿轮的成品尺寸。

齿轮剃齿加工工艺上的优势

齿向精度提高2、3DIN等级

齿形精度提高2、3DIN等级

齿距精度提高1、2DIN等级

剃齿表面粗糙度接近磨削加工的表面粗糙度(Ra=0.4-0.6µ;m)

通过细致的剃前及剃齿加工可得到5级精度(DIN3962)的齿轮

热处理变形的消除或减小

在中大规模的生产上,分析研究热处理造成的齿形及齿向的变形可以在剃齿加工期间加以补偿量(反变形),以实现消除或减小热处理变形的目的。

降低齿轮啮合的噪音时要考虑到齿形和齿向的理论标准与实际情况。检查啮合齿轮的啮合状况,进行齿形的特殊修形,以降低传动噪音。使用全数控剃齿刀磨床进行修形是很容易做到的。

理论上的齿向会与实际测量的齿向有差别。通过剃齿加工工艺、剃齿参数及特殊剃齿刀的各种影响达到理想的齿轮齿向,以降低噪音。可实现用低成本的剃齿工艺加工出相当于高成本的磨齿工艺加工出的相同质量的齿轮。

例如,自动变速使用的行星齿轮,可以在约一分钟内磨削并获得5DIN等级的齿轮。通过剃齿加工可以得到同样等级的齿轮,加工时间比一般磨削的少13-15秒。剃齿仅需要一台机床,而磨削却需要三台。

在选择磨削齿轮以前,要估算所有费用和利润。齿轮剃齿工艺在DIN5到DIN8等级的应用范围内可以取代磨削。

传动极大力矩的齿轮系,如重卡车、拖拉机以及农业机械,目前是经过成形磨削加工的。成形磨削使齿轮的根部圆滑过渡,齿轮本身就变得更坚固,打齿的风险也减至最小限度。因此较大模数(4-8mm)的齿轮在主要是磨削加工。

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