齿轮的倒棱技术(二)
2012-01-05 09:11阅读:
倒棱的加工
1.齿端倒角及齿顶倒棱的加工
齿轮的齿轮倒角是保证齿轮使用质量不可忽视的重要工序,根据齿轮在箱体中的位置和作用,其齿端倒角加工要求也不同。
(1)齿端倒角的加工 齿轮两个断面上的大倒角通常在车制齿坯时,由车工直接车成。
(2)齿顶倒棱的加工
外啮合时齿顶倒棱的加工:在滚齿时用专用滚刀在滚齿机上直接加工而成。在滚刀设计和制造中,对滚刀的齿形进行修正,即国内刀具行业通称的修缘滚刀,也称之为专用滚刀。
内啮合时齿顶倒棱的加工:在插齿时,用专用插齿刀在插齿机上直接加工而成。在插齿刀设计和制造中,对插齿刀齿形进行修正,即国内刀具行业通称的修缘插齿刀,也称之为专用插齿刀。
齿顶倒棱的大小与齿轮的模数有关,齿顶倒棱量H与齿轮外径公差和磨齿余量有关,图样要求的齿顶倒棱值是指成品尺寸。加工中应增大齿顶倒棱量,留足够的余量加工,以保证精加工后的得齿顶倒棱符合成品尺寸的要求。
一般情况下齿顶倒棱成品值可按α=30°~45°、H=0.1~0.15m选取。
(3)齿廓倒棱的加工
与齿顶倒棱同理,图标上标注的齿廓倒棱也是成品尺寸,热前倒棱时应留够热后最终倒棱必需的余量。一般齿廓倒棱尺寸为0.3~0.8mm,根据不同的情况,采用不同的方法进行加工,通常有磨棱法和挤棱法。磨棱法用于热后淬硬的齿轮,通常用于汽车变速器齿轮加工;挤棱法用于大批量汽车上热前未淬硬齿轮,挤棱工艺的设备有意大利SAMPUTENSILI公司生产的SM2T.A(加工单片齿轮)和SML2SnT.A(加工多联齿轮)。挤棱法倒棱效率高,质量好,适用性广,是一种很有发展前途的工艺方法。
2.齿廓倒棱实例
(1)磨棱机磨棱 我公司对于TEREX
3311E、3307自卸车变速器内的中、小规格齿轮,热后安排在齿轮磨棱倒角机上磨棱。这种方法是高速旋转的薄片砂轮在重力作用下,沿着回转运动齿轮的齿廓磨出倒棱。砂轮架可以上下浮动,用来保持切削刀(垂直向下的分力)恒定,从而得到均匀的倒棱。为了防止砂轮破碎,砂轮中增加了高强度纤维材料。
(2)人工磨棱
对于电动轮自卸车轮边减速器传动齿轮,由于齿轮尺寸较大,模数较大且齿数多,我公司齿廓的倒棱全部由人工倒棱。采用角磨机用磨头人工进行倒棱。
对于人工进行齿廓倒棱,要求从事倒棱的工人技术水平高,细心、有责任心;齿廓的倒棱必需均匀,倒棱表面尽可能由一完整的表面形成,不要形成多边形,倒棱的大、小、宽、窄应均匀一致,误差不能大于0.4mm,大模数取大值,小模数取小值;齿廓倒棱外形应美观、整齐、一致。
倒棱值的确定
倒棱值的大小与齿轮模数有关,并和齿轮承载的强度大小有关,模数越大以及承载的强度越高倒棱值也就越大,模数越小以及承载的强度越低倒棱值也就越小。
目前国内外对倒棱值的确定尚无统一标准,作为齿轮制造强国的美国和德国,也无倒棱的国家标准和行业标准,有的也只是各公司自行制定的倒棱标准及有关倒棱规定。现针对倒棱值的确定,分别推荐美国和丹麦史密斯公司的标准和规定,工同行工作中参考。
(1)美国《齿轮手册》第二版图表第4.41有关齿顶倒棱和齿廓倒棱及齿端倒角的推荐标准,见表1
表1
美国倒棱大小的推荐值
径节
( Dp)
|
齿廓倒棱/mm
|
齿顶倒棱和齿端倒角/mm
|
普通应用
|
中等强度
|
高强度
|
20
|
去毛刺
|
0.0254~0.127
|
0.127~0.254
|
0.0254~0.127
|
16
|
去毛刺
|
0.0762~0.381
|
0.254~0.635
|
0.0762~0.254
|
12
|
去毛刺
|
0.127~0.508
|
0.305~0.762
|
0.127~0.381
|
10
|
去毛刺
|
0.254~0.635
|
0.381~0.889
|
0.127~0.381
|
8
|
去毛刺
|
0.254~0.635
|
0.508~1.143
|
0.254~0.762
|
5
|
去毛刺
|
0.254~0.635
|
0.635~1.524
|
0.254~1.27
|
3
|
去毛刺
|
0.381~0.889
|
1.016~2.286
|
0.254~1.27
|
2
|
去毛刺
|
0.381~0.889
|
1.524~3.175
|
0.254~1.27
|
(2)丹麦史密斯公司在制造对称式减速器时,对倒棱值作了如下规定,如表2所示。
表2
丹麦史密斯公司倒棱值规定(单位/mm)
模数Mn
|
6
|
8
|
10
|
12
|
14
|
16
|
18
|
倒棱值
|
0.5
|
0.6
|
0.7
|
0.8
|
1.0
|
(1.2)
|
(1.4)
|
模数Mn
|
20
|
22
|
24
|
26
|
28
|
30
|
32
|
倒棱值
|
(1.6)
|
(1.6)
|
(1.6)
|
(1.6)
|
(1.6)
|
(1.6)
|
(1.6)
|
表中的倒棱值对开放式齿轮也适用,在设计和齿轮倒棱加工时,可作参考使用。
就美国齿轮而言,关于倒棱值的确定各个公司的标准也是不一样的,各个公司均按各自的规定进行倒棱,一美国BUCYRUS公司生产的齿轮为例:m=25.4慢慢(Dp=1)、z=14、α=30°,规定该齿轮齿廓倒棱为5mm×45°;该齿轮若按但满史密斯公司的标准,倒棱值仅为2.2mm×45°,该标准值偏小。所以根据制造国家的不同,结合齿轮具体使用情况的不同加以合理选用。在开发新产品时,在对进口的原厂件齿轮测绘中,对倒棱值的确定也可用游标卡尺,对齿轮实物进行测量而定。
齿顶倒棱与齿形修形的比较
1.齿形修形
在齿顶附近齿廓形状进行有意识地修缘,使齿廓形状偏离理论齿廓,这种形式的齿廓修形也就是常说的修缘。修缘是齿形修形的一种仅对齿廓、齿顶的一小部分进行的修形。修形的加工方式是在磨齿中,靠砂轮使齿廓形状偏离理论齿廓的方式进行修形。
2.齿顶倒棱
齿顶倒棱不属于修形的范畴,齿顶倒棱通常是在滚齿和插齿时,通过对刀具的齿形进行修正,直接在滚齿和插齿加工中在齿顶的两侧形成小的倒角,与齿形的修形无关,它与起始点切线间的夹角较大,小倒角一般取值α=30°~45°,齿顶倒棱的大小与齿轮的模数有关。
齿顶倒棱与齿形修形两者相同点,都是为了减小齿轮啮合的冲击。国外对于齿形修形后,一般不再进行齿顶倒棱,主要原因是齿轮齿形修形后已完全可以实现齿顶倒棱相同的功能。
齿轮不倒棱的隐患
1.未作齿廓倒棱
齿轮在长期使用中,由于应力集中,易导致疲劳微裂纹发生,造成在齿端出现较为严重的崩齿现象,如果继续发展,可能会产生打齿的恶性事故。
2.未作齿顶倒棱
齿的顶部与渐开线交界的尖角处易出现飞边毛刺,在齿面上划出类似胶合的沟痕。在齿轮运转中,导致大、小齿轮的齿顶互相扒对方轮齿的齿根,在齿根部位划出胶合状的沟痕,对齿轮的使用寿命将带来直接影响。
结语
齿轮倒棱的优越性,在国内部分齿轮行业中没有引起人们足够的重视,错误地认为生产的齿轮只要能用就行了,即便图样上有倒棱技术要求,也因怕麻烦而未作倒棱。随着汽车生产技术的不断进步,对齿轮质量的要求也越来越高,齿轮倒棱是现代齿轮加工中一个十分重要的工艺措施,为了提高齿轮的质量和适应市场的需要,在今后的齿轮设计和加工制造中,对倒棱工艺必须重视起来并加以采用,逐步提高企业的市场竞争力。