机械齿轮加工工艺分析
2019-1-16 来源： 江苏国茂减速机股份有限公司 作者：陆 斌
摘要：我国的经济不断发展，机械制造行业也进入了快速发展阶段。在机械生产制造的过程中，机械齿轮承担着重要的职能。只有对机械齿轮进行精准加工，才能保证机械连续运转，提升机械装置的工作效率。为了提高机械制造的质量和水平，机械制造行业必须掌握基础的机械齿轮加工工艺。文章探讨了机械齿轮的加工工艺，希望能为相关人士提供参考。
关键词：机械齿轮；加工工艺；机械制造行业；机械装置；齿轮数量
进入新世纪以来，我国的市场经济持续繁荣，机械制造行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。在机械工程制造的过程中，齿轮非常重要，如果齿轮加工不当，就会阻碍机械工程制造的顺利开展，对机械制造行业造成不利影响。就目前来看，我国机械制造行业中的齿轮加工还存在一些问题，阻碍了机械制造质量和水平的提升。为了促进机械制造行业的可持续发展，应用科学的机械齿轮加工工艺势在必行。
1、机械齿轮概述
1.1 含义及发展
所谓的机械齿轮，就是指机械装置中有齿能啮合作用的轮缘器件。机械齿轮在机械装置中的作用非常突出，从某个角度来看，机械齿轮直接关系着机械整备的正常运转。在我国，机械齿轮已经经历了较长时间的发展历史。早在公元前400年，我国就出现了齿轮装置。纵观我国的科技文明史，可以发现齿轮的痕迹无处不在，无论是古代的青铜器，还是四大发明之一的司南装置，都应用了齿轮这一机械元件，足以显示齿轮的重要性。在17世纪，人们展开了对齿轮形状的研究。在18世纪，工业革命浪潮掀起，齿轮被广泛应用于机械生产和制造之中，各种结构形式的齿轮应运而生，满足了工业社会的需求。进入20世纪以来，我国的科学技术水平不断提升，对齿轮的研究日益深化，齿轮在维持机械设备转动方面的作用也日益突出。
1.2 结构和种类
对机械齿轮的结构进行分析，可以发现机械齿轮主要是由轮齿、齿槽、齿面、齿圆几个部分组成的。对机械齿轮的类型进行划分，可以以不同的参数作为划分依据：第一，齿轮的齿形。根据齿形的不同，可以将机械齿轮划分为渐开线齿轮、摆线齿轮、小压力角齿轮、大压力角齿轮等。渐开线齿轮的生产工艺相对简单，应用范围非常广泛。摆线齿轮的生产工艺相对发展，应用范围受到限制。大压力角齿轮的抗压能力较好，可以实现机械装置的连续运转。小压力角齿轮的抗压能力较差，经常会出现损坏的情况；第二，齿轮的外形。根据齿轮外形的不同，可以将机械齿轮划分为圆形齿轮、锥形齿轮、直线齿轮、斜线齿轮等；第三，齿轮的表面。根据齿轮表面的不同，可以将机械齿轮划分为外部齿轮和内部齿轮等。
2、当前我国机械制造过程中齿轮加工的不足
2.1 齿轮数量讹误
在当前我国机械制造行业的齿轮加工中，存在齿轮数量讹误的问题。在机械齿轮上有一圈轮齿，这些轮齿的数量也被称为齿轮数量。齿轮数量和机械装置的尺寸规模密切相关，机械装置的轴承半径越大，齿轮数量越多；机械装置的轴承半径越小，齿轮数量越少。因此在进行机械制造的过程中，需要严格控制齿轮数量。当前我国机械制造行业经常出现齿轮数量讹误的情况，这是由以下的三个原因造成的：第一，技术人员没有选择合适的机械装置滚刀。上文已述，齿轮被划分成不同的类型，不同类型的齿轮功能特性不同，只有根据机械设备的材料工艺，选择合适的齿轮，才能发挥机械齿轮的实用价值。在进行齿轮滚刀的选择时，一些技术人员出现了工作失误，导致齿轮的数量产生讹误；第二，技术人员没有精确计算机械装置的尺寸。从整体上来看，机械齿轮为机械装置而服务，因此在齿轮数量的设定时，需要以机械尺寸作为基准，一些技术人员在测量机械装置的规模和尺寸时出现误差，导致设计出来的齿轮与实际情况不符；第三，技术人员没有判断滚齿机的运动方向。在应用齿轮时，滚齿机处在持续的运动中，如果方向判断不明，就会损坏齿轮结构，造成数量讹误。
2.2 齿轮两侧失衡
在当前我国机械制造行业的齿轮加工中，存在齿轮两侧失衡的问题。正常来说，齿轮的两侧应该保持平衡，但是在实际加工过程中，经常会出现齿轮失衡的问题，这是由以下两个原因造成的：第一，技术人员没有提高滚刀安装的效率。在设计机械齿轮时，需要事先安装滚刀，并对滚刀的半径和方向进行测算和分析，保证切齿的精确性。一些技术人员在安装滚刀时，没有对滚刀的工作范围进行计算，也没有摆正滚刀的轴心位置，导致台阶和螺母的垂直参数与预定值相距过大，影响了齿轮两侧的对称性；第二，技术人员没有对螺旋角进行精确设定。在应用滚刀的过程中，螺旋角的齿轮齿数关系着滚刀的头数，因此需要对螺旋角的齿轮进行精确设定。一些技术人员在工作的过程中没有根据滚刀运作速度进行螺旋角的旋转，也没有根据螺旋角的角度对齿轮进行重新安置，导致齿形两侧出现失衡。
2.3 齿形出现误差
在当前我国机械制造行业的齿轮加工中，存在齿形出现误差的问题。齿形会对机械装置的运转造成重要影响，在齿轮加工的过程中，理想的齿轮状态是渐开线式齿轮，因为这种类型的齿轮应用效果比较好，但是在实际加工时经常会出现齿形误差的问题，这是由以下两个原因造成的：第一，技术人员没有对齿轮滚刀进行限制。齿轮滚刀的轴向决定了齿轮的形状，一些技术人员在进行齿轮加工时，应用了直线流向的齿轮滚刀，导致齿轮也呈直线形状；第二，技术人员没有保障生产装置传动的稳定性，当齿轮在生产过程中出现了偏差，齿形就会出现误差。
3、我国机械制造行业机械齿轮的加工工艺
3.1 渐开线式加工工艺
在我国机械制造行业的机械齿轮加工中，可以应用渐开线式加工工艺。渐开线式齿轮在当前社会应用得非常广泛，因此机械制造行业应该掌握渐开线式齿轮的加工工艺。对渐开线式齿轮加工的方法进行划分，可以发现该加工方法有两种表现形式：第一种是绘形法。根据事先设计的齿轮模型进行加工；第二种是展现法。应用滚齿机、铣床等，展现齿轮的工作流程。
为了方便阐述，下文将介绍三种常用的渐开线式齿轮加工方法：第一，滚齿机的加工工艺。这种加工工艺在我国的机械制造行业中非常普遍，在应用这一加工工艺时，技术人员需要应用齿轮滚刀，根据机械设备的参数调整滚轮的外形、齿数等，并分析齿轮的实际转动情况。当滚齿发生旋转，刀齿可以看成是一个固定的项，当滚齿连续转动，刀齿也发生移动，需要将刀齿看成是变化项。当二者发生同时转动时，技术人员需要测量齿轮齿条的运动比率，并根据齿条的尺寸规模，进行齿轮设计。滚刀刀齿在转动过程中会分散出不同的运动线路，不同的运动线路组合在一起，就形成了渐开线式的齿廓。第二，插齿的加工工艺。在应用这一加工工艺时，技术人员需要对齿轮的形状进行判定，优化和调整齿轮的齿条和齿面。在插齿加工中，插齿刀承担着重要的工作职能，插齿刀能改变齿轮的外形，因此技术人员要对齿轮的运动轴线进行分析，如果齿轮偏离了运动轴线，应该磨损齿轮的棱角。齿轮在固定的转动区间进行反复运动，插齿机会不断磨削齿轮的外围，直到齿轮的外形已经满足机械制造的固定标准；第三，剃齿和磨齿的加工工艺。在应用这两种加工工艺时，技术人员需要应用剃齿刀和砂轮对齿轮进行加工。这两种加工工艺不同，应用的顺序也呈现出较大的差异性。一般来说，在热处理之前，应该采用剃齿刀对齿轮进行切削。在热处理之后，应该采用砂轮对齿轮进行磨齿精加工。
3.2 其他加工工艺
在我国机械制造行业的机械齿轮加工中，可以应用其他加工工艺。除了上述的加工工艺外，机械制造行业还可以采用其他的齿轮加工方法，如挤压、车齿等。以挤压加工为例，在应用这种技术时，需要专机对齿轮进行成型挤压（冷/热）。以车齿加工为例，在应用这种加工技术时，需要专用车齿设备进行。
4、我国机械制造行业机械齿轮的加工工艺的未来发展趋势
随着我国网络信息技术的不断普及，我国机械制造行业机械齿轮的加工工艺将朝着智能化和数控化的方向发展机械齿轮的加工将变得更精、更快。滚齿机将实现全自动智能控制，磨齿机也将实现对齿轮的自动切削。同时在数控技术和智能技术的支持下，机床刃磨的时间将大大缩短，齿轮的加工效率将迅速提升。
5 结语
综上所述，我国的经济社会不断发展，机械制造行业也进入了快速发展阶段。在机械生产制造的过程中，机械齿轮承担着重要的工作职能。只有对机械齿轮进行精准加工，才能保证机械的连续运转，提升机械装置的工作效率。就目前来看，我国机械制造行业中的齿轮加工还存在一些问题，为了促进机械制造行业的可持续发展，应用科学的机械齿轮加工工艺势在必行。
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