機械齒輪加工工藝分析
2019-1-16 來源： 江蘇國茂減速機股份有限公司 作者：陸 斌
摘要：我國的經濟不斷發展，機械制造行業也進入了快速發展階段。在機械生產制造的過程中，機械齒輪承擔著重要的職能。只有對機械齒輪進行精準加工，才能保證機械連續運轉，提升機械裝置的工作效率。為了提高機械制造的質量和水平，機械制造行業必須掌握基礎的機械齒輪加工工藝。文章探討了機械齒輪的加工工藝，希望能為相關人士提供參考。
關鍵詞：機械齒輪；加工工藝；機械制造行業；機械裝置；齒輪數量
進入新世紀以來，我國的市場經濟持續繁榮，機械制造行業迎來了前所未有的發展機遇和挑戰。在機械工程制造的過程中，齒輪非常重要，如果齒輪加工不當，就會阻礙機械工程制造的順利開展，對機械制造行業造成不利影響。就目前來看，我國機械制造行業中的齒輪加工還存在一些問題，阻礙了機械制造質量和水平的提升。為了促進機械制造行業的可持續發展，應用科學的機械齒輪加工工藝勢在必行。
1、機械齒輪概述
1.1 含義及發展
所謂的機械齒輪，就是指機械裝置中有齒能嚙合作用的輪緣器件。機械齒輪在機械裝置中的作用非常突出，從某個角度來看，機械齒輪直接關系著機械整備的正常運轉。在我國，機械齒輪已經經歷了較長時間的發展歷史。早在公元前400年，我國就出現了齒輪裝置。縱觀我國的科技文明史，可以發現齒輪的痕跡無處不在，無論是古代的青銅器，還是四大發明之一的司南裝置，都應用了齒輪這一機械元件，足以顯示齒輪的重要性。在17世紀，人們展開了對齒輪形狀的研究。在18世紀，工業革命浪潮掀起，齒輪被廣泛應用于機械生產和制造之中，各種結構形式的齒輪應運而生，滿足了工業社會的需求。進入20世紀以來，我國的科學技術水平不斷提升，對齒輪的研究日益深化，齒輪在維持機械設備轉動方面的作用也日益突出。
1.2 結構和種類
對機械齒輪的結構進行分析，可以發現機械齒輪主要是由輪齒、齒槽、齒面、齒圓幾個部分組成的。對機械齒輪的類型進行劃分，可以以不同的參數作為劃分依據：第一，齒輪的齒形。根據齒形的不同，可以將機械齒輪劃分為漸開線齒輪、擺線齒輪、小壓力角齒輪、大壓力角齒輪等。漸開線齒輪的生產工藝相對簡單，應用范圍非常廣泛。擺線齒輪的生產工藝相對發展，應用范圍受到限制。大壓力角齒輪的抗壓能力較好，可以實現機械裝置的連續運轉。小壓力角齒輪的抗壓能力較差，經常會出現損壞的情況；第二，齒輪的外形。根據齒輪外形的不同，可以將機械齒輪劃分為圓形齒輪、錐形齒輪、直線齒輪、斜線齒輪等；第三，齒輪的表面。根據齒輪表面的不同，可以將機械齒輪劃分為外部齒輪和內部齒輪等。
2、當前我國機械制造過程中齒輪加工的不足
2.1 齒輪數量訛誤
在當前我國機械制造行業的齒輪加工中，存在齒輪數量訛誤的問題。在機械齒輪上有一圈輪齒，這些輪齒的數量也被稱為齒輪數量。齒輪數量和機械裝置的尺寸規模密切相關，機械裝置的軸承半徑越大，齒輪數量越多；機械裝置的軸承半徑越小，齒輪數量越少。因此在進行機械制造的過程中，需要嚴格控制齒輪數量。當前我國機械制造行業經常出現齒輪數量訛誤的情況，這是由以下的三個原因造成的：第一，技術人員沒有選擇合適的機械裝置滾刀。上文已述，齒輪被劃分成不同的類型，不同類型的齒輪功能特性不同，只有根據機械設備的材料工藝，選擇合適的齒輪，才能發揮機械齒輪的實用價值。在進行齒輪滾刀的選擇時，一些技術人員出現了工作失誤，導致齒輪的數量產生訛誤；第二，技術人員沒有精確計算機械裝置的尺寸。從整體上來看，機械齒輪為機械裝置而服務，因此在齒輪數量的設定時，需要以機械尺寸作為基準，一些技術人員在測量機械裝置的規模和尺寸時出現誤差，導致設計出來的齒輪與實際情況不符；第三，技術人員沒有判斷滾齒機的運動方向。在應用齒輪時，滾齒機處在持續的運動中，如果方向判斷不明，就會損壞齒輪結構，造成數量訛誤。
2.2 齒輪兩側失衡
在當前我國機械制造行業的齒輪加工中，存在齒輪兩側失衡的問題。正常來說，齒輪的兩側應該保持平衡，但是在實際加工過程中，經常會出現齒輪失衡的問題，這是由以下兩個原因造成的：第一，技術人員沒有提高滾刀安裝的效率。在設計機械齒輪時，需要事先安裝滾刀，并對滾刀的半徑和方向進行測算和分析，保證切齒的精確性。一些技術人員在安裝滾刀時，沒有對滾刀的工作范圍進行計算，也沒有擺正滾刀的軸心位置，導致臺階和螺母的垂直參數與預定值相距過大，影響了齒輪兩側的對稱性；第二，技術人員沒有對螺旋角進行精確設定。在應用滾刀的過程中，螺旋角的齒輪齒數關系著滾刀的頭數，因此需要對螺旋角的齒輪進行精確設定。一些技術人員在工作的過程中沒有根據滾刀運作速度進行螺旋角的旋轉，也沒有根據螺旋角的角度對齒輪進行重新安置，導致齒形兩側出現失衡。
2.3 齒形出現誤差
在當前我國機械制造行業的齒輪加工中，存在齒形出現誤差的問題。齒形會對機械裝置的運轉造成重要影響，在齒輪加工的過程中，理想的齒輪狀態是漸開線式齒輪，因為這種類型的齒輪應用效果比較好，但是在實際加工時經常會出現齒形誤差的問題，這是由以下兩個原因造成的：第一，技術人員沒有對齒輪滾刀進行限制。齒輪滾刀的軸向決定了齒輪的形狀，一些技術人員在進行齒輪加工時，應用了直線流向的齒輪滾刀，導致齒輪也呈直線形狀；第二，技術人員沒有保障生產裝置傳動的穩定性，當齒輪在生產過程中出現了偏差，齒形就會出現誤差。
3、我國機械制造行業機械齒輪的加工工藝
3.1 漸開線式加工工藝
在我國機械制造行業的機械齒輪加工中，可以應用漸開線式加工工藝。漸開線式齒輪在當前社會應用得非常廣泛，因此機械制造行業應該掌握漸開線式齒輪的加工工藝。對漸開線式齒輪加工的方法進行劃分，可以發現該加工方法有兩種表現形式：第一種是繪形法。根據事先設計的齒輪模型進行加工；第二種是展現法。應用滾齒機、銑床等，展現齒輪的工作流程。
為了方便闡述，下文將介紹三種常用的漸開線式齒輪加工方法：第一，滾齒機的加工工藝。這種加工工藝在我國的機械制造行業中非常普遍，在應用這一加工工藝時，技術人員需要應用齒輪滾刀，根據機械設備的參數調整滾輪的外形、齒數等，并分析齒輪的實際轉動情況。當滾齒發生旋轉，刀齒可以看成是一個固定的項，當滾齒連續轉動，刀齒也發生移動，需要將刀齒看成是變化項。當二者發生同時轉動時，技術人員需要測量齒輪齒條的運動比率，并根據齒條的尺寸規模，進行齒輪設計。滾刀刀齒在轉動過程中會分散出不同的運動線路，不同的運動線路組合在一起，就形成了漸開線式的齒廓。第二，插齒的加工工藝。在應用這一加工工藝時，技術人員需要對齒輪的形狀進行判定，優化和調整齒輪的齒條和齒面。在插齒加工中，插齒刀承擔著重要的工作職能，插齒刀能改變齒輪的外形，因此技術人員要對齒輪的運動軸線進行分析，如果齒輪偏離了運動軸線，應該磨損齒輪的棱角。齒輪在固定的轉動區間進行反復運動，插齒機會不斷磨削齒輪的外圍，直到齒輪的外形已經滿足機械制造的固定標準；第三，剃齒和磨齒的加工工藝。在應用這兩種加工工藝時，技術人員需要應用剃齒刀和砂輪對齒輪進行加工。這兩種加工工藝不同，應用的順序也呈現出較大的差異性。一般來說，在熱處理之前，應該采用剃齒刀對齒輪進行切削。在熱處理之后，應該采用砂輪對齒輪進行磨齒精加工。
3.2 其他加工工藝
在我國機械制造行業的機械齒輪加工中，可以應用其他加工工藝。除了上述的加工工藝外，機械制造行業還可以采用其他的齒輪加工方法，如擠壓、車齒等。以擠壓加工為例，在應用這種技術時，需要專機對齒輪進行成型擠壓（冷/熱）。以車齒加工為例，在應用這種加工技術時，需要專用車齒設備進行。
4、我國機械制造行業機械齒輪的加工工藝的未來發展趨勢
隨著我國網絡信息技術的不斷普及，我國機械制造行業機械齒輪的加工工藝將朝著智能化和數控化的方向發展機械齒輪的加工將變得更精、更快。滾齒機將實現全自動智能控制，磨齒機也將實現對齒輪的自動切削。同時在數控技術和智能技術的支持下，機床刃磨的時間將大大縮短，齒輪的加工效率將迅速提升。
5 結語
綜上所述，我國的經濟社會不斷發展，機械制造行業也進入了快速發展階段。在機械生產制造的過程中，機械齒輪承擔著重要的工作職能。只有對機械齒輪進行精準加工，才能保證機械的連續運轉，提升機械裝置的工作效率。就目前來看，我國機械制造行業中的齒輪加工還存在一些問題，為了促進機械制造行業的可持續發展，應用科學的機械齒輪加工工藝勢在必行。
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