齒輪軸是指支撐旋轉(zhuǎn)部件并與之一起旋轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械部件。它通常是一個(gè)圓形金屬棒的形狀，每個(gè)部分可以有不同的直徑。機(jī)器的旋轉(zhuǎn)部件安裝在軸上。它是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)部件之一。我國(guó)雖然是機(jī)械大國(guó)，但不是機(jī)械強(qiáng)國(guó)。特別是我國(guó)一些小企業(yè)過(guò)去仍在使用落后的機(jī)械設(shè)備，阻礙了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。齒輪軸的類型很多，每種類型的齒輪軸都有自己的特點(diǎn)。因此，對(duì)齒輪軸的材料和加工工藝有嚴(yán)格的要求，以保證齒輪軸的質(zhì)量。

傳統(tǒng)齒輪軸加工存在的問(wèn)題

據(jù)調(diào)查研究，我國(guó)大部分加工齒輪軸在安裝和使用過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲污染，對(duì)操作者造成一定程度的傷害。齒輪軸解體測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)一系列問(wèn)題：①觀察振動(dòng)痕跡現(xiàn)象。② 齒輪軸表面粗糙度值很大，造成噪聲污染。③ 齒輪加工精度不夠。

如何改進(jìn)齒輪軸的加工工藝

提高齒輪軸加工工藝的方法是從齒輪軸材料、選擇合適的毛坯落料、夾具、滾齒、選擇合理的切削液等方面綜合改進(jìn)齒輪軸的加工工藝。

2.1齒輪軸材料

對(duì)于一些傳統(tǒng)加工工藝中的齒輪軸材料，通常選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的45鋼、合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等。這些材料質(zhì)地比較好，使用壽命也比較長(zhǎng)。

2.2選擇合適的毛坯下料

目前齒輪軸的機(jī)械強(qiáng)度比較高，每個(gè)臺(tái)階的直徑也比較大。為了減少材料消耗和機(jī)械加工的勞動(dòng)，一般選用鍛造毛坯。小齒輪軸也可制成整體毛坯；中、中型齒輪軸采用模鍛；大型齒輪軸采用自由鍛造。鍛造毛坯應(yīng)防止裂紋、晶粒不均勻等鍛造缺陷。

2.3精車

對(duì)于齒輪軸的精加工，通常以齒輪軸兩端的頂孔為標(biāo)準(zhǔn)，精加工是外部的。為了提高工作效率，保證加工質(zhì)量，批量生產(chǎn)的齒輪軸一般采用數(shù)控車削。這樣不僅可以提高加工效率，而且可以保證圓弧表面的質(zhì)量。齒輪軸精加工后的零件可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行回火處理。如果設(shè)計(jì)不需要回火，可以直接進(jìn)入滾齒加工。

2.4滾齒

滾齒工藝的改進(jìn)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1） 適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度。進(jìn)給量主要取決于精加工過(guò)程中齒輪軸表面的粗糙度。在正常情況下，為了保證更高的生產(chǎn)效率，采用最大進(jìn)給量。在粗加工過(guò)程中，由于機(jī)床、工件和滾刀系統(tǒng)的剛度不夠強(qiáng)，滾刀刀架振動(dòng)，限制了進(jìn)給量的增加。因此，齒輪軸的表面必須光滑。

（2） 適當(dāng)?shù)那邢髁亢颓邢魉俣?。切削用量和切削速度主要取決于加工的模數(shù)、精度、夾具和材料等因素。對(duì)于精度高、模數(shù)小、材料較硬的齒輪，應(yīng)采用高切削速度、小進(jìn)給量；粗加工時(shí)，應(yīng)采用低切削速度、大進(jìn)給量；對(duì)于大螺旋角、大直徑齒輪滾刀，應(yīng)降低切削速度和進(jìn)給量。

（3） 適當(dāng)?shù)淖叩洞螖?shù)。齒輪軸孔型的數(shù)量由無(wú)齒輪確定表面粗糙度。在大多數(shù)情況下，齒輪的整個(gè)加工過(guò)程一般不超過(guò)三次。當(dāng)機(jī)床的動(dòng)力和剛度不夠時(shí)，就需要采用兩次粗走刀。在這兩個(gè)粗糙的走刀中，走刀的數(shù)量是不均勻的。每粗刀取兩個(gè)值，待刀具完成后等待兩次粗加工，再次進(jìn)行精加工。滾刀的側(cè)邊可用于精加工過(guò)程中的切削。最后，滾齒后，是磨齒。對(duì)于磨齒，通常采用一次進(jìn)給加工，提高了工作效率，保證了齒輪軸的質(zhì)量。

2.5夾具

一般來(lái)說(shuō)，夾具安裝的精度與齒輪軸的精度有關(guān)。在齒輪軸滾齒加工中起著重要作用。

（1） 把齒輪軸夾在滾齒機(jī)上。安裝齒輪軸時(shí)，檢查齒輪上圓線與刀架垂直平行線之間的誤差。通常用百分表在90度方向檢測(cè)；用千分表對(duì)齒頂圓的徑向跳動(dòng)量和參考軸頸表進(jìn)行檢查。

（2） 在滾齒機(jī)上安裝齒坯。裝夾齒坯前，應(yīng)先將零件上的油脂和污垢清理干凈。為了保證工件夾緊的精度，工件的基準(zhǔn)面應(yīng)向下。當(dāng)與支撐面結(jié)合時(shí)，中間不得使用銅皮或銅皮。夾緊齒坯時(shí)，壓入面應(yīng)穿過(guò)支承面，不得掛在支承面上。使用適當(dāng)?shù)膲壕o力，以避免工件在沖壓過(guò)程中變形。

（3） 合適的滾刀刀架。當(dāng)?shù)都馨惭b角度正好等于滾刀螺旋上升角時(shí)，只加工直齒圓柱齒輪。

2.6選擇合理的切削液

每個(gè)齒輪軸材料不同，因此所需切削液也不同。切削液有其自身的優(yōu)點(diǎn)。例如，對(duì)于40鉻加工齒輪軸，應(yīng)使用復(fù)合切削液。它主要具有以下功能：①切削液能及時(shí)沖走碎屑等臟物，避免加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑和臟物不及時(shí)處理，濺到操作者身上或劃傷加工表面的現(xiàn)象。② 增加清潔切削液的流量可以使加工后的齒面光滑，降低齒面粗糙度，降低噪聲。③ 在齒輪軸滾齒加工過(guò)程中，通過(guò)在切削過(guò)程中注入切削液，在切削液的作用下，滾刀可以在一定的恒溫下工作，避免了由于切削液具有潤(rùn)滑和冷卻作用而使?jié)L刀快速冷卻和發(fā)熱的現(xiàn)象。這樣可以降低齒面粗糙度，延長(zhǎng)滾刀的使用壽命。

2.7花鍵和齒的加工

花鍵的類型一般分為兩種，一種是漸開(kāi)線花鍵，另一種是矩形花鍵。為了獲得更高的精度，通常最好研磨鍵齒。漸開(kāi)線花鍵在機(jī)械工程中應(yīng)用廣泛，壓力角一般為30度。對(duì)于小批量加工，可以依靠分度盤，用銑刀磨出。對(duì)于大批量加工時(shí)，配合加工，以兩端中心為孔，用花鍵專用銑床加工。

在正常情況下，滾齒精度一般為7～9級(jí)。① 齒輪精度為7級(jí)。批量生產(chǎn)時(shí)，首先是滾齒、剃齒、高頻感應(yīng)加熱淬火，最后按此順序進(jìn)行珩磨；小批量生產(chǎn)時(shí)，首先是滾齒、高頻感應(yīng)加熱淬火，最后是磨齒按此順序加工。② 當(dāng)齒輪精度達(dá)到8級(jí)時(shí)，可先進(jìn)行滾齒加工，加工完成后再進(jìn)行珩磨。③ 當(dāng)齒輪精度為9時(shí)，滾齒或插齒可以保證齒形的精度，效率較高（滾齒的運(yùn)動(dòng)精度高于插齒的運(yùn)動(dòng)精度）

總之，在加工齒輪軸時(shí)，應(yīng)明確各零件在產(chǎn)品中的位置和作用，了解各種工藝，結(jié)合實(shí)際情況，找出最佳的工藝方法，以便在齒輪軸的加工工藝中采用最優(yōu)化的工藝措施，從而保證齒輪軸的加工質(zhì)量，延長(zhǎng)齒輪軸的使用壽命，節(jié)約資源，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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