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工艺选择对齿轮品质的影响
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齿轮加工机床/刨床展厅
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齿坯工艺方案的选择

本公司生产的是替代日本进口4JA1、4JB1汽车发动机正时齿轮,由于该齿轮要求精度高、寿命长、耐磨性好,因此对齿坯的几何精度、尺寸精度和形位公差的要求都相应比国内齿轮加工要高出1~2个精度等级。由于齿坯精度是保证齿形加工的决定因素,因此,保证齿坯加工精度是齿轮加工的重要环节。

根据公司齿轮加工工艺的实践及公司齿坯加工设备的现状,参考东风公司及其他齿轮加工厂家的经验,对齿坯加工我们决定从以下两种方案中确定一种方案。

1.第一种方案

采用转搭车床加工端面与内孔→用多刀半自动车床加工外圆和另一端面→用数控车床精加工端面和内孔。

2.第二种方案

程控车床加工毛坯外形,数控车床加工重要的几何尺寸,高精度内孔端面磨床加工重要的内孔和端面。

3.比较

通过试验,两种方案分析对比见表1.同时由于第一种方案加工出来的内孔,经热处理氮化有变大的趋势,通过分析评审,决定采用第二种工艺方案。经多年的生产实践证明,该工艺稳定可靠。

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剃齿参数的确定

1.齿轮的硬度对剃齿的影响

该齿轮材料属于50钢,技术要求调质硬度在225~265HBW内。

在这样的硬度条件下,采用一般的齿轮滚刀滚齿,对齿轮的齿形加工质量和工效存在着一定的影响,不但切削困难、效率低、成本高,而且滚齿精度也难以保证。为了解决这一问题,公司专门请汉江工具厂设计制造了大直径圆磨法涂层滚刀,滚刀材料为M35,通过试用解决了以上弊病,提高了滚齿精度和生产效率。由于剃齿刀硬度为62~64HRC,对于硬度在187~241HBW之间的材料有较好的剃削性,并且剃齿工序属于随形切削, 因此齿轮的硬度对于剃齿后的齿形齿向误差有绝对的影响。为了解决和摸索出影响因素的大小,对剃齿齿轮作了如下试验:第一组齿轮硬度在255~285HBW范围内;第二组齿轮硬度为240~255HBW之间;第三组齿轮硬度为225~240HBW之间。三种试验对比见表2.

根据多次试验、讨论认定,把热处理硬度尽量控制在225~240HBW,齿轮加工效率高,产品质量有可靠的保证。

2.剃齿对齿轮精度的影响

众所周知,剃齿对滚齿后齿轮的短周期误差有一定的修正能力(如齿形公差、齿向公差、螺旋线波度误差及齿面粗糙度等),但对长周期误差有时不但没有修正能力,而且可能增加新的误差(公法线长度变动量、周节累积误差、径向综合公差等)。因此剃齿工序质量的好坏,直接影响齿轮的精度。

这就要求不但对上道工序滚齿精度必须保证之外,合理的选用剃齿速度、进给量和光整次数,对齿轮精度都有较大的影响(见表3、表4、表5)。

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综合上述, 采用合理剃削速度、小进给、多次光整对保证齿轮的剃齿质量起到了决定性的作用。

拉键槽加工工艺与检测方法的确定

发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮都是有键槽的齿轮,而键槽与齿面的角度是非常关键的尺寸,它直接关系到发动机的点火时间和顺序,角度误差太大直接关系到发动机的功率大小,严重时可造成发动机损坏。为此我们在拉键方面作了大量试验与研究,具体方案如下:

(1)在试制样件过程中,键槽的拉键工艺采用标准样件套在拉键心轴上,再用标准的键销定位后,紧固拉键夹具,而后再把工件安装上去拉键。拉几件后,再用标准样件校准拉键夹具。采用这种工艺的优点是校准简单方便,投资小,适用于试件和小批量试制。但缺点是直接受校准件的影响,校准件的好坏直接反应到所加工的工件上。在实施过程中,对拉键后的齿轮试件进行抽查,用工具显微镜检查时,发现工件角度有一定的偏差,经分析查找,发现标准件的键槽角度也存在着一定的偏差,而且出现键槽角度偏差的原因是由标准件误差影响的。因此,这种工艺不适用于大批量生产。

(2)拉键角度采用工具显微镜检查合格后再进行拉键。这种方法精度高、角度检查准确,但由于工具显微镜属于计量仪器,操作复杂、检查繁琐、检查时间长,每检查一件大约需要30min,不适用于大批量生产,同时还受齿端倒角的严重影响,同时易造成键槽角度拉键调整的误指导(见表6)。

(3)为了解决拉键问题,公司技术人员经过多次研究、试验、论证,翻阅了大量技术资料,最后决定首先从影响键槽角度的直接因素--拉键的定位夹具入手攻关。

因为定位夹具精度的高低直接决定着键槽角度的超差与否。而定位夹具的精度要求主要是拉键心轴,拉键心轴导向槽的对称度精度要求、直径公差的大小、端面与心轴轴线的垂直度都起重要影响。同时定位头对套的配合精度、松紧以及定位头与拉键心轴的距离长短,斜与正都对拉键角度有影响。因此,如何保证拉键夹具精度是至关重要的。

在加工操作方面,制订操作规程,排除了一些人为因素影响,如操作工对工件定位面擦得是否干净,拉键定位面是否有铁屑和杂物,工件定位面是否紧靠夹具定位面等直接影响因素。经过多方面努力,保证了键槽的拉键角度。

(4)为了确保键槽角度检查的准确、方便,能适应于大批量生产的要求,技术人员设计了以键槽角度误差换算成百分表直接反映读数的角度检查仪。该检查仪操作简单,测量精度高,直观明了,易于掌握,能直接判断出所拉键槽角度的合格与否,大大提高生产效益,保证了键槽角度精度的相对稳定性。缺点是检具精度高,检具鉴定困难,价格昂贵。

结语

综合以上齿轮加工的几个重要环节,不难看出,工艺加工过程的选择与控制,对产品的加工精度和产品质量起着决定性的作用。所以先进的工艺,象征一个企业的技术实力和技术水平,加工过程中的工艺确定决定了产品的质量、生产效率和经济效益。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2/1/2010)
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