机械齿轮加工工艺探讨

　　     齿轮是指轮缘上有齿能偶连续啮合传递运动和动力的机械元件，它在机械传动以及整个机械领域中的应用极其广泛。齿轮的历史可以追溯到公元前400年，我国陕西出土的青铜器齿轮是至今为止发现的最早的齿轮；我国古代科技成就之的司南车（又称指南车）便是以齿轮机构为核心的机械装置；17世纪末，人们才开始研究能正确传递运动的齿轮形状；18世纪，欧洲的工业革命带动了齿轮传动的应用与发展，先是摆线齿轮，这技术使得齿轮的平衡性得到了加强，然后是渐开线齿轮，至20世纪初，渐开线齿轮在传动中的应用已占据了优势地位。
齿轮的结构。齿轮的结构包括轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆等部分。
     齿轮的分类。按照不同的分类标准，齿轮可以分为不同的类型。常见的分类标准有齿形、齿轮外形、齿线形状、齿轮所在的表面和制造方法等。
     齿轮的齿形有齿廓曲线、压力角、齿高和变位等参数。根据这些参数的不同，可以将齿轮分为不同的类型。渐开线齿轮比较容易制造，因而在现代的齿轮使用中所占比例较大；摆线齿轮和圆弧齿轮由于制造困难，其实际应用范围就小。小压力角齿轮的承载能力小；大压力角齿轮承载能力较高，但在传递转矩相同的时候，轴承的负荷会增大，因此仅用于特殊情况。
变位齿轮的优点较多，已经广泛应用于各类机械设备中。
      按齿轮的外形可以将其分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆涡轮等；按齿现外形又可将其分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮等；按其所在的表面又可分为外齿轮、内齿轮等；按制造方法可分为铸造齿轮、切割齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。
      1.渐开线齿轮加工工艺。渐开线齿轮加工方法有两种，一种是仿形法，即用成型铣刀铣出齿轮的齿槽。另一种是范成法，也称展示法，展示法又可分为滚齿机滚齿、铣床铣齿、插床插齿、冷打击打齿、刨齿机刨齿、精密铸齿、磨齿机磨齿、压铸机铸齿、剃齿机剃齿等。本文，笔者主要介绍几种常见的齿轮加工工艺。
       滚齿。滚齿，又叫滚切齿轮，是指用齿轮滚刀或蜗轮滚刀按展成法加工而成的齿轮。可以将滚齿看做无啮合间隙的齿轮与齿条的传动。当滚齿旋转一周时，相当于齿条在法向移动个刀齿，滚刀的连续传动，犹如个无限长的齿条在连续移动。当滚刀与滚齿坯间严格按照齿轮与齿条的传动比强制啮合传动时，滚刀刀齿在一系列位置上的包络线就形成了弓箭的渐开线齿形。随着滚刀的垂直进给，即可滚切出所需的渐开线齿廓。
      插齿。插齿，是指用插齿刀按展成法或成型法加工内外齿轮或齿条等的齿面而得到的齿轮。从插齿这一过程的工作原理上来分析，插齿刀相当于一对轴线互相平行的圆柱齿轮相啮合，插齿刀实质上就是一个磨有前后角并具有切削刃的齿轮。
它固定在插齿机的主轴上，主轴有往复运动，并围绕本身的轴线转动，插齿刀在每一个工作行程中切去一定的金属，在范成运动中将轮坯切成所需要的齿形。
      剃齿和磨齿。剃齿和磨齿这两种齿轮的加工方式都属于精加工的范围。剃齿使用剃齿刀对齿轮或涡轮等的吃面进行精加工；磨齿是指用砂轮按展成法或成型法磨削齿轮或齿条等的齿面。剃齿在热处理前进行，磨齿在热处理后进行。剃齿以平行轴剃齿和对焦剃齿最为常见，此外，近几年，径向剃齿也开始逐渐发展起来。由于径向剃齿制作径向进给运动而省去了轴向或者对焦的进给，因此大大地提高了剃齿的效率。磨齿作为高精度齿轮的加工手段，具有重要的地位，但是与以前相比，磨削方式发生了很大的转变，瑞士马格公司的双砂轮磨齿机的磨齿方式已经成为了历史，取而代之的是蜗杆砂轮磨齿和成形磨齿技术其他齿轮加工工艺。除了上述的滚、插、剃、磨这四种主要的齿轮加工工艺外，还有倒棱、倒角、内齿套零件加工、小模数花键冷轧以及硬面加工等工艺。倒棱是指对钢锭的棱边轻轻锻压，以清楚棱角的一道加工工序。倒角是指把工件的棱角切削成一定的斜面。内齿套零件加工有两方面要求，即加工间隔缺块和倒锥齿。小模数花键冷轧工艺的加工方法分为内外两方面，外花键主要有铣、滚、插、磨等工艺，内花键主要有插和拉等工艺，般模数小于2mm，齿形角大于25°的都能轧制。硬齿面加工则除了磨齿和硬齿面滚齿外，还有车齿、硬剃和珩齿。
        由于齿轮传动的广泛运用，使得齿轮的发展受到了人们的普遍关注，虽然我国的齿轮加工技术和工艺相对以前来说都有了很大的提升和进步，如笔者所在的齿轮厂加工的三装零件1604.41.151（主动毂）及5125009（齿座），采用先钻孔，后制齿及加工间隔缺块的生产工艺，可以有效去除钻孔的毛刺；SZ804.37.102齿槽窄，插齿后毛刺多，去除困难，增加车床去除齿槽毛刺工序，可以有效提高产品质量。但是与国外的相比，我国齿轮的加工工艺还有很多不足，相关人员要合理借鉴国外齿轮加工的新工艺，为我国齿轮加工事业的发展贡献力量。