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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 制造工艺 姗姗粼 撇撇 北京齿 轮总厂吴修义 摘要详细闲述 了滚轧 工艺的选择 、 同步调整和滚乳轮设计等三要素 。 关键词小模数渐开线花键冷滚轧 , , , 砚 小模数渐开线花键冷 滚 轧是较为先进 的加工技当工件分度圆压力角 吧寸 , 按直线齿形面 术 , 它具有效率高 、 精度稳定 、 齿的强度和耐磨性高 、 工积计算公式算得值 。 艺性好等优点 。 冷滚轧典型的加工方法是采用一对参数相同的滚 轧轮分别安装在
2、两根主轴上 , 在传动机构的驱动下 , 同 向同步旋转 , 如图所示 。 轮由油缸驱动可进行径向 进给运动 , 轮可通过调整机构调整其与轮在工件 表面的压痕重合 。 通过冷滚轧使工伟产生塑性变形 , 形 成渐开线花键 。 冷滚轧花键的技术要点是 工件毛坯直径试的正确计算和选择等是主要 的工艺参数 两轮在工件表面压痕的重合与否是关键的调整 环节 滚轧轮的正确设计等是影响加工误差等主要 因 素 。 本文对这三个要点 , 作进一步的详细阐述 。 一 、 工艺参数的设计和选择 毛坯直径的确定 当工件的变位系数不大时 , 可取其分度圆直径 作为值 , 即峨二阴式中为模数 , 为齿数 。 其与 理论计算的
3、差值一般在 。 范围里 。 值的理论计算是按照工件滚轧前后轴截面 的面积相等的原则进行的 。 如图所示 , 即应使面积 等于面积 。 当工件分度圆压力角成 。时, 按渐开线齿形 面积计算公式计算值 母 ,一汀, ” 式中 成齿顶圆直径加上磨量 , 齿根圆直径 齿顶圆压力角 齿根圆压力角 齿顶厚度 , 齿根厚度 、 基圆直径 滚轧的花键齿顶圆呈弧状 , 如图所示 。 当齿 顶圆需磨削时 , 则其两端的齿顶圆直径 , 应稍大于或 等于工件成品的齿顶圆直径尺寸 , 而中间截面上的直 径 , 即是图中用以计算毛坯直径试的齿顶圆直径 工件磨前齿顶圆直径 , 即 二 。 根据经验 , 齿宽度为的工件花键齿
4、 如一 些 汽车变速 器传动齿轮上 的接合齿等 , 试值应按理 论公式算出的基础 上增加 , , 即 , 为理论计算值 。 值之所以较 算出的要大些 , 可能与工件的齿顶圆弧曲率半径大小 有关 。 不同的金属材料 , 其机械性能不同 , 冷滚轧的 变形量也不同 , 即使同一种材料其加工参数不同 , 冷滚 轧变形量也不一样 , 所以按理论计算算得的毛坯直径 , 还要通过试轧来确定 。 如图所示轴类花键的试轧 顺序可按以下步骤进行 。 选取一根与待加工工件材料 ,厂 。, 一 价 。 , , “ 二 一人 二了 ,“。 一。 “ “ 兀 一 二二 卜 一一 漫漫 豁豁吐吐吐吐吐 日日日日 匡匡卫
5、卫 机械制造 年第期 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 制造工艺 性能硬度相同 , 直径稍大于待加工 工件的长约的 棒料作试棒 一 在试棒上分别加工出若干个与工件齿面 等宽的外径分别等于毛坯直径燕和大于已值和 及小于试值和的直径各个 。 先对 其中一个外圆直径与相等的进行试滚轧 , 逐渐增加 进给量 , 测量其跨棒距尺寸 , 并测量 , 值对外圆非磨 削工件或 , 值对外圆需磨削的工件 。 ”跨棒距合适 , 值大于工件成品齿顶圆直径或 值大于工件成品
6、齿顶圆直径 以上者 , 应适当减 小值 跨棒距合适 , , 值或值小于 工件成品齿顶 圆直径尺寸 , 应适应增大值 。 当跨棒距大 , 且加大径向进给亦无变化时 , 此时 工件齿顶与滚轧轮齿根发生干涉 , 即所谓的顶死现象 。 这对于机床很不利 , 必须减小值 。 滚轧时间了的确定 过长不经济且加剧滚 轧轮的磨损 。 太短不利 于金属材料的充分变形 , 滚轧出的工件尺寸一致性差 一般可按下列经验公式确定 了一丛匕业土卫止业 , 刀 式中 二 工件齿数 二。 一 滚轧轮齿数 , 机床转速 , 工件转过的整 圈数 , 一般、时 取时取 挤压力 尸 挤压力 尸应与机床转 速 、 径向进给速度等协 调
7、 。 一般取 , , 作 , 一 解 , , 一 , 二 , 始位置标记 召 点 , 径向进给深度为 , 手动转 动滚轧轮 , 使工件转过大于半圈不足圈 , 那末工件表 面上会留下两轮的压痕 。 然后根据压痕的状况 , 通过调 整机构 , 顺时针或逆时针转动轮 , 如此 反复几次 , 直 至两轮的压痕重合 , 此后还需使工件转过圈以上 , 压 痕仍重合 , 方可认为同步调整结束 。 二 、 同步调整 所谓同步调整即是调整图中的轮 , 使其与 轮在工件表面上的压痕重合 , 同步调整决定着渐开线 花键能否成形及成形后的精度 。 它是冷滚轧工艺过程 的重要一环 , 同步调整不好 , 两轮在工件表面上
8、的压痕 不重合 , 按其误差大小将产生下列三种情况 。 存在三种情况 乱齿两轮在工件表面上的压痕重合程度极 差 , 产生严重的干涉 , 滚轧不出花键齿 。 出屑两轮压痕重合度差 , 使得在滚轧过程中 产生铁屑 , 虽能滚轧出花键齿 , 但精度极差 。 超差两轮压痕重合度差 , 使加工出的工件产 生所谓大小齿现象 , 达不到精度要求 。 同步调整的步骤和方法 同步调整的步骤和方法如图所示 。 将工件在初 机械制造 年第期 三 、 滚轧轮设计 目前无论国产或年代从国外引进的滚轧机床 , 两滚轧轮轴线 与工件轴线平行且在同一平面内 , 因此 小模数花键滚轧是平面齿轮啮合我们可从平面齿轮 啮合原则 ,
9、 导出滚轧轮一系列计算公式 。 本文不打算列 出一系列计算公式 , 仅就滚轧轮设计中若干参数的选 择作些介绍 。 齿数 应根据滚轧机床的最大中心距及允许的滚轧轮最 大直径及工件的齿数模数等参数 , 选取 尽可能多的齿 数 。 如图上的齿圈齿数 、 模数 , 则滚轧轮可有的最大极限齿数为【 一 , 一二 。 为了给机床中心距有一定的余量 , 同时也为滚轧 齿数较多的花键齿共用一个滚轧轮提供方便 , 最 后选 取 。一 。 滚轧轮齿数增多 , 可延长其使用寿命从理 论上讲 , 如滚轧轮齿数减小城 , 即从 。 二 减至 二。一 , 其使用寿命降低 。 滚轧轮的齿顶 回直径 。 滚轧时两滚轧轮带动工
10、件作旋转运动 。 从理论 上讲 , 两轮齿顶 圆与工件毛坯外圆应是作纯滚动 。 此 时 , 滚轧轮的 。 幻 。 但在开始滚轧时 , 轮齿的 啮合重合系数远小于 , 因此两者又不可能实现纯滚 动 。 此时工件虽有一定的转动惯量 , 但仍不免有打滑现 象 。 因此滚轧轮的齿顶圆周节 。 应较工件毛坯直径上 的周节稍大些 , 即 。 , 以此对打滑现象进行补偿 。 一般以 。 为宜 。 则滚轧轮齿顶圆直径叭 。 二。 。 成对使用的滚轧轮齿顶圆直径差值不应大于 。 呢 , 滚轧轮齿顶圆直径公差取 。 滚轧轮分圆上的压力角 在滚 轧过程中 , 由于工件节圆上部齿面 工件初始位置 一一 1994-20
11、10 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 制造工艺 提高高速重载齿轮齿根弯曲强度的工艺方法 南京高速重载齿轮研究所 我厂通过近二十年的高速重载齿轮生产实践 , 发 现高速重载齿轮轮齿的损伤是由下列三种形式 , 即 破坏性点蚀 破坏性胶合 张 平 一 、 全圆 弧齿根圆滑过渡工艺 轮齿根部是弯曲疲劳破坏的危险部位 。 为了减轻高速重载硬齿面齿轮根部的应力集中现象 , 它的根部常采用全圆弧槽形 。 这时磨前滚刀的齿顶部 也要设计成相应的 全圆弧齿形 , 称为圆头 留磨滚刀 。
12、 圆头 留磨滚刀的顶部齿形 由三部分组成是具 有齿形角气的直线齿形部分是半径为的齿顶 圆 弧部分是连接齿顶圆弧和基本齿形的过 渡直线部 分如图所示 。 模数。 、 的圆头留磨滚刀为 整体式结构 , 其外径 、 孔径 、 齿数按 一 型的 规定 , 刀具总长按型之规定主要是为了减少刀具的 重磨次数及减少刀具梅个单齿的切削负荷 , 所以外径 、 齿齿齿断断断劳载机疲过随 了 二 凡、 齿断 了胜 人 轮齿式载形重伤速损高的 其中过载断齿是选用或设计 不当所造成 , 是当最 大工作载荷超过轮齿的静强度时所引起的静折断或较 少循环次数下的折断 。 而疲劳断齿则是因为轮齿长时 问超过疲劳极限运转以后的疲
13、劳断裂 。 这类断齿大多 数是由齿根处的缺陷开始扩展 , 如材料或热处理 的缺 陷 、 热处理裂纹 、 加工缺陷等造成的 。 为了防止上述断 齿现象的发生 , 设计上采用较大模数 , 采用较大啮合 角 变位或大齿形角工艺上 则采用齿面硬化 、 齿根表面 喷丸强化处理 、增大 齿根圆角半径 、 提高齿轮制造和安 装精度 、 防止热处 理裂 纹出现 、 避 免 齿根磨削台阶 、 以 及适量修缘 或齿 向修形等方法 。 下 面就 从工艺 角度 谈几种 提 高 高 速 重载 齿 轮齿 根弯 曲强度的措施 。 户户 一一 一一 一 八八八 厂厅厅厅厅厅 尸尸刃口习飞 、 广广广广广广广 、 、 尸尸网
14、、“ 墅墅 峭峭 口口口口口口 入 门门门门门门门门门门门 叮叮叮产 产 一 下 ,丁下 下 曰曰曰间 、 图 整体式 结 构 圆 头 留磨 滚刀 沪 、 撇 器 刀体刀片 垫片端盖 刃明沼 卜 军 ” 尹色 岁 图圆头 留磨滚刀基准齿形 甲产、 一产川卜闷知叫 叫晰叫润,如沪叱, 洲椒声 ,叭尸沪,如洲, 卜 可可习习 尸尸尸 一, , , , , 扭扭 盯盯仁仁口口口口 口口 一 互互 图 镶片式 结 构圆 头留磨 滚刀 一叭八 户沪, 尸沪,知产, 与下部齿而所受到的挤压力存在差异 , 齿形由齿根 向 齿顶部分发生倾斜 , 使工件分度圆压力角增大 。 为了对 此进行补偿 , 滚轧轮分度圆
15、压力角久应较工件分圆压 力角小些 。 压力角的减小量 , 要根据工件的材料性 能 、 齿部参数和热处理状况等确定 。 如汽车变速器分动 器中的小模数渐开线花键 齿 , 通 用材料 为 等低碳合金钢 , 硬度 , 渗碳淬火处理 。 根 据我们的经验 , 如工件分度圆压力角 , 则滚轧轮 分圆压力角 , 即压力角减小 。 又如 , 呜 , 等 。 在对滚轧轮与件滚轧计算时 , 如计算它们的 滚轧啮合角和节圆直径及其上的弧齿厚等参数时 , 应 以工件分度圆压力角 作计算参数 。 但在计算滚轧轮 自身的一些参数时 , 如基圆直径 、 公法线长度 、 分度圆 齿厚等参数时 , 应以 久 作计算参数 为简化制造 , 分度圆压力角为 。左右的滚 轧轮齿形 , 可以用直线齿形替代渐开线齿形 。 编样和平 吴修义年 毕业于吉林工大学汽车 系 , 高级 工粗 师 , 在北 京 齿抢 总厂从事汽车变速毖及汽车齿抢 设 计 制追等技术工作 多年 对汽车齿抢设 计创过技术 有专门研究 , 成绩哭然 。 份在多种刊 物上 发衣技米 著作 。多篇 , 甘荣获北京市科技进 少笑千多项笑 项 。 现已退体 。 收稿日期 一 机械制造 年第期