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上海合春講解齒輪的倒棱技術知識
發布時間:2021/12/24 9:50:10    瀏覽次數:371    標簽:上海合春講解齒輪的倒棱技術知識

美國不論是通用汽車公司還是博格華納、GE、BUCYRUS、AIIison Transmissions、TEREX、CAT等公司生產的齒輪,無論是閉式還是開式的齒輪傳動,均對齒輪進行倒棱。雖然美國尚無統一的齒輪倒棱國家標準,但各個公司對齒輪倒棱有著相同的共識——齒輪必須倒棱,并且按各自公司的有關標準進行實施,國外對這一技術的應用十分重視,足以表明齒輪倒棱的重要性和必要性。
倒棱的實質和種類
倒棱實質上是小倒角,也就是在齒輪的齒形加工后所有裸露的尖角,再倒一個小倒角,為了與齒輪兩端的大倒角(也即圖1所示的齒端倒角)相區別,故稱為倒棱。倒棱又分為以下兩種:齒頂倒棱和齒廓倒棱,如圖1所示。
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圖1倒棱及倒角示意圖
倒棱的作用
1.降低齒輪嚙合時的噪聲
倒棱是沿輪齒端面的倒角,防止由于小的磕碰造成齒面凸起而產生噪聲和損傷嚙合齒面的一項重要措施。
2.提高嚙合精度,減少嚙合沖擊
一對齒輪在嚙合的過程中,一開始進入嚙合時,由于加工和輪齒的變形,極易引起嚙合沖擊,所以使振動增大。
3.減小扒齒,延長齒輪使用壽命
大、小齒輪在運轉時,如果不采用齒頂倒棱,則往往會出現小齒輪的齒頂扒大齒輪的齒根。這是因為大小齒輪齒頂的外圓一般比齒根要硬,而且此處的滑動速度較大,再加上安裝時調整不當,所以在運轉后往往出現大小齒輪的齒頂互相扒對方輪齒的齒根,極易劃出溝痕類似于膠合,有時將小齒輪的齒頂齒面也劃出同樣的溝痕,對齒輪的壽命產生嚴重的影響。
4.減少熱處理時的應力集中
倒棱后消除齒頂及齒廓的尖角有以下好處:
(1)在齒輪的感應淬火中,中頻尤其是高頻加熱在尖角處有產生過熱的傾向。因此,齒輪輪齒必須在淬火前進行倒棱,以便在熱處理過程中得到最佳的淬火效果。
(2)對硬齒面齒輪,滲碳前做適度的熱前倒角(最好是圓角),在熱處理滲碳過程中可避免防止輪齒尖角處氧化脫碳。
(3)減少淬火時的應力集中,以減少和消除熱處理過程引起的淬火裂紋或開裂,這對于預防淬火開裂具有重要作用。
5.減小打齒的危險性
因為倒棱是沿整個齒形裸露部分的尖角進行,所以可避免疲勞的微裂紋源并減小應力集中,從而減小打齒的危險性。
6.有利于刮刀切入,有效避免打刀和刀刃崩缺
現代對重載硬齒面齒輪的加工不單純依靠磨齒機磨齒來保證精度,國內外不少企業已成功開展以刮代磨的工藝,不論外齒還是內齒均以硬質合金刀具對硬齒面進行刮削。由于硬齒面倒棱之后,有利于刀具的切入,可有效地避免刀具打刀和崩刃。對于硬齒面開展以刮代磨的工藝,刮前對硬齒面進行倒棱,是十分重要和必須進行的一項工作。
7.外形美觀、安全
輪齒倒棱后不僅外形美觀,而且比較安全,在齒輪的裝配與調試中不易劃傷手。
倒棱的加工
1.齒端倒角及齒頂倒棱的加工
齒輪的輪齒倒角是保證齒輪使用質量不可忽視的重要工序,根據齒輪在箱體中的位置和作用,其齒端倒角加工要求也不同。
(1)齒端倒角的加工 齒端倒角如圖1所示。齒輪兩個端面上的大倒角通常在車制齒坯時,由車工直接車成。
(2)齒頂倒棱的加工 齒頂倒棱如圖2所示。
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圖2齒頂倒棱示意圖
外嚙合時齒頂倒棱的加工:在滾齒時用專用滾刀在滾齒機上直接加工而成。在滾刀設計和制造中,對滾刀的齒形進行修正,即國內刀具行業通稱的修緣滾刀,也稱之為專用滾刀。滾刀修緣如圖3所示。
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圖3滾到修緣示意圖
內嚙合時齒頂倒棱的加工:在插齒時,用專用插齒刀在插齒機上直接加工而成。在插齒刀設計和制造中,對插齒刀齒形進行修正,即國內刀具行業通稱的修緣插齒刀,也稱之為專用插齒刀。插齒刀修緣如圖4所示。
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插齒刀修緣示意圖
齒頂倒棱的大小與齒輪的模數有關,齒頂倒棱量H與齒輪外徑公差和磨齒余量有關,圖樣要求的齒頂倒棱值是指成品尺寸。加工中應增大齒頂倒棱量,留足夠的余量加工,以保證精加工后的齒頂倒棱符合成品尺寸的要求。
一般情況下齒頂倒棱成品值可按a=30°~45°、H=0.1~0.15m選取。
(3)齒廓倒棱的加工 與齒頂倒棱同理,圖樣上標注的齒廓倒棱也是成品尺寸,熱前倒棱時應留夠熱后最終倒棱必需的余量。一般齒廓倒棱尺寸為0.3~0.8mm,根據不同的情況,采用不同的方法進行加工,通常有磨棱法和擠棱法。磨棱法用于熱后淬硬的齒輪,通常用于汽車變速器齒輪加工;擠棱法用于大批量汽車上熱前未淬硬齒輪,擠棱工藝的設備有意大利SAMPUTENSILI公司生產的SM2T·A(加工單片齒輪)和SML2SnT·A(加工多聯齒輪)。擠棱法倒棱效率高,質量好,適用性廣,是一種很有發展前途的工藝方法。
2.齒廓倒棱實例
(1)磨棱機磨棱 我公司對于TEREX 3311E、3307自卸車變速器內的中、小規格齒輪,熱后安排在齒輪磨棱倒角機上磨棱。這種方法是高速旋轉的薄片砂輪在重力作用下,沿著回轉運動齒輪的齒廓磨出倒棱。砂輪架可以上下浮動,用來保持切削力(垂直向下的分力)恒定,從而得到均勻的倒棱。為了防止砂輪破碎,砂輪中增加了高強度纖維材料。
(2)人工磨棱 對于電動輪自卸車輪邊減速器傳動齒輪,由于齒輪尺寸較大,模數較大且齒數多,我公司齒廓的倒棱全部由人工倒棱。采用角磨機用磨頭人工進行倒棱。
對于人工進行齒廓倒棱,要求從事倒棱的工人技術水平高,細心、有責任心;齒廓的倒棱必須均勻,倒棱表面盡可能由一完整的表面形成,不要形成多邊形,倒棱的大、小、寬、窄應均勻一致,誤差不能大于0.4mm,大模數取大值,小模數取小值;齒廓倒棱外形應美觀、整齊、一致。
倒棱值的確定
倒棱值的大小與齒輪模數有關,并和齒輪承載的強度大小有關,模數越大以及承載的強度越高倒棱值也就越大,模數越小以及承載的強度越低倒棱值也就越小。
目前國內外對倒棱值的確定尚無統一標準,作為齒輪制造強國的美國和德國,也無倒棱的國家標準和行業標準,有的也只是各公司自行制定的倒棱標準及有關倒棱規定?,F針對倒棱值的確定,分別推薦美國和丹麥史密斯公司的標準和規定,供同行工作中參考。
(1)美國《齒輪手冊》第二版圖表第4.41有關齒頂倒棱和齒廓倒棱及齒端倒角的推薦標準,見表1。
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(2)丹麥史密斯公司在制造對稱式減速器時,對倒棱值作了如下規定,如表2所示。
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就美國齒輪而言,關于倒棱值的確定各個公司的標準也是不一樣的,各個公司均按各自的規定進行倒棱,以美國BUCYRUS公司生產的齒輪為例:m=25.4mm(Dp=1)、z=14、α=30°,規定該齒輪齒廓倒棱為5mm×45°;該齒輪若按丹麥史密斯公司的標準,倒棱值僅為2.2mm×45°,該標準值偏小。所以根據制造國家的不同,結合齒輪具體使用情況的不同加以合理選用。在開發新產品時,在對進口的原廠件齒輪測繪中,對倒棱值的確定也可用游標卡尺,對齒輪實物進行測量而定。
齒頂倒棱與齒形修形的比較
1.齒形修形
在齒頂附近齒廓形狀進行有意識地修緣,使齒廓形狀偏離理論齒廓,這種形式的齒廓修形也就是常說的修緣。修緣是齒形修形的一種僅對齒廓、齒頂的一小部分進行的修形。修形的加工方式是在磨齒中,靠砂輪使齒廓形狀偏離理論齒廓的方式進行修形。
2.齒頂倒棱
齒頂倒棱不屬于修形的范疇,齒頂倒棱通常是在滾齒和插齒時,通過對刀具的齒形進行修正,直接在滾齒和插齒加工中在齒頂的兩側形成小的倒角,與齒形的修形無關,它與起始點切線間的夾角較大,小倒角一般取值α=30°~45°,齒頂倒棱的大小與齒輪的模數有關。
齒頂倒棱與齒形修形兩者相同點,都是為了減小齒輪嚙合的沖擊。國外對于齒頂修形后,一般不再進行齒頂倒棱,主要原因是齒輪齒形修形后已完全可以實現齒頂倒棱相同的功能。
齒輪不倒棱的隱患
1.未作齒廓倒棱
齒輪在長期使用中,由于應力集中,易導致疲勞微裂紋發生,造成在齒端出現較為嚴重的崩齒現象,如果繼續發展,可能會產生打齒的惡性事故。
2.未作齒頂倒棱
齒的頂部與漸開線交界的尖角處易出現飛邊毛刺,在齒面上劃出類似膠合的溝痕。在齒輪運轉中,導致大、小齒輪的齒頂互相扒對方輪齒的齒根,在齒根部位劃出膠合狀的溝痕,對齒輪的使用壽命將帶來直接影響。
結語
齒輪倒棱的優越性,在國內部分齒輪行業中沒有引起人們足夠的重視,錯誤地認為生產的齒輪只要能用就行了,即便圖樣上有倒棱技術要求,也因怕麻煩而未作倒棱。隨著汽車生產技術的不斷進步,對齒輪質量的要求也越來越高,齒輪倒棱是現代齒輪加工中一個十分重要的工藝措施,為了提高齒輪的質量和適應市場的需要,在今后的齒輪設計和加工制造中,對倒棱工藝必須重視起來并加以采用,逐步提高企業的市場競爭力。

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