齿轮轧制

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齿轮轧制指用带齿的轧制工具在齿坯上轧出齿廓的回转成形工艺。
中文名
齿轮轧制
齿轮轧制(gear rolling)
用带齿的轧制工具在齿坯上轧出齿廓的回转成形工艺。用轧制方法生产齿轮具有生产率高、省材料和易于实现自动化等特点,并且由于齿部金属流线连续,沿齿廓分布,齿轮强度高、寿命长。
齿轮轧制可分为热轧冷轧和冷精轧等工艺。热轧齿轮时,将齿坯轮缘区加热到适宜温度后轧出齿廓。用这种工艺可轧制直齿、螺旋齿和人字齿的外圆柱齿轮、锥齿轮及链轮等。小模数的圆柱齿轮可以在室温下用2~3个圆柱形轧轮或其他形式轧制工具以径向轧制方式轧出齿廓(冷轧齿轮);对于一些中等模数圆柱齿轮采用两个或多个圆柱形打轮进行轴向进给高速打击成齿廓(冷打齿轮)。冷精轧(冷精整)是类似径向冷轧的齿轮精加工工艺,用以提高齿轮的精度并降低其粗糙度,可代替剃齿及部分齿轮的磨齿加工,它常作为滚齿、热轧、冷打、粉末冶金及精锻齿轮等工艺的后续齿形精整工序。
早在19世纪末,就有人开始研究用轧制方法加工齿轮。在20世纪50年代苏联建立了工业性试验轧机,热轧模数为3的齿轮。到60年代初,美国利用冷轧法生产汽车齿轮,并建立了冷轧生产线。中国在50年代也开展了齿轮轧制的研究工作。世界上已有许多国家采用轧制方法生产齿轮。
齿轮轧制还可以按轧制工具形状分轧轮式、齿条式和其他形式等。按轧轮数目可分为单轧轮、双轧轮和多轧轮等。按驱动方式分,有自由分度式齿轮轧制和强制分度式齿轮轧制。
热轧齿轮 直齿、斜齿齿轮均可采用热轧工艺制造。对于精度要求不太高的齿轮,轧后可直接使用。对于精度要求较高的齿轮,可用热轧先成形,然后再进行齿形精整,如强制冷精轧、强制剃齿、车齿和蜗杆砂轮。
高速磨齿等。但热轧的齿轮成品精度尚不够稳定,对加热设备要求较高。
齿轮热轧有单齿轧轮径向进给轧制法,双齿轧轮轴向进给轧制法,双齿轧轮径向进给轧制法及单齿轧轮和一个光轧轮相配合的轧制法(光轧轮用于轧齿顶)等。
热轧工艺 齿坯用感应加热法加热,使齿坯外圆迅速加热至高温,适于压力加工成形;而热量还来不及向齿坯内部传导,齿坯内部则保持较低温度和较高的硬度和刚度,使齿坯处于外柔内刚的理想热加工状态。
感应圈设计时,必须使其有尽可能长的内弧和最小的间隙。感应圈的形状应保证高效率的加热和轧制时不妨碍轧轮的轧入和齿廓的增长。预热多采用圆形感应圈,轧制时采用弧形感应圈并可随齿廓增长而相应后退。
齿坯的尺寸(mm)应在实践中最后确定。在预选时可按下式初步确定。
毛坯外径 Dp =df +Km
式中df为齿轮分度圆直径,mm;m为齿轮模数;K为系数,一般K=0.4~0.45。
毛坯宽度 Bp =b-δm
式中b为齿宽,mm;δ=0.25~0.35。
在齿的成形过程中,沿齿坯宽度方向的金属向中部挤起。为避免成品出现鼓状,齿坯外圆沿宽度方向预先制成凹弧形。
设计轧轮时,轧轮齿数ZL一般取ZL=(1.5~2.5)Zj。式中Zj为工件齿数。为防止工件齿产生切向滑移,对轧轮外径需进行修正,轧轮所需修正的外径DL(mm)为:
DL =DPZL/Zj
在轧制过程中,由于齿形两侧摩擦力方向不同,造成齿形不对称。因此,必须对轧轮齿形进行预修正,试轧时再进行修正,以使所轧齿形相对称。
轧制时使轧辊反转数次及采取工艺润滑可使齿形断面金属流动更均匀,齿形准确。
热轧设备 热轧齿轮的设备是热轧齿轮轧机,它主要有两个基本机构组成:使轧轮对齿坯进给轧制的机构和将齿坯外圆分出规定齿数的分度机构。
驱动齿坯和轧轮的方式有自由分度式和强制分度式。前者只对轧轮或齿坯任何一方给予驱动旋转,而另一方处于自由转动状态,借助两者的接触,被驱动一方使对方转动,与此同时进行轧制。而强制分度式则对轧轮和齿坯双方给予一定速比强制转动并进行轧制。须采用强制分度式轧制法,即从轧轮开始在齿坯外圆上轧入到轧制终了的全部过程中必须使轧轮和齿坯保持一定的速比并强制驱动。
冷轧齿轮 指在室温下轧制齿轮。冷轧齿轮的组织性能明显高于热轧齿轮。它多用于轧制小模数的传动齿轮和细齿零件。轧制工具有轧轮、齿条和内齿齿轮等,但以轧轮为主要冷轧工具。冷轧齿轮可分为自由分度式冷轧和强制分度式冷轧两种。
自由分度式冷轧 轧制时只对轧轮或齿坯两者之一予以驱动旋转的齿轮冷轧。齿数的分度工序与齿形精轧工序所要求的轧轮形状和尺寸各不相同。因此,可按在一个轧轮上实现两种不同要求的工序来制造轧轮,也可以分别做成两种轧轮,即分度用轧轮和精轧用轧轮。用前者进行齿数的分度和粗轧,然后用精轧轧轮精轧齿形。
自由分度式冷轧齿轮的设备比较简单,它具有两个主要机构:给予齿坯或轧轮两者之一以回转运动的机构和将轧轮对着齿坯进行进给和轧制的机构。但是自由分度式的冷轧设备不具备在齿坯外圆上有效地进行齿数分度的装置。因此轧轮的尺寸必须按齿坯直径来确定。如果齿坯尺寸有变化,则使用的轧轮尺寸必须随之变化。
强制分度式冷轧 对轧轮和齿坯双方均给予与各个齿数比相对应的强制转动,在强制驱动同时对齿轮进行冷轧。强制分度式冷轧的轧轮通用范围较广,但轧制设备较复杂。齿轮冷轧时,应向工作区喷冷却润滑剂以减少摩擦,提高工具寿命和齿轮精度。[1] 
参考资料
词条标签:
科技