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差速器直锥齿轮机加工工艺

差速器直锥齿轮机加工工艺

一、锥齿轮作业原理和磨损原因直齿锥齿轮因具有传动平稳、功率高、承载能力强及齿形简单完成净成形等优点，已在交通、风电及装备制造业等基础产业、很多领域内得到广泛应用。

轿车、农机和装载机后桥中的差速器齿轮因长期处于重载、冲击等复杂多变的工况环境，若能在净成形锥齿锻坯精度的前提下，对机加工工艺进行充沛证明、优化，使得加工进程中的***基准、检测基准及装置基准有机一致，确保其形位公役在一定范围内能够安稳操控，可有用进步机加工的功率和精度，进而进步锥齿轮的使用寿命，降低噪声，进步传动平稳性，具有非常重要的现实意义。

一般轿车差速器一般由四个行星齿轮、十字轴、两个差速器半壳、两个半轴齿轮及球面垫片、半轴齿轮垫片等相关附件组成（见图1）。

图　1

差速器壳体和行星齿轮十字轴连成一体，构成行星架。当轿车在平坦路面直线行进时，四个行星齿轮随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转，此刻行星、半轴齿轮处于相对静止状况。

当轿车转弯行进时，必须习惯转弯进程中外侧驱动轮行程大于内侧驱动轮行程的需求，两轮子滚动的角速度就有差异，四个行星齿轮除随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转外，还各自绕本身的轴自转，此刻行星、半轴齿轮的锥齿开始啮合传动，相啮合的单齿受力并传递扭矩。

整个进程中跟着各单齿受力巨细不同（该力又可分解为齿轮齿面的圆周力和轴向力），各齿轮均产生不同程度违背锥心的趋势，使得各行星、半轴齿轮分别压紧球面垫片和半轴垫片，两种垫片跟着齿轮的旋转会同速或不同速地滚动，此刻垫片就会与齿轮接触面和壳面子产生摩擦，久而久之，垫片就会呈现不同程度的磨损。

若齿轮以锥齿为基准检测的半轴齿轮装置面、行星齿轮的球面和内孔的形位公役超差严峻，整套齿轮在差速作业状况下，就会对两种垫片产生交替无序的载荷，愈加快了各垫片的无规律磨损。

整个差速器中的各零件，垫片本身就是易损件，但终端客户的轿车在行进进程中，并不注重易损件的定期检查和更换，导致因垫片磨损，使齿轮在需求正常啮合处于作业状况时不能正常啮合传动，六个齿轮的锥心会呈现不同程度的违背，使齿轮的各单齿接触区严峻违背整个齿形中部而偏向齿顶和小端，跟着此状况的加剧（有些垫片厚度会磨损一半或呈现楔形），愈加剧了壳面子和轮齿面的的磨损，齿轮面就会呈现点蚀、脱落或拉伤，更严峻的会呈现掉块或碎齿，形成齿轮损坏。

从以上差速器齿轮的作业原理和损坏原因描绘，不难认识到差速器齿轮在机加工进程中操控各形位公役的重要性。

二、行星齿轮加工工艺剖析与改善

现在差速器行星齿轮机加工工艺流程大致为以下两种：

①合格的精锻件毛坯→冷切边→抛丸→钻孔→车内孔→车球面、背锥→热处理→磨内孔→磨球面。

工艺流程①的首要工序如图2所示。

图　2

钻孔--车内孔--车球面、背锥--磨内孔--磨球面

②合格的精锻件毛坯→抛丸→车背锥→冷切边钻孔，车内孔、球面→热处理→精车内孔、球面。

工艺流程②中的首要工序如图3所示。

图 3

车背锥--钻孔，车内孔、球面--车内孔、球面

比照以上两种行星齿轮的热前、热后加工工艺不难看出，工艺流程①中工序较多，***基准在齿形与内孔间偶有转化或呈现过***现象，导致机加工进程占用设备多、投入人力多以及半成品屡次装夹，质量不易操控，且终究精加工进程中因呈现过***现象，导致形位公役超差严峻。

而工艺流程②中工序较少，个别工序兼并一次装夹切削成形，且一直以净成形的齿形为***基准，并且热处理后精加工时，行星齿轮以齿形***，压紧背锥，将内孔和球面一次精车成形，这样使得以内孔为基准，检测球面跳动时极易操控在0.03mm以内。这样在确保锻造工序锥齿齿形精度及热处理后精加工齿形***体精度、找正晶确前提下，加工内孔、球面至尺度后，以内孔为基准检测锥齿齿圈跳动，可安稳地操控在0.04mm以内。

这样结合前述行星齿轮在差速器总成内的装置状况，及无论是其行星架绕半轴齿轮轴线公转，或行星齿在半轴齿轮外力作用下绕其本身轴线自转，均能传动平稳，噪声较小，也排除了球面垫片、壳体内球面SR的非正常磨损，进步了齿轮的使用寿命。

三、半轴齿轮加工工艺剖析与改善

现在差速器半轴齿轮机加工工艺流程大致也有以下两种：

①格的精锻件毛坯→冷切边→抛丸→钻孔→车小端面、内孔→车外圆、装置面、背锥→拉削内花键→热处理→磨削外圆、装置面。

工艺流程①中的首要工序如图4所示。

图　4

钻孔--车小端面、内孔--车外圆、装置面、背锥--磨削外圆、装置面

②合格的精锻件毛坯→抛丸→车小端面、外圆、装置面、背锥→冷切边→钻孔、车内孔→拉削内花键→热处理→磨削外圆、装置面。

工艺流程②中的首要工序如图5所示。

图　5

车小端面、外圆、装置面、背锥--钻孔、车内孔--磨削外圆、装置面

比照以上两种半轴齿轮的热前、热后加工工艺能够看出，工艺流程①中热前工序较多，导致加工进程占用设备多、投入人力多，质量不易操控。

而两个工艺流程中的热后精加工工序，从字面上看没有任何区别，但从工序图中能够看出，两者的底子区别在于加工时的***基准不同。

工艺流程①是以内花键键侧***磨削加工的，执行该工艺的厂家，仅是为了满足图样要求及投合车桥厂家机械地按图验收的应付行为，是没有从差速器的作业原理、齿轮的作业状况及传递力和扭矩的状况仔细剖析而采纳的短期行为。半轴齿轮的内花键是与轿车半轴的外花键相配的，属空隙合作，仅传递左右两车轮转弯行进时而形成的两根轿车半轴自转角速度不同而产生的扭矩。

如果按照用户的图样机械地照抄照搬，为了应付以内花键为基准，检测装置端面、外圆的端、径向跳动，势必会因内花键的花键变形（鉴于国内现在的原材料、淬火油及淬火工艺现状，热处理花键变形很难像国外一样得到有用而安稳的操控）而削弱对齿圈跳动的操控。

别的，以内花键***胀紧的热后加工方式，常常会因内花键变形巨细不一、形状无规则，使花键孔呈现的锥度、椭圆度不同而导致件件齿轮在锥度花键轴上的轴向方位不一，由此而磨削出来的齿轮装置面高低也会呈现散差较大的现象，从而导致磨削加工出的同批次半轴齿轮装置距尺度极不安稳，而使装置出的差速器总成半轴齿轮的轴向空隙不安稳，经常呈现滚动进程中的点卡现象及空隙较大，使流水线上的装置工人频频更换调整垫片，影响装置功率。或因装置忽略时，没有发现空隙过大，会形成差速器滚动异响，导致终究拆解总成。

而工艺流程②中，是以齿形***、压紧小端面，磨削装置面和外圆的，装置面相关于外圆轴颈的笔直度或端面跳动极易确保，一起以外圆、装置面为基准，反测锥齿齿形的齿圈跳动，也较简单地操控在0.08mm以内，这样就很好地确保了锥齿轮外圆、装置面、齿形等形位公役的特殊特性，一起也与齿轮终究归纳检测时的检测基准达到了一致，即以半轴齿轮的外圆和装置面为基准，以行星齿轮的内孔和球面为基准，在锥齿轮专用归纳检测仪上检查以上对滚，检测一对齿轮的装置距变动范围、侧隙巨细、齿面接触区巨细及方位等，类似于在差速器壳体内装置、检测、作业状况的真实再现。

这样就基本完成了差速器锥齿轮加工进程中的***基准、检测基准与装置基准或作业基准的高度一致，有利于进步齿轮的加工精度，避免基准转化形成的精度丢失，从而进步齿轮的使用寿命。

齿轮加工工艺进程常见问题

齿轮是现代机械传动中的重要组成部分。从机械到民用机械，从重工业机械到轻工业机械，无不广泛的选用齿轮传动。随着我国工农业生产和科学技能的飞跃开展，关于齿轮的需求明显增加。因而，多快好省精的生产齿轮已经成为开展机械工业的一个重要环节。

　1 齿轮加工工艺进程常见问题

　　1.1 齿数不正确。在齿轮的整个圆周上轮齿的总数称为齿数。齿轮齿数的确定原则和要求先初定齿轮模数及传动轴直径，以便满足结构要求。首要，滚刀选用不正确。因为齿轮齿形比较复杂，影响其加工精度的要素也非常复杂多变。除滚齿设备的本身精度、齿坯的设备调整、齿轮原料、热处理等要素外，齿轮滚刀的合理挑选也是非常重要的。齿数差错会引起每对齿轮啮合进程中传动比的瞬时变化。其次，工件毛坯尺度不正确。传统毛坯尺度基准设计疏忽了工艺进程的差异，而统一将零件图中各尺度基准作为毛坯尺度基准，导致毛坯在后续加工进程中余量差错增大而浪费资料。第三，附加运动方向不对。在滚齿机加工斜齿轮时，附加运动方向的断定比较困难，再加上铣削方式、工件螺旋方向及滚刀螺旋方向等要素的变化，更增加了判断的难度。

　　1.2 齿形不对称。首要，滚刀设备不对中。滚刀的设备好坏影响着滚刀径向、轴向跳动，终究影响切齿精度。一般设备滚刀前宜先校对刀轴，操控两头径向圆跳动小于0.005mm。台阶与螺母端面对轴线的垂直度应小于0.01mm，垫圈应淬硬磨平。滚刀装到刀轴上需校对两边凸台的径向圆跳动，尽可能使其“同步”，即两头径向圆跳动的蕞高点在同一方向。其次，滚刀刃磨后，螺旋角或导程差错大。常用的加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮的刀具。加工时，滚刀相当于一个螺旋角很大的螺旋齿轮，其齿数即为滚刀的头数，工件相当于另一个螺旋齿轮，互相依照一对螺旋齿轮作空间啮合，以固定的速比旋转，由顺次切削的各相邻位置的刀齿齿形包络成齿轮的齿形。

　　1.3 齿形差错。齿形差错是指在齿形工作部门内，包容实践齿形廓线的两抱负齿形（渐开线）廓线间的法向距离。齿轮滚刀是加工外啮合直齿和斜齿圆柱渐开线齿轮常用的一种刀具。这种滚刀侧后刀面的轴向截形是直线，假如用它代替渐开线滚刀切齿时，则切出的齿轮齿形不是渐开线，因而在理论上造成了必定的齿形差错，称为齿轮滚刀的造形差错。别的，在实践加工进程中不可能取得彻底晶确的渐开线齿形，老是存在各种差错，然后影响传动的平稳性。齿轮的基圆是决议渐开线齿形的专一参数，假如在滚齿加工时基圆产生差错，齿形势必也会有差错。

　　2 齿轮加工工艺进程常见问题解决对策

　　2.1 正确确定齿轮齿数。首要，合理选用滚刀。咱们要挑选模数、压力角相同，螺旋角相近，变位系数差异在0.1mm内，这样齿根差异才不会太大。假如相差很大，也可以经过微调滚刀的设备视点，以达到图纸上要求的根径。假如发现做出的齿轮齿顶变宽，根径变小，情况不严重时，也可以适当加大刀架视点，这样滚出的齿轮的齿顶就会变尖一点。根径变小。其次，承认好工件毛坯尺度。加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工进程中占有很重要的位置。无论从提高生产率，仍是从确保齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。因而，在齿轮的技能要求中，应注意齿顶圆的尺度精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的，齿顶圆精度太低，必然使所测量出的齿厚值无法正确反映齿侧空隙的大小。第三，附加运动方向要经确。目前，金属切削机床书本及有关资猜中，对滚切斜齿圆柱齿轮时工件附加运动方向的断定是：滚刀竖直移动工件螺旋线导程的进程中，当滚刀与齿轮螺旋线方向相一起，工件应多转一周，即工件附加运动方向与工件展成运动方向相同。反之，当滚刀与齿轮螺旋线方向相反时，工件应少转一周。由此可见，附加运动是形成齿轮螺旋线的运动，附加运动方向与展成运动方向、铣削方式、工件螺旋方向有关。因而，附加运动必定要经确才能确保齿轮加工质量。

　　2.2 齿形要对称。齿形加工是齿轮加工的要害，其计划的挑选取决于多方面的要素，如设备条件、齿轮精度等级、外表粗糙度、硬度等。首要，确保滚刀的设备精度。滚刀设备在滚齿机的心轴上，需求用千分表检验滚刀两头凸台的径向圆跳动不大于0.005 mm。一起，要适时窜位。滚刀在滚切齿轮时，一般情况下只要中间几个刀齿切削工件，因而这几个刀齿简单磨损。为使各刀齿磨损均匀，延长滚刀耐用度，可采取当滚刀切削必定数量的齿轮后，用手动或机动办法沿滚刀轴线移动一个或几个齿距，以提高滚刀寿命。其次，操控滚刀刃磨质量。积极选用滚刀刃磨床，它具有精度高、价格低、操作便利灵活等特色。选用直线导轨、精细分度盘，确保了滚刀刃磨的精度。***的砂轮修整设备和滚刀的螺旋进刀、对刀设备，大大提高了操作灵活性和刃磨滚刀的工作效率。第三，查看交流齿轮的设备及运转情况。交流齿轮是用以改变机床切削速度或进给量（见切削用量）的可更换齿轮组，并在使用中可以交流位置使用的齿轮。经过使用交流齿轮可以将本来的升（降）速传动变成降（升）速传动，而传动比互为倒数。因而，为了确保车床的正常运转，必须及时查看交流齿轮的设备及运转情况。

　　2.3 防止齿形差错。首要，合理选用工件装夹。数控加工时夹具首要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有牢靠的***基准。选用夹具时一是要一般考虑可调整夹具，组合夹具及其它适用夹具，防止选用专用夹具，以缩短生产准备时刻。当在成批生产时，才考虑选用专用夹具，并力求结构简单。装卸工件要敏捷便利，以减少机床的停机时刻。其次，充分考虑使用新工艺、新技能和新资料随着毛坯制作***化生产的开展，目前毛坯制作方面的新工艺、新技能和新资料的使用越来越多，如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的使用日益广泛，这些办法可大大减少机械加工量，节省资料，有非常明显的经济效益。第三，做好***基准的挑选。关于齿轮***基准的挑选常因齿轮的结构形状不同，而有所差异。带轴齿轮首要选用鼎尖***，孔径大时则选用锥堵。鼎尖***的精度高，且能做到基准统一。

　　3 结束语

　　总归，齿轮的加工进程是由若干工序组成的。为了取得符合精度要求的齿轮，整个加工进程都是围绕着齿形加工工序服务的。如今，齿轮加工正朝着、及绿色制作方向开展，齿轮加工也正朝着全数控、功用复合、智能化、自动化及信息化方向开展。广阔技能工作者要抓住这一开展趋势，更好地为我国的齿轮加工职业供给、复合、智能的技能服务。

国外企业更侧重于对品牌的保护，尤其是那些有着百年历史的闻名外企，他们在成立伊始，并不苛求销售赢利的多少，而是把企业发展要点，放在了品牌建设上。他们向客户宣传产品的质量，产品怎么进步出产功率，以及能为客户降低多少出产成本，这种注重品牌的宣传策略一开始就为企业的发展奠定了良好的根底。

国内企业则正好相反，他们着重以***招引客户，注重眼前利益，大打价格战，导致了刀具商场竞争，而过低的价格，使得产品质量无法保证，终究客户对国产圆刀片失去了决心。下面是中国品牌分切圆刀片的首要细分商场：

（1）、汽车职业汽车职业的加工特点一是大批量、流水线出产，二是加工条件相对比较固定。为了优化出产，进步质量和功率恒力机械，汽车职业对刀具的加工功率和运用寿命提出了十分苛刻的要求。一起，由于选用流水线作业，为了避免因换刀片导致整条出产线的停机、造成巨大的经济损失，所以通常选用强制性的统一换刀的方法。这对刀具质量的稳定性也提出了独衣无二的高要求。

（2）、航空航天职业航空航天业的加工特点一是加工精度要求高，二是材料难加工。该职业所加工的零部件材料大多为耐性和强度都十分高的高温合金和镍钛合金（如INCONEL718等），使得硬质合金圆刀片大有用武之地。

（3）、大型涡轮机、汽轮机、发电机及柴油机出产企业这些企业所要加工的零件大多体积庞大、价值昂贵，在加工时，保证被加工零件的精度和少出废品是至关重要的，所以在这些职业里也经常选用钨钢圆刀片。

（4）、运用数控机床较多的企业俗话说“好马配好鞍”，为了进步加工功率和产品质量，充分发挥数控机床的运用功率，往往选用硬质合金圆刀片更易达到预期的作用。

（5）、外资企业在这些企业中，往往更注重出产功率和质量的保证。由于外资企业的设备许多是引进国外的机床和设备，选用其进口国的圆刀片也是瓜熟蒂落的事。除此之外，还有许多其它职业，如模具职业、军公企业等使用硬质合金圆刀片也都十分普遍。