GEAR-CHINA2020中国国际齿轮传动及装备(上海)展览会
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    2017/09

          摘 要:齿轮作为各类大型机械中*为常见的一种传动装置,其具有传递速率快、制动性能好、使用年限长等优点。但在齿轮加工过程中,其精度易受到多方面因素的影响,进而导致存在一定的误差,*终降低了其使用性能。基于此,结合实践工作经验,对齿轮加工精度的影响因素进行了分析,并有针对性地提出了一些提高加工精度的策略,以供参考。  关键词:齿轮;加工精度;齿坯;机床  近年来,随着机械精密化、智能化的推进,人们对机械制造的精良程度和使用性能有了更高层次的要求。因此,零件加工业也要进行相应的调整和转变。齿轮加工作为机械制造中的重要环节,其加工精度是诸多业内人士共同关注的焦点,也是专业人士一直探索与研究的重要方向。因此,在这种大环境下,对齿轮加工加工精度展开了探讨是非常有必要和有意义的。  1 、齿轮加工精度的主要影响因素分析  在齿轮实际加工过程中,可以对其加工精度造成影响的主要因素有以下 6 种:①齿轮铸造时齿坯的误差,其对齿轮加工精度的影响是根本性的;②制造过程中加工道具的制造误差;③刃磨误差;④刀具安装时产生的误差;⑤齿轮在加工过程中产生的安装误差;⑥加工机床自身存在的误差。以上任何一种误差超过规定值都会对齿轮加工精度造成影响,且多种误差叠加的影响会导致精度进一步下降。而根据 GB/T 10095 中的相关规定,齿轮标准误差通常可以细分为 5 个方面,即周节累积误差、基节误差、齿形误差、齿圈径向误差以及齿向误差。因此,为了确保齿轮加工精度,我们在其加工过程中,应对上述 5 个方面的标准误差实施全面、严格、规范的检验。  2 、提高齿轮加工精度的有效策略  2.1 提高齿坯件的加工质量  在齿轮加工过程中,齿坯件的加工质量对其精度有着根本性的影响,因为其实齿轮后续加工的基础直接关系着齿轮加工的安装和定位精度。比如,在齿轮滚齿过程中,如果齿坯安装缝隙比较大,则易导致齿坯加工偏心问题的发生。这不仅会导致齿圈出现圈径跳动偏差过大的情况,还会直接影响齿轮后续加工,严重时会造成齿轮加工失败。  此外,齿圈齿坯的断面跳动精度还会对剃齿加工工序造成不良影响,这是因为剃齿时的定位面是齿轮端面,通常在齿轮齿坯**圆跳动位置进行锥齿而*终加工成型的。因此,在齿轮加工过程中,要严格控制齿坯的加工质量,具体要求为:在加工孔类齿轮的过程中,齿轮孔精度应当控制在 H6 级别,且在齿坯外圆不大于 80 直径的端面跳动量必须控制在 0.017,大于 80 的则应控制在 0.022 1 之内;在加工轴类齿轮齿坯时,外圆尺寸精度定位时应按照 H5 级别进行,外圆跳动应当控制在 0.015 之内。  2.2 提高机床自身的精度  齿轮加工离不开机床,所以,机床的工作性能和精度也会直接影响齿轮的加工精度。据相关统计显示,大部分齿轮加工精度下降的原因是机床自身存在问题。因此,想要提升齿轮加工精度,还需要从提高机床精度和工作性能做起。具体措施有以下 2 个:①加工前应仔细检查机床零配件等各方面的细节,科学、仔细地调节切削用量、材料安装等,尤其要注重刀具的选择、几何参数的设置和机器润滑冷却等。②在齿轮加工前,应提升刀具的刚度,并及时养护设备;在加工过程中一旦发生问题,应通知维修人员,争取在第一时间解决问题,防止影响到齿轮加工的精度。  2.3 减小齿轮与工装装夹的误差  在提高机床自身精度的同时,我们还应减小齿轮与工装装夹之间的误差,这也是提升齿轮加工精度的一项重要举措。此外,改良加工工艺、提高夹具中心轴和胎具中心的精确度,也能达到提升齿轮加工精度的目的。  2.4 完善齿轮加工工艺  除了齿坯件、机床及夹具等基础设施外,加工工艺也是影响齿轮加工精度的重要因素。想要提高加工精确度,应不断完善加工工艺。具体措施有以下 4 个:  ①保证工作台与夹具中心轴轴心能完全重合。通常情况下,我们在会在夹具底层安装止口,虽然该止口与工作台之间的缝隙较小,但还是会产生误差,所以,安装时我们应尽量避免存在缝隙。  ②安装刀具前应充分检查,确保刀具端面与内孔等部位清洁,并将刀刃轻轻推入刀柄中,严禁使用重物锤击刀柄。  ③提升滚齿的精度。滚齿是我们在加工齿轮时常用的处理方式,要想提升滚齿精度,必须使用精良的滚刀在精密的滚齿机上操作。此外,还应确保机床回转中心与齿轮中心**重合,以有效减小径向误差;提升工作台蜗轮副回转的精度;将刀架与机床等垂直放至既定区域,并科学调整其与各零件轴线的偏移,控制好打磨量,严禁产生较多的余量。  ④提升齿轮自身的热处理能力。一般在进行热处理的过程中,齿轮精确度、硬度和使用年限等都会受到一定程度的影响,且在热处理之后还要进行磨齿处理,这一工序也会对齿轮精度造成影响,因此,严控齿轮加工中的各个环节和细节才是确保齿轮精度的*有力措施。  3、 结束语  综上所述,在齿轮加工过程中,能对其精确度造成影响的因素众多,既包括加工环境因素,又包括其自身因素。因此,想要做好这项工作,应增强工作人员的质量意识,从齿轮加工的机床、夹具、刀具、各生产工序等着手,严把各道质量管卡,并有效提升整个生产加工团队的技术水平,确保齿轮加工的科学性、规范性,从而保证齿轮精确度的提升。
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    2017/09

     ■ 传动系统试验运用高新技术   齿轮箱稳态耐久试验包括传动效率试验、高速试验、温升试验、反拖试验、变矩试验、型式试验、静扭试验和循环工况试验等。重庆理工大学车辆工程学院副院长张志刚教授表示:“我们已经开发出汽车变速器试验技术及装备。”   齿轮箱动态耐久试验则主要包括动态工况模拟试验和动态载荷谱疲劳试验。张志刚介绍道:“我们现已突破工况载荷谱采集处理、工况载荷谱模拟试验、电惯量模拟试验和发动机模拟试验技术难关。”   齿轮箱耐久早期故障监控系统采用阶次分析方法,有效清除了传统频率分析中变转速运动“频率模糊”的缺点,解决了齿轮箱旋转部件频域特征信号提取的关键技术问题。   另外,NVH(噪声、振动与声振粗糙度)是制约国内自主品牌齿轮箱走向高端化的技术瓶颈。   张志刚说:“我们重点围绕变速器和驱动桥探究啸叫、敲击和异响等齿轮箱典型NVH问题,掌握了变速器和驱动桥NVH试验方法、评价方法、声源识别技术、声源控制及优化方法和NVH试验装备开发技术,形成了变速器和驱动桥NVH数据库。我们与重庆青山、江淮、四川现代等企业合作,成功解决了多款变速器和驱动桥的NVH问题。”   张志刚还介绍了变速器换挡评价试验技术及装备、变速器下线评价试验技术及装备、手动/自动变速器下线检测系统和齿轮箱轴类校直技术及装备。   ■ 消除“哑设备”瞄准智能制造   工业数字化进入闭环应用时代,实时调整加工数据,实现工业数字化制造闭环,为汽车齿轮企业升级提供了新的路径。 传统汽车齿轮产业“恋”上高新技术   联合智造(北京)科技有限公司总经理路东说:“我们要实现大数据条件下的智能制造,就需要工厂所有的信息采集。”   国内大部分汽车齿轮等零部件工厂正在使用的设备还没有数控系统,俗称“哑设备”。企业要实现智能化制造,首先就要消除“哑设备”,为设备增加分布式数据采集模块来采集和发送数据。   进口的分布式控制器价格高昂,决定了它不可能在中小企业广泛使用,制约着中小企业进行智能制造升级。路东表示:“我们的产品将改变这个现状。它适合国内中小企业对管理与价格的要求。”   中国汽车工业协会副秘书长师建华在介绍全球汽车零部件产业发展趋势时说:“信息化可全面优化企业内部管理和运营效率,同时构建有效的信息交互机制,降低成本。智能化制造在提**率降低成本的同时,将进一步提高产品的一致性。”   汽车齿轮企业升级的根本动力在人才。兴城市粉末冶金有限公司总经理助理谷文金倡议:“大家要依托国内高等院校和骨干企业建立人才培养基地,用5至10年时间,建立高起点、专业化的科研开发梯队;还可以引进国外的技术人才为我所用。同时,建立一套激励机制,调动科技人员的积极性和创造性。”   ■ 激光增材技术将助推产业创新   北京航空航天大学材料专家汤海波博士应邀在这次研讨会介绍了高能量激光增材制造核心技术。在2012年度国家科学技术奖励大会上,中国工程院院士、北京航空航天大学材料科学与工程学院教授王华明凭借激光增材技术荣获国家技术发明一等奖。   王华明带领他的创新团队,围绕大飞机等国家重大专项及重大装备制造业发展的战略需求,研制出代表着先进制造技术发展方向、在重大装备制造中具有重大应用价值的“高性能难加工大型复杂整体关键构件激光直接制造技术”:一束激光,有规则地在金属材料上游走,就能够制造出C919大型客机上任意一种复杂形状的大型零件。这项技术让我国战机研制达到****水平,令全体与会代表兴奋不已,极大地增强了大家进军高端制造产业的自信心和民族自豪感。   中国汽车自动变速器创新联盟秘书长李盛其指出:“王华明研究团队突破激光增材技术难关,让我国3D高端制造技术达到****水平。这项技术有助于原始创新复杂结构产品,特别有助于汽车齿轮传动产业创新发展。”
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    2017/09

    随着机械工业现代化的飞速发展,在某些领域内对齿轮传动的噪声指标提出了越来越高的要求(如某种型号的三级行星减速器的噪声指标是52dB),特别是在分贝值达到的情况下,还提出没有杂音的问题。经过多年的努力和不懈地实践,我们得出了一些有效降低齿轮传动噪声的措施。降低齿轮传动噪声的有效措施    一.保证原材料的质量    制造齿轮常用的材料是40Cr、20CrMnTi、40CrNi等合金钢及45钢。为了保证原材料的质量,我们采取定点购货的方法,也就是选购像首钢、宝钢、邯钢等钢厂生产的优质钢材,到厂后还须经过严格的化学成分检验、晶粒度测定和纯洁度评定,其目的是便于及时调整热处理工艺,控制热处理变形,提高齿形加工的质量。    二.预防热处理变形    齿坯在粗加工或精锻后,须进行正火处理以消除内部残余应力;正火或调质处理中,一定要保持炉膛温度的均匀性,同时采用工位夹具,使工件均匀地加热及冷却;尽量采用氰化处理,它比渗碳淬火温度低、变形小,且比氮化或渗碳价廉,用于氰化处理的设备,必须采用滴注式UNIC气体渗碳氮化炉;部分高频淬火及氰化处理的齿轮件也可改用软氮化工艺,以获得高的硬度值及较厚的白亮层。    三.提高齿坯的加工精度    1.提高齿轮孔的加工精度:齿轮孔的尺寸精度,须在孔的偏差值的中间差附近左右分布,一般定在±0.003~±0.005mm,如果超差而又在孔的设计要求范围内,必须分别转入切齿工序,以便采取措施;同时,孔的直线度必须控制在0.003mm之内;    2.控制齿坯端面跳动及径向跳动:齿坯的端面跳动是直接影响齿向公差的项目,在加工齿坯两端面时,一定要保证平行度在0.01mm以内,然后在工装上精镗孔,以确保孔对端面的跳动公差;在切齿时,一定要用靠表100%校圆,以确保齿圈径向跳动公差。    四.切齿加工中的措施    1.齿轮刀具:①对外购的齿轮刀具,全部进行检验,必须达到AA级要求,达不到要求的齿轮刀具,须全部进行精铲磨;②齿轮刀具全部采用镀钛处理,提高刀具耐用度,改善刀具齿顶部分的磨损,防止齿轮根部圆弧过大;③m=0.3~0.8的齿轮采用顶切滚刀;m=1~2的齿轮采用齿顶修圆滚刀,修圆量R=0.1m~0.15m;④改善齿轮传动时的齿顶干涉,在不影响齿轮强度的情况下,提高齿顶高系数,加大(0.05~0.1)m;改善刀具齿顶耐用度,避免齿轮传动时齿根干涉。
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