變速箱內(nèi)的大部分零件為齒輪，因此齒輪零件的加工精度對(duì)變速箱的質(zhì)量有著重要影響。近期YD13系列變速箱在試車過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，制約了整機(jī)出廠總量。對(duì)試車記錄進(jìn)行查閱和分析，了解YD13系列變速箱主要的試車故障，通過對(duì)這些故障問題進(jìn)行拆檢分析，發(fā)現(xiàn)大部分故障原因都是由于齒輪零件的加工問題而造成的。如何提高齒輪零件的加工精度就成為減少變速箱故障的主要手段。本文的目的就是通過對(duì)齒輪零件的整個(gè)加工過程進(jìn)行控制和分析，總結(jié)出了有效控制齒輪零件加工精度的方法，同時(shí)推廣至其他型號(hào)的變速箱生產(chǎn)中，可以有效降低變速箱檢修成本，提高分廠變速箱出廠率。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)工程機(jī)械變速箱的需求量越來越大，變速箱生產(chǎn)廠家也由于訂單的增加而變得繁忙。然而變速箱在試車階段時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障問題，這些問題嚴(yán)重制約了變速箱的出廠量，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品無法交到用戶手里，使得訂單大量積壓，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的銷售情況。技術(shù)人員在對(duì)這些試車故障進(jìn)行分析和檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)大部分故障原因都是由于齒輪零件的加工問題而造成的，因此，要提高變速箱出廠率，則必須要保證齒輪零件的加工質(zhì)量。在對(duì)齒輪零件的加工流程進(jìn)行控制和分析后，總結(jié)出了有效提高齒輪零件精度的方法，經(jīng)過大量的驗(yàn)證后，證明這些措施對(duì)控制齒輪零件的精度是有效果的。
1 控制齒輪加工精度的措施
1.1 保證齒輪材料的質(zhì)量
制造齒輪的材料是保證零件加工質(zhì)量的基礎(chǔ)，因此對(duì)齒輪材料質(zhì)量的把控就顯得尤為重要。我廠制造齒輪的材料通常為20CrMnTi、19CrNi5、20MnCr5等合金鋼。材料進(jìn)廠時(shí)除了應(yīng)嚴(yán)格按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些鍛件進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)收外，必要時(shí)還可在鍛件粗加工后增加一道正火處理，以改變材料性能，控制后續(xù)機(jī)加工和熱處理變形，提高零件加工質(zhì)量。例如我廠在制造YH350鐵道維護(hù)設(shè)備液力變速箱時(shí)對(duì)重要的齒輪零件均進(jìn)行了粗車后正火處理，后續(xù)得到了很好的加工效果。
1.2 控制齒輪熱前加工誤差
齒輪熱前加工分為兩部分，一部分是齒坯的加工，另一部分是齒部加工。
1.2.1 齒坯加工精度
齒坯加工過程中，控制齒輪零件定位內(nèi)孔的尺寸精度最為關(guān)鍵。按照我廠齒輪的精度等級(jí)來說，通常齒輪內(nèi)孔的尺寸公差設(shè)定為0.03，這個(gè)數(shù)值既滿足后續(xù)齒部加工定位時(shí)的精度需要，又不會(huì)因?yàn)榫冗^高增加不必要的成本，符合生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。內(nèi)孔直線度應(yīng)控制在0.01以內(nèi)。
控制齒坯端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)：齒坯的端面跳動(dòng)直接影響滾齒時(shí)的齒向公差項(xiàng)目。通常要求零件內(nèi)孔和端面同時(shí)加工，以保證端面跳動(dòng)≤0.01，調(diào)頭加工另一端面時(shí)，需保證兩端面之間的平行度≤0.02，同時(shí)齒部外圓與定位內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)應(yīng)控制在0.03以下。
1.2.2 齒部加工精度
在齒部加工的工序中，影響齒部誤差的主要因素有：齒輪加工機(jī)床精度;齒輪加工刀具;齒坯定位夾具等幾個(gè)方面。
⑴齒輪加工機(jī)床精度。
齒輪加工機(jī)床的精度在很大程度上決定了所加工齒輪的精度，因此對(duì)機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行。
在準(zhǔn)備加工零件齒部前，應(yīng)確定機(jī)床的各部分偏差值符合要求：例如機(jī)床主軸的徑向間隙<0.01，刀軸徑跳 <0.005，刀軸竄動(dòng)<0.008，刀具安裝后徑跳和端跳分別 <0.005，上下頂尖同軸度<0.008、工件夾具安裝在機(jī)床 工作臺(tái)后的夾具定位處徑跳和端跳<0.01。
⑵齒輪加工刀具。
齒輪刀具進(jìn)廠時(shí)應(yīng)對(duì)刀具的各項(xiàng)參數(shù)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)收，結(jié)果應(yīng)符合圖紙要求。通常采用的刀具等級(jí)為A 級(jí)，對(duì)于一些精度要求較高的零件可以選取AA級(jí)刀具;為了提高刀具的耐用度，可以選取涂鈦刀具;刀具刃磨后應(yīng)控制前刃面的徑向誤差。
⑶齒坯定位夾具。
夾具的芯軸外徑與齒輪內(nèi)孔之間的間隙應(yīng)盡可能小，通常為0.02以下。芯軸上的螺紋應(yīng)保證垂直度0.01以下，帶肩螺母的內(nèi)螺紋與端面垂直度0.01以下。
1.3 齒頂?shù)估狻X端倒角
齒形加工后，應(yīng)對(duì)齒部進(jìn)行齒頂?shù)估夂妄X端倒角，除了滿足齒輪在傳動(dòng)過程中的需要，同時(shí)可以避免零件磕碰傷問題。齒頂?shù)估庖部稍邶X形加工時(shí)采用帶倒棱的倒棱滾刀加工成形。
1.4 控制熱處理的質(zhì)量
熱處理對(duì)齒輪的精度影響甚大。為保證后續(xù)加工，對(duì)于普通結(jié)構(gòu)的零件，應(yīng)規(guī)定零件熱后內(nèi)孔橢圓度不大于 0.03，公法線尺寸變動(dòng)量不大于0.03;對(duì)于較薄且內(nèi)孔與齒部外徑相差較大的零件，除了上述規(guī)定外，該零件的端面翹曲度應(yīng)不大于0.05;對(duì)于帶內(nèi)花鍵的零件，應(yīng)避免內(nèi)花鍵變形過大。
1.5 熱后零件精加工
零件經(jīng)熱處理后，整體有輕微變形，且表面質(zhì)量降低，對(duì)于一些重要的尺寸需進(jìn)行精加工。
齒輪熱后磨削內(nèi)孔時(shí)，應(yīng)找正內(nèi)孔和端面跳動(dòng)不大于 0.015，同時(shí)應(yīng)校核齒輪節(jié)圓跳動(dòng)不大于0.04，以保證內(nèi)孔與分度圓同心。內(nèi)孔與端面磨削應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，以保證端面對(duì)內(nèi)孔的垂直度。磨削作為擰緊定位面的另一端面時(shí)，應(yīng)保證兩端面間的平行度0.015以下。采用圓臺(tái)磨機(jī)床加工的零件應(yīng)在加工后進(jìn)行去磁工序。
1.6 齒部精加工
我廠齒部精加工通常采用數(shù)控磨齒機(jī)磨削加工的方式，目前擁有磨齒機(jī)有兩種型式，分別為成型磨齒機(jī)和蝸桿砂輪磨齒機(jī)。
對(duì)于成型磨齒機(jī)來說，在裝夾零件之前應(yīng)檢查機(jī)床的前后頂尖有無磨損和兩頂尖之間的同軸度;零件對(duì)刀時(shí)盡量保持在中間位置，磨削過程中應(yīng)查看兩齒面的磨削情況，如出現(xiàn)一面磨削的多，一面磨削的少的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整零件磨削位置，以保證零件磨量均勻不偏心;合理設(shè)定磨削參數(shù)及砂輪修整參數(shù)，保持砂輪磨粒的銳利性;及時(shí)更換用完的砂輪，避免齒輪展開長(zhǎng)度不夠的現(xiàn)象產(chǎn)生;齒輪試磨后應(yīng)送計(jì)量室檢驗(yàn)Fa、Fβ、Fr、Fi"、fi"、Fw等項(xiàng)目。
對(duì)于蝸桿砂輪磨齒機(jī)來說，因其磨削方法與成型磨齒機(jī)磨削方法不同，它除了注意上述要求外，還要注意以下幾個(gè)方面：蝸桿砂輪磨屬于展成法磨削，同時(shí)有多個(gè)齒參與磨削，因此產(chǎn)生的磨削熱量較多，極易造成齒面燒傷及裂紋，在設(shè)定磨削參數(shù)時(shí)可以采取少單次進(jìn)給量和多行程的方式;蝸桿砂輪磨在對(duì)砂輪進(jìn)行修整時(shí)，砂輪兩側(cè)面和外圓是分兩步修整的，這樣的方式修出來的砂輪容易造成齒輪磨削齒根或磨削的展開長(zhǎng)度不夠，在后續(xù)的齒輪傳動(dòng)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，因此在修完砂輪開始零件磨削的過程中，應(yīng)多觀察齒部的磨削情況，及時(shí)做出調(diào)整;由于蝸桿磨齒機(jī)的砂輪修整器的結(jié)構(gòu)比較特殊，它修整砂輪的工具不是金剛筆，而是方形的塊狀，這種金剛塊極易磨損，應(yīng)經(jīng)常觀察金剛塊的磨損情況，及時(shí)更換金剛塊，以避免出現(xiàn)批量質(zhì)量事故。
對(duì)于磨削工裝磨齒芯軸來說，芯軸定位外圓與零件內(nèi)孔間隙通常為0.015以下，芯軸外圓與端面跳動(dòng)0.01以下，芯軸外圓表面光滑無痕跡;芯軸兩頂尖孔無磨損和異物;芯軸螺紋部分須經(jīng)螺紋磨床磨削，保證垂直度0.01以下，擰緊螺母與螺紋松配。
2 結(jié)語
在生產(chǎn)過程中要控制齒輪零件的加工質(zhì)量其實(shí)不難，按照本文所述要求去做，再加上認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，經(jīng)過大量的實(shí)際應(yīng)用后，已取得了顯著效果。根據(jù)整機(jī)試車分析報(bào)告，齒輪零件的加工質(zhì)量提高了可以減少變速箱因齒輪問題而產(chǎn)生的故障率，對(duì)于有效提高整機(jī)出廠率意義重大。