趙燕 曹媛媛

（山西航天清華裝備有限責(zé)任公司 山西 長(zhǎng)治 046012）

對(duì)機(jī)械齒輪軸加工工藝的研究由來已久，最開始國(guó)外采取機(jī)械加工方法，力圖融入人為操控完成齒輪的軸加工，而國(guó)內(nèi)完全是依靠國(guó)外先進(jìn)的機(jī)械齒輪軸機(jī)床開展機(jī)械齒輪軸加工，成本高。在科學(xué)技術(shù)的不斷推進(jìn)下，國(guó)外的機(jī)械齒輪軸加工已經(jīng)完成自動(dòng)化加工，而國(guó)內(nèi)的研究依然停留在最初的階段。隨著機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代，對(duì)齒輪的性能、強(qiáng)度也提出了一定的要求，所以探討軸加工工藝優(yōu)化與研究與發(fā)展趨勢(shì)有其必要性。

1 機(jī)械齒輪軸加工工藝與優(yōu)化研究

1.1 軸加工材料的選取和鍛造

齒輪構(gòu)成包含齒輪、環(huán)槽、花鍵、軸肩等，齒輪加工并非單一部件的單一運(yùn)動(dòng)，只有達(dá)到和其他部件的有效配合，才能完成，所以齒輪加工過程具有精準(zhǔn)度高、難度大的特征。只有對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，優(yōu)選材料，才能確保齒輪軸加工工作的順利完成。在齒輪加工中，材料是否合適是保證齒輪軸加工完成的根本，一般情況下采取的齒輪軸為合金鋼、碳素結(jié)構(gòu)中的45鋼。但由于軸齒輪具有強(qiáng)度高、齒輪大小不一等現(xiàn)實(shí)情況，所以為了降低材料消耗可以優(yōu)選鍛件毛坯。在完成原材料選取之后，要開展軸齒輪部件的鍛造工作，一般情況下采取正火的方式，將原料放進(jìn)HR爐內(nèi)，保證爐內(nèi)溫度在1200攝氏度左右，而且在鍛造期間必須嚴(yán)格把握溫度與時(shí)間，另外還要考慮RH爐的其他技術(shù)參數(shù)，如此才能完成鍛造工作。在完成鍛造后要及時(shí)將原材料放入冷水池，以達(dá)到去除齒輪軸原料鍛造應(yīng)力的目的。

1.2 機(jī)械齒輪軸的車削加工

基于機(jī)械設(shè)備對(duì)齒輪軸強(qiáng)度有很高的要求，所以要根據(jù)齒輪軸大小、直徑等選擇合適的鍛件毛坯，以降低原料損耗。一般情況，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為5000rpm,主軸功率為12kw,主軸極限轉(zhuǎn)角為125°?；谏鲜鰠?shù)標(biāo)準(zhǔn)開展對(duì)齒輪軸的粗加工，在實(shí)際加工過程中要基于機(jī)械設(shè)備要求，采取不同的齒輪加工等級(jí)，一般分為5-9級(jí)。根據(jù)齒輪加工精準(zhǔn)度的要求，一般含碳低的碳素結(jié)構(gòu)、合金鋼是最佳的材料，在實(shí)際加工中可以采取正火的方式，以規(guī)避因硬度低出現(xiàn)黏刀的現(xiàn)象。

1.3 機(jī)械齒輪軸齒輪加工和滲碳淬火

齒輪軸齒部是漸開線齒輪，一般采取滾齒方式開展加工工作，為了確保工作質(zhì)量，可以考慮數(shù)控滾齒的方法。在齒輪加工過程中，要根據(jù)精準(zhǔn)度的要求，選擇合適的加工工藝，如若對(duì)精準(zhǔn)度要求低，則可以選用剃齒工藝完成加工；如若對(duì)精準(zhǔn)度提出了一定的要求，為了保證齒輪等級(jí)，可以采取熱處理磨齒工藝。同時(shí)，還要根據(jù)機(jī)械軸齒輪加工圖紙完成齒面的處理工作，將齒輪軸外表打磨圓滑，按照?qǐng)D紙要求加工齒輪軸各個(gè)部位的尺寸。最后檢查表面是否存有裂紋，以完成最終的檢驗(yàn)。在利用機(jī)床開展齒輪加工之后，還要從齒輪實(shí)際硬度考慮，對(duì)表面開展淬火或滲碳工藝處理，以保證齒輪軸表面的硬度、韌性等性能符合實(shí)際要求。

1.4 機(jī)械齒輪軸的磨削加工和檢驗(yàn)

在完成齒輪軸表面、齒部熱處理工藝后，也要進(jìn)行處理。首先研磨齒輪兩端中心孔，降低熱處理的影響、恢復(fù)中心孔的精準(zhǔn)度；然后采取校直方法處理齒輪軸，緩解熱處理過程中對(duì)齒輪軸造成的彎曲；最后的一項(xiàng)工作是磨齒，消除熱處理工藝中對(duì)齒形的影響，以提升精準(zhǔn)度，最終檢驗(yàn)無誤入庫(kù)。

2 機(jī)械齒輪軸加工工藝優(yōu)化研究

雖然傳統(tǒng)工藝可以滿足機(jī)械齒輪軸的常規(guī)需要，但到了實(shí)際工作中，卻會(huì)因加工而成的機(jī)械齒輪軸硬度、韌性低縮短齒輪的使用周期。根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)化機(jī)械齒輪軸加工工藝，可以從加工材料、設(shè)備以及參數(shù)三大方面優(yōu)化：一，材料的優(yōu)化。傳統(tǒng)工藝為了節(jié)約升本，采取低廉、不符合要求的鋼材。如今在保持成本不變的情況下，可以選擇滲碳鋼材料，因?yàn)闈B碳鋼具有淬透性、加工性等特征，最大強(qiáng)度可以達(dá)到1080MPa,硬度可以達(dá)到250HB,而且含碳量極低。二，加工設(shè)備和參數(shù)的優(yōu)化。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備以臥式機(jī)床為主，但臥式機(jī)床必須借助人力才能完成工作，而且故障率很高。如今采取GBJK-610的立式數(shù)控機(jī)床，它可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能加工，而且具有質(zhì)量輕、體積小、安全系數(shù)高的優(yōu)勢(shì)。GBJK-610的立式數(shù)控機(jī)床分為A、B、C、D、E5個(gè)NC軸，而且加工中可以實(shí)現(xiàn)五軸的一同工作，為了提升機(jī)床加工的精準(zhǔn)度，可以將控制參數(shù)定位0.001mm，以完成齒輪軸加工工藝的優(yōu)化。

3 機(jī)械齒輪加工工藝發(fā)展趨勢(shì)

基于當(dāng)前機(jī)械齒輪加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，為了推動(dòng)機(jī)械部件行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，在加工控制方面，機(jī)械齒輪加工技術(shù)要朝著數(shù)字化、自動(dòng)化方向發(fā)展，并巧用現(xiàn)代化技術(shù)大力研究遠(yuǎn)程控制技術(shù)，如此可以降低機(jī)械齒輪軸加工成本，提升加工質(zhì)量和效率。在不久的將來，機(jī)械齒輪加工技術(shù)會(huì)呈現(xiàn)出多樣化、便捷性的特點(diǎn)，而且可以利用傳感技術(shù)對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行采集，以為后期維修提供有效的依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章結(jié)合自身工作實(shí)踐、相關(guān)資料，對(duì)機(jī)械齒輪軸加工工藝與優(yōu)化、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深入研究，不僅可以提升齒輪加工精準(zhǔn)度、加工效率，同樣對(duì)加工工藝的大范圍推廣也有著積極意義。