在滾切大直徑齒輪時其理論計算的長度將成倍地超過上述規(guī)定的長度，同時按其計算長度來設(shè)計制造滾刀將存在一系列的難題。如毛坯的鍛打，熱處理，磨削精度等都不易達到設(shè)計要求。為了減輕切入端第一個刀齒的切削負荷，在不增加滾刀長度的前提下，通過生產(chǎn)實踐，我們采用了“端剖面阿基米德螺旋不等高齒”的設(shè)計法，制造了新結(jié)構(gòu)參數(shù)的滾刀，即根據(jù)首次進給量，將其分解成若干等分，每等分相等，從切入端第一完整齒起向嚙合節(jié)點數(shù)若干點逐步升高。滾刀長度仍按國標(biāo)數(shù)值，該刀具切削負荷均勻，切削輕快，振動極小。
軟齒面齒輪加工示例
表8-5中列出23000KW燃氣輪發(fā)電機組增速箱中的R005、13、01、37大齒輪加工工藝。
表8-5 R005、13、01、37大齒輪加工工藝
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已知條件 |
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齒數(shù)z=83，螺旋角β=34°24′41.43″
旋向：如圖示，中心距a=560mm。
精度：4級GB10095-88。
熱處理：調(diào)質(zhì)200～240HBS
齒距累積公差：Fp=0.036mm
齒形公差ff=0.0095mm
基節(jié)極限偏差fpb±0.0055mm
接觸斑點：按高度≥60%
按高度≥90% |
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序號 |
工序 |
加工或檢驗內(nèi)容 |
設(shè)備 |
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1 |
鍛 |
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2 |
熱 |
鍛后正火 |
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3 |
粗車 |
按粗加工圖進行（粗加工圖省略） |
C61125 |
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4 |
熱 |
調(diào)質(zhì)：200～240HBS |
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5 |
檢 |
割取試料，進行化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗 |
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6 |
粗車、鏜 |
夾住外圓、粗鏜孔 |
C61100 |
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7 |
半精車 |
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C61125 |
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8 |
檢 |
超聲波探傷 |
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9 |
熱 |
去應(yīng)力 |
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10 |
精車、鏜 |
精鏜孔 |
C61100 |
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11 |
精車 |
按精車圖加工（精車簡圖省略） |
C6125 |
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12 |
磨 |
磨外圓至要求 |
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13 |
滾齒 |
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RFK-10S |
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14 |
計量 |
測量齒形誤差，螺旋線誤差、齒面波度誤差，公法線長度，齒距的相鄰誤差和累積誤差、齒面的表面精度、人字對中誤差等，并作記錄，其各項誤差按5級精度 |
齒形儀、齒向儀、齒距儀、波度儀、公法線卡尺 |
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15 |
剃齒 |
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RFW-10S |
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16 |
計量 |
測量項目同工序14，并增加齒面接觸精度檢查，各項允差應(yīng)符合圖樣要求 |
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17 |
鉗 |
齒部去毛、倒棱 |
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18 |
檢查 |
磁力探傷儀檢查，不允許有裂紋及非金屬夾雜物、檢查后去磁 |
磁力探傷儀 |
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19 |
動平衡 |
按技術(shù)條件做動平衡試驗 |
動平衡機 |
中硬齒面（300～350HBS）齒輪的加工
硬齒面剃齒精加工工藝是于80年代中期在國外發(fā)展起來的。它既有剃齒的效率，又具有磨齒才能達到的精度，因此，中硬齒面的工藝流程為滾齒—剃齒—珩齒。
中硬齒面齒輪加工的滾刀目前主要有鍍TiN滾刀和鈷高速鋼滾刀兩種。
鍍TiN滾刀成本較低，一般鍍層費為滾刀價格的1倍左右，在常規(guī)切削用量下，對于齒數(shù)多、齒寬大的中硬度齒輪，進行滾削加工，能得到很好的齒輪精度，精度可達7級，齒面的表面粗糙度值Ra≥3.2μm。
鈷高速鋼滾刀的價格較貴，約是普通高速鋼滾刀的5倍左右，由于它耐磨。壽命長，綜合性能好（尤其是高溫硬度）。琴滾切質(zhì)量又較好，使用AA級的鈷高速鋼滾刀能夠滾切出7級精度及Ra＜3.2μm的硬齒面齒輪，經(jīng)濟效益仍然顯著。
硬齒面齒輪的加工
滲氮齒輪的加工
滲氮齒輪的加工
滲氮齒輪的工藝路線如下：
鍛造—正火—粗車—調(diào)質(zhì)—半精車—去應(yīng)力—精車—超聲波探傷—鉗—精磨—滾齒—鉗工齒頂及齒端面倒棱—磨齒—齒面滲氮處理
對于精度在4～5級的高速齒輪，粗磨齒及齒面滲氮處理后再加一道精磨工序。齒面滲氮深度應(yīng)為：設(shè)計滲氮層深+單邊精磨余量。
齒輪的磨齒余量見表8-6。
表8-6 磨齒的加工余量（齒厚）
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模數(shù) |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
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余量 |
0.15 |
0.2 |
0.23 |
0.26 |
0.29 |
0.32 |
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模數(shù) |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
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余量 |
0.35 |
0.38 |
0.4 |
0.45 |
0.5 |
齒輪的滲氮比滲碳耐磨性好，而且變形小，但硬度層深度比滲碳小，處理時間長，成本高。因此，滲氮用于無強烈沖擊載荷的高速齒輪。也可用于耐磨性有特殊要求的齒輪。深層離子深氮在高速齒輪制造中的應(yīng)用，使齒輪的綜合強度提高的同時，加工精度無明顯下降，常用的7～6級（GB10095—88）齒輪滲氮后不必磨齒就可裝機使用，從而使一部分高精度齒輪找到了既經(jīng)濟又方便的強化技術(shù)。
滲碳淬火齒輪的加工
滲碳淬火齒輪的工藝路線如下：
鍛造—正火—粗車—超聲波探傷滾齒—滲碳—非滲碳部位去碳層—淬火—精車—精磨—超硬滾—磨齒—磁粉探傷。
對于模數(shù)大、尺寸大的齒輪，各企業(yè)根據(jù)自己的具體情況，可增加調(diào)質(zhì)等工序。
1.齒輪非滲碳部位無碳層厚度，滲碳前粗車時，非滲碳部位最小余量按表8-7選取，滲碳后車去非滲碳部位的滲碳層，再進行淬火。
表8-7 齒輪非滲碳部位最小余量
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滲碳層深 |
0.3～0.8 |
0.9～1.4 |
1.5～2.0 |
2.1`2.5 |
2.6～3.0 |
3.1～4.0 |
4.1～5.0 |
5.1～6.0 |
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單邊余量 |
1～1.8 |
2～2.5 |
2.6～3 |
3～3.5 |
3.5～4 |
4～5 |
5～6 |
6～7 |
2.滲碳淬火齒輪的磨齒余量，由于滲碳淬火會產(chǎn)生齒部變形，所以滲碳前粗切齒時，齒厚要留足夠的余量，以便精切齒時消除變形。齒部變形的大小取于滲碳層深度、齒部長度和模數(shù)，并與齒輪的材質(zhì)和滲碳淬火的工藝方法，各企業(yè)的技術(shù)水平等因素有關(guān)，滲碳淬火齒輪的磨齒余量見表8-8。
表8-8 滲碳淬火齒輪的磨齒余量
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模數(shù)mn |
mn≤3 |
＞3~7 |
＞7~10 |
＞10~15 |
mn＞15 |
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公法線放磨量 |
2×0.06mn |
2×0.05mn |
2×0.045mn |
2×0.04mn |
2×0.038mn |
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公差 |
0.05 |
滲碳淬火齒輪加工示例。
表8-9為滲碳淬火大齒輪的加工工藝。
表8-9 滲碳淬火大齒輪的加工工藝
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技術(shù)要求 |
材料：20Cr2Ni4
齒形：漸開線，齒數(shù)z=111 模數(shù)mn=6mm
螺旋角β=27°，螺旋方向見下圖
壓力角an=20°，齒頂高系數(shù)h*an=1mm
頂隙系數(shù)c*n=0.4，徑向變?yōu)橄禂?shù)x=0.406
中心距a=482.6mm，精度等級：5（-0.24 -0.25）GB10095-88 |
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齒距累積公差Fp=0.063mm
齒形公差ff=0.013mm
接觸斑點：沿齒高≥45%，沿齒長≥80%
公法線平均長度極限偏差，WEws Ewl=324.587-0.23 -0.48mm
跨齒數(shù)k=18
齒面滲碳淬火：層深2.2~2.7mm。硬度56~62HRC
動平衡：允許最大不平衡量770g·cm
人字對中線對中偏差±0.3mm |
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序號 |
工序 |
加工或檢驗內(nèi)容 |
設(shè)備 |
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鍛 |
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熱 |
鍛后正火 |
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1 |
車 |
粗加工至簡圖（粗加工圖略） |
CW61100 |
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2 |
檢 |
超聲波探傷
試樣做化學(xué)成分分析，力學(xué)性能試驗 |
超聲波探傷儀 |
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3 |
熱 |
調(diào)質(zhì)230~270HBS |
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4 |
車 |
按簡圖車外圓、內(nèi)孔及端面打印編號 |
C512A |
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5 |
檢 |
超聲波探傷 |
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6 |
滾齒 |
校正外圓跳動≤0.05mm。滾齒、公法線放磨量0.60~0.65mm |
Y31125E |
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7 |
熱 |
滲碳層深2.5~3.0mm |
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8 |
車 |
按簡圖車去滲碳層（簡圖略） |
C512 |
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9 |
鉗 |
劃鉆攻兩端面各4-M24×43均布螺孔，齒廓倒角R1.5 |
Z35 |
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10 |
熱 |
淬硬56~62HRC（螺孔保護） |
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11 |
車 |
校正兩端輪齒節(jié)圓跳動≤0.03mm。車去φ720mm臺階，車準(zhǔn)內(nèi)孔，倒角為8×20°，在另一端面光一刀作校調(diào)用
工作調(diào)面校內(nèi)孔，端面圓跳動≤0.02mm。車去φ720mm臺階，保持工件總厚400+0.2 +0.1mm，孔口倒角8×20°，端面打印原標(biāo)記 |
C512 |
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12 |
裝配 |
領(lǐng)出大齒輪軸、復(fù)測配合尺寸，修光配合處毛刺，將大齒輪按圖上技術(shù)要求加熱、熱套 |
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13 |
磨 |
夾住大齒輪軸φ345mm一端，另一端頂住、校正兩軸頸處圓跳動≤0.01mm。磨齒頂圓，在齒的兩端面擦一刀。磨出即可。寬度＞50mm（工藝要求） |
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14 |
磨齒 |
按圖樣要求磨齒 |
HSS-90S |
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15 |
檢 |
齒面進行磁力探傷，并退磁 |
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16 |
檢 |
按技術(shù)要求動平衡 |
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