高精齒輪制造需要先進(jìn)技術(shù)工藝

在齒輪行業(yè)高精度制造升級(jí)的趨勢(shì)下以及新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大背景下，“高精齒輪制造技術(shù)發(fā)展研討會(huì)” 在寶雞召開(kāi)。近二百余位與會(huì)嘉賓共同探討了齒輪加工中的齒輪修形設(shè)計(jì)加工、切削過(guò)程的穩(wěn)定性、熱效應(yīng)的控制等相關(guān)議題，與會(huì)專(zhuān)家就高精齒輪制造帶來(lái)的新挑戰(zhàn)作了精彩的技術(shù)報(bào)告。

高精齒輪制造需要新設(shè)計(jì)新工藝

高精齒輪制造必須設(shè)計(jì)合理的修形，以控制噪音。西安交通大學(xué)教授、秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司技術(shù)總顧問(wèn)毛世民在談及齒輪修形方面歸納了3個(gè)主要原因：

1、傳動(dòng)系統(tǒng)以及齒輪本身在工作載荷作用下的彈性變形，如齒輪支承變形導(dǎo)致的錯(cuò)位、齒變形、嚙合剛度無(wú)規(guī)律變化；

2、高速齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)熱變形及離心力引起的變形，如齒寬方向的溫度分布不均、離心力導(dǎo)致的壓力角變化；

3、制造裝配精度。此外毛世民教授通過(guò)例舉齒輪在實(shí)際應(yīng)用中各種失效形式及電動(dòng)車(chē)減速器齒輪修行的實(shí)例，形象的闡述了齒輪修行在齒輪設(shè)計(jì)中參數(shù)的優(yōu)選、合理的傳動(dòng)布局、齒頂?shù)菇呛妄X端倒棱的規(guī)范設(shè)計(jì)等。

 “齒輪的關(guān)鍵技術(shù)是涉及設(shè)計(jì)、制造、熱處理、原材料等方方面面的一個(gè)系統(tǒng)工程。需要設(shè)計(jì)、工藝等多部門(mén)的緊密配合，根據(jù)實(shí)際需求制定合適的流程、標(biāo)準(zhǔn)。”法士特集團(tuán)公司副總工程師孫峰說(shuō)。孫峰分享了法士特變速箱齒輪在設(shè)計(jì)中的一些特殊細(xì)節(jié)，如采用非標(biāo)的小壓力角、小模數(shù)、大齒頂高的細(xì)高齒設(shè)計(jì)法可以實(shí)現(xiàn)三齒、兩齒交替嚙合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單齒、雙齒交替嚙合；采用曲率半徑更大的單圓弧齒根設(shè)計(jì)，不僅有利于抑制滲碳淬火的裂紋擴(kuò)展，更提高齒輪的抗彎強(qiáng)度；法士特特定的‘齒形K修行’設(shè)計(jì)，可有效增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力，降低嚙合沖擊。在齒輪的加工工藝方面，孫峰與參會(huì)代表一同分享了法士特集團(tuán)現(xiàn)采用的先進(jìn)加工工藝方法如：高速干式切削、精密磨削、強(qiáng)力滾插、強(qiáng)力珩齒以及法士特正在研究的平衡剃齒加工技術(shù)等。

航空領(lǐng)域的齒輪零件由于其高可靠性、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，精度要求之高，使其在生產(chǎn)制造中必須以質(zhì)量第一，效率成本次之。中國(guó)航發(fā)西安動(dòng)力控制科技有限公司研究員級(jí)高級(jí)工程師杜改梅以航空發(fā)動(dòng)機(jī)中油泵齒輪為例，介紹了超硬齒面齒輪的加工制造的工藝。近年來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，設(shè)計(jì)對(duì)油泵齒輪提出了更高、更嚴(yán)格的要求，以及新材料的應(yīng)用，與之相適應(yīng)的加工工藝需要及時(shí)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證。同時(shí)對(duì)刀具、夾具、設(shè)備等要求相應(yīng)提高，所以不論是齒輪制造企業(yè)還是齒輪制造裝備提供商，可謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

毛世民教授

孫峰副總工程師

杜改梅高工

先進(jìn)技術(shù)提升齒輪表面處理

齒輪設(shè)計(jì)按照ISO標(biāo)準(zhǔn)，其主要指標(biāo)便是彎曲疲勞強(qiáng)度。西安交通大學(xué)何家文教授以滲碳齒輪為對(duì)象對(duì)ISO標(biāo)準(zhǔn)中彎曲疲勞因素分為明確的量化規(guī)定、定性或半定量的提示等4類(lèi)，指出彎曲疲勞各因素的分析對(duì)改進(jìn)工藝及失效分析更具有現(xiàn)實(shí)性，采用噴丸技術(shù)對(duì)齒輪齒面進(jìn)行處理，其殘余壓應(yīng)力及均勻化的正面作用，可使齒輪增強(qiáng)抗彎曲疲勞的實(shí)際抗力。對(duì)于齒輪齒面噴丸強(qiáng)化處理，昌宇應(yīng)力技術(shù)（上海）有限公司白濤博士補(bǔ)充到噴丸和接觸疲勞有相同的硬化機(jī)理，握“度”是成為利弊的關(guān)鍵。強(qiáng)化伴隨損傷：噴丸強(qiáng)度高，殘余壓應(yīng)力高，損傷大。低強(qiáng)度噴丸也難避免微裂紋，故要限制殘余壓應(yīng)力上限。消除、抑制黑色組織的影響、減少前期加工表面的分散性可控制噴丸強(qiáng)化的負(fù)作用。

齒輪等金屬零件銹蝕容易直接導(dǎo)致齒輪零件報(bào)廢，造成不可挽回的損失。采取一定的除銹處理，可以挽回?fù)p失。如何對(duì)銹蝕的齒輪零件進(jìn)行快速批量的除銹處理，又不破壞零件加工尺寸及其力學(xué)性能？這是許多廠家急于解決的問(wèn)題。為此，上海斯瑞文特種油品科技有限公司銷(xiāo)售總監(jiān)陳安特意介紹了XA130中性除銹劑及配套的除銹技術(shù)。“XA130中性除銹劑與斯瑞文自主設(shè)計(jì)的超聲波除銹設(shè)備結(jié)合，能夠?qū)X輪等金屬零件除銹、清洗和防銹實(shí)現(xiàn)批量一體化作業(yè)。一般工況下2-5分鐘即可完成。XA130中性除銹劑具有優(yōu)異的滲透性，僅對(duì)一些金屬氧化物具有極強(qiáng)的吸附、溶解能力；具有很高的安全性，對(duì)人體、金屬零部件均無(wú)不良影響。”陳安的介紹引起不少與會(huì)者的興趣。

何家文

白濤

陳安

高效裝備助力高精齒輪加工

隨著國(guó)內(nèi)齒輪制造的升級(jí)，對(duì)夾具的要求越來(lái)越高，新型齒輪夾具也在不斷的應(yīng)用在生產(chǎn)制造中。西安東龍精密工具有限公司王春林總經(jīng)理介紹到，東龍公司產(chǎn)品可滿足自動(dòng)化生產(chǎn)中夾具的快速換產(chǎn)；0.003μm的夾持精度可保證被加工齒輪的高精度；在小批量、多品種生產(chǎn)企業(yè)中針對(duì)工件定制的具有有柔性化、模塊化成組夾具，以此來(lái)降低企業(yè)生產(chǎn)成本；并且其公司專(zhuān)利產(chǎn)品硫化橡膠漲套實(shí)現(xiàn)進(jìn)口夾具國(guó)產(chǎn)化。

低成本是一個(gè)企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，所以，在保證質(zhì)量的前提下，低成本是每個(gè)企業(yè)都在追求的目標(biāo)。在全球切削刀具制造商一直都在努力尋求降低成本的有效方法，來(lái)自伊斯卡刀具公司的周浩磊經(jīng)理介紹了伊斯卡通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析，采取通過(guò)改進(jìn)切削刀具的構(gòu)架來(lái)降低單件成本。伊斯卡設(shè)計(jì)的立裝夾持可轉(zhuǎn)位銑刀片實(shí)現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟(jì)、更高生產(chǎn)率的齒輪銑削加工。其可轉(zhuǎn)位銑刀片多個(gè)切削刃有效利用可大大降低單件加工成本。

王春林

周浩磊

李志義

高精齒輪對(duì)齒面質(zhì)量提出更高要求

高精齒輪傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)是輕量化、低噪聲、更高傳遞功率的效率。這種情況下就需要對(duì)齒輪熱處理要有嚴(yán)格的變形控制措施，磨削等冷加工更需要采取必要的手段控制其變形。

“齒輪滲碳淬火件的自然時(shí)效變形現(xiàn)象（這對(duì)高精度保存較久再服役的齒輪很重要）”重慶義揚(yáng)機(jī)電設(shè)備有限公司失效分析專(zhuān)家李志義談到，“自然失效變形現(xiàn)象主要原因如下：

1、自然失效過(guò)程中氫的逸出，應(yīng)力的松弛；

2、齒輪磨削或者線切割引起的應(yīng)力誘導(dǎo)殘余奧氏體相變]，以及去應(yīng)力回火不足，而引起延遲應(yīng)力松弛；

3、自然失效過(guò)程中應(yīng)力的松弛擇放，有可能引起非常少量的殘余奧氏體相變。解決方法：對(duì)校正、磨削、線切割等加工應(yīng)即時(shí)去應(yīng)力回火；采用制造量具的措施增加深冷處理。深冷處理后也需即時(shí)回火，一般講殘余奧氏體量控制在3%左右為宜。”81歲高齡的他與大家分享了多年失效分析工作的經(jīng)驗(yàn)。