高精齒輪制造需要先進技術工藝

在齒輪行業(yè)高精度制造升級的趨勢下以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大背景下，“高精齒輪制造技術發(fā)展研討會” 在寶雞召開。近二百余位與會嘉賓共同探討了齒輪加工中的齒輪修形設計加工、切削過程的穩(wěn)定性、熱效應的控制等相關議題，與會專家就高精齒輪制造帶來的新挑戰(zhàn)作了精彩的技術報告。

高精齒輪制造需要新設計新工藝

高精齒輪制造必須設計合理的修形，以控制噪音。西安交通大學教授、秦川機床工具集團股份公司技術總顧問毛世民在談及齒輪修形方面歸納了3個主要原因：

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

2、高速齒輪傳動系統(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、離心力導致的壓力角變化；

3、制造裝配精度。此外毛世民教授通過例舉齒輪在實際應用中各種失效形式及電動車減速器齒輪修行的實例，形象的闡述了齒輪修行在齒輪設計中參數(shù)的優(yōu)選、合理的傳動布局、齒頂?shù)菇呛妄X端倒棱的規(guī)范設計等。

 “齒輪的關鍵技術是涉及設計、制造、熱處理、原材料等方方面面的一個系統(tǒng)工程。需要設計、工藝等多部門的緊密配合，根據(jù)實際需求制定合適的流程、標準。”法士特集團公司副總工程師孫峰說。孫峰分享了法士特變速箱齒輪在設計中的一些特殊細節(jié)，如采用非標的小壓力角、小模數(shù)、大齒頂高的細高齒設計法可以實現(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計，不僅有利于抑制滲碳淬火的裂紋擴展，更提高齒輪的抗彎強度；法士特特定的‘齒形K修行’設計，可有效增強抗點蝕能力，降低嚙合沖擊。在齒輪的加工工藝方面，孫峰與參會代表一同分享了法士特集團現(xiàn)采用的先進加工工藝方法如：高速干式切削、精密磨削、強力滾插、強力珩齒以及法士特正在研究的平衡剃齒加工技術等。

航空領域的齒輪零件由于其高可靠性、長壽命的特點，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。中國航發(fā)西安動力控制科技有限公司研究員級高級工程師杜改梅以航空發(fā)動機中油泵齒輪為例，介紹了超硬齒面齒輪的加工制造的工藝。近年來隨著國產(chǎn)航空發(fā)動機的發(fā)展，設計對油泵齒輪提出了更高、更嚴格的要求，以及新材料的應用，與之相適應的加工工藝需要及時開發(fā)與驗證。同時對刀具、夾具、設備等要求相應提高，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

先進技術提升齒輪表面處理

齒輪設計按照ISO標準，其主要指標便是彎曲疲勞強度。西安交通大學何家文教授以滲碳齒輪為對象對ISO標準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，指出彎曲疲勞各因素的分析對改進工藝及失效分析更具有現(xiàn)實性，采用噴丸技術對齒輪齒面進行處理，其殘余壓應力及均勻化的正面作用，可使齒輪增強抗彎曲疲勞的實際抗力。對于齒輪齒面噴丸強化處理，昌宇應力技術（上海）有限公司白濤博士補充到噴丸和接觸疲勞有相同的硬化機理，握“度”是成為利弊的關鍵。強化伴隨損傷：噴丸強度高，殘余壓應力高，損傷大。低強度噴丸也難避免微裂紋，故要限制殘余壓應力上限。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化的負作用。

齒輪等金屬零件銹蝕容易直接導致齒輪零件報廢，造成不可挽回的損失。采取一定的除銹處理，可以挽回損失。如何對銹蝕的齒輪零件進行快速批量的除銹處理，又不破壞零件加工尺寸及其力學性能？這是許多廠家急于解決的問題。為此，上海斯瑞文特種油品科技有限公司銷售總監(jiān)陳安特意介紹了XA130中性除銹劑及配套的除銹技術。“XA130中性除銹劑與斯瑞文自主設計的超聲波除銹設備結(jié)合，能夠?qū)X輪等金屬零件除銹、清洗和防銹實現(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，僅對一些金屬氧化物具有極強的吸附、溶解能力；具有很高的安全性，對人體、金屬零部件均無不良影響。”陳安的介紹引起不少與會者的興趣。

何家文

白濤

陳安

高效裝備助力高精齒輪加工

隨著國內(nèi)齒輪制造的升級，對夾具的要求越來越高，新型齒輪夾具也在不斷的應用在生產(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)中針對工件定制的具有有柔性化、模塊化成組夾具，以此來降低企業(yè)生產(chǎn)成本；并且其公司專利產(chǎn)品硫化橡膠漲套實現(xiàn)進口夾具國產(chǎn)化。

低成本是一個企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭優(yōu)勢，所以，在保證質(zhì)量的前提下，低成本是每個企業(yè)都在追求的目標。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，來自伊斯卡刀具公司的周浩磊經(jīng)理介紹了伊斯卡通過大量的實驗研究和數(shù)據(jù)分析，采取通過改進切削刀具的構(gòu)架來降低單件成本。伊斯卡設計的立裝夾持可轉(zhuǎn)位銑刀片實現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟、更高生產(chǎn)率的齒輪銑削加工。其可轉(zhuǎn)位銑刀片多個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

高精齒輪對齒面質(zhì)量提出更高要求

高精齒輪傳動的發(fā)展趨勢是輕量化、低噪聲、更高傳遞功率的效率。這種情況下就需要對齒輪熱處理要有嚴格的變形控制措施，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效變形現(xiàn)象（這對高精度保存較久再服役的齒輪很重要）”重慶義揚機電設備有限公司失效分析專家李志義談到，“自然失效變形現(xiàn)象主要原因如下：

1、自然失效過程中氫的逸出，應力的松弛；

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

3、自然失效過程中應力的松弛擇放，有可能引起非常少量的殘余奧氏體相變。解決方法：對校正、磨削、線切割等加工應即時去應力回火；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。