冶金機械齒輪加工工藝一般包括以下主要步驟:
毛坯制備
材料選擇:根據(jù)冶金機械齒輪的使用要求和性能特點,選擇合適的齒輪材料,如中碳鋼、中碳合金鋼等。常見的材料有45鋼、40Cr等。對于一些承受較大載荷的冶金機械齒輪,可能會選用20CrMnTi等滲碳鋼。
鍛造毛坯:采用鍛造工藝將鋼材坯料加工成齒輪毛坯。鍛造可以材料的內(nèi)部組織,使其更加致密均勻,提高齒輪的強度和韌性。同時,通過鍛造還能獲得接近齒輪終形狀的毛坯,減少后續(xù)加工余量。
齒坯加工
車削加工:在車床上對齒輪毛坯進行車削加工,主要包括加工齒輪的內(nèi)孔、外圓、端面等。保證內(nèi)孔和外圓的尺寸精度以及端面與軸線的垂直度,為后續(xù)的齒形加工提供準確的定位基準。一般內(nèi)孔的尺寸公差控制在IT7-IT8級,外圓和端面的粗糙度要求達到Ra1.6-Ra3.2μm。
銑削加工:對于一些帶有鍵槽或其他結(jié)構(gòu)的齒輪,需要在銑床上進行銑削加工。例如,加工鍵槽時,要保證鍵槽的寬度、深度以及與齒輪軸線的平行度等精度要求。
齒形加工
滾齒加工:滾齒是一種常用的齒形加工方法,利用滾刀與齒輪毛坯之間的相對運動來切削出齒形。滾齒加工效率高,適用于加工各種模數(shù)和齒數(shù)的圓柱齒輪??梢约庸ぶ饼X圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪等。加工精度一般可達到7-8級。
插齒加工:插齒也是一種常見的齒形加工方法,尤其適用于加工內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪以及一些結(jié)構(gòu)的齒輪。插齒加工的齒形精度較高,齒面粗糙度較好,一般可達到6-7級精度。
剃齒加工:對于精度要求較高的齒輪,在滾齒或插齒后,通常會采用剃齒加工來進一步提高齒形精度和降低齒面粗糙度。剃齒加工是一種齒輪精加工方法,它利用剃齒刀與齒輪之間的嚙合運動,對齒面進行微量切削,能齒輪的齒形誤差和齒向誤差,使齒面粗糙度達到Ra0.8-Ra1.6μm。
磨齒加工:對于精度要求很高的齒輪,如6級精度以上的齒輪,磨齒是常用的加工方法。磨齒可以修正齒輪在熱處理過程中產(chǎn)生的變形,提高齒形精度和齒面質(zhì)量。磨齒加工后的齒輪精度可達到4-6級,齒面粗糙度可達Ra0.2-Ra0.8μm。
熱處理
淬火:根據(jù)齒輪的材料和使用要求,選擇合適的淬火工藝,如整體淬火、表面淬火等。整體淬火能提高齒輪的整體強度和硬度,但容易產(chǎn)生較大的變形;表面淬火則可以在保證齒輪表面硬度和性的同時,減小變形量。例如,對于45鋼齒輪,常采用中頻感應(yīng)表面淬火,使齒面硬度達到HRC50-HRC55。
回火:淬火后的齒輪需要進行回火處理,以淬火應(yīng)力,提高齒輪的韌性和穩(wěn)定性?;鼗饻囟雀鶕?jù)齒輪的材料和性能要求而定,一般在150-650℃之間。低溫回火(150-250℃)適用于要求高硬度和高性的齒輪;中溫回火(350-500℃)可獲得較高的彈性和韌性;高溫回火(500-650℃)能使齒輪具有良好的綜合力學性能。
表面處理
氮化處理:氮化是一種常用的表面處理方法,能在齒輪表面形成一層硬度高、性好、性強的氮化層。氮化處理可以提高齒輪的表面硬度、性和抗咬合性能,同時減小摩擦系數(shù)。例如,經(jīng)過氣體氮化處理后,齒輪表面硬度可達到HV900-HV1200,氮化層深度一般在0.3-0.8mm之間。
鍍硬鉻處理:鍍硬鉻可以提高齒輪表面的硬度和光潔度,增強性和耐腐蝕性。鍍硬鉻層厚度一般在0.02-0.05mm之間,硬度可達到HRC55-HRC62。鍍硬鉻處理后的齒輪表面光亮,能降低摩擦系數(shù),提高傳動效率。
精加工及檢驗
珩齒加工:珩齒是一種齒輪的光整加工方法,主要用于降低齒面粗糙度和進一步提高齒形精度。珩齒加工類似于剃齒,但珩磨輪的磨粒粒度更細,切削速度較低,加工過程中主要是對齒面進行輕微的研磨和拋光,使齒面粗糙度達到Ra0.2-Ra0.4μm。
齒輪檢驗:加工完成后,需要對齒輪進行全面的檢驗,包括齒形精度、齒向精度、齒距精度、齒輪的跳動公差等參數(shù)的檢測。常用的檢測儀器有齒輪測量中心、齒形齒向測量儀、測齒儀等。同時,還要對齒輪的表面硬度、滲層深度、氮化層深度等進行檢測,確保齒輪的各項性能指標符合設(shè)計要求。
裝配和涂裝
裝配:將加工好的齒輪與其他零部件進行裝配,形成完整的齒輪傳動裝置。裝配過程中,要注意保證齒輪的安裝精度,如齒輪與軸的配合精度、齒輪之間的嚙合間隙等。
涂裝:為了防止齒輪生銹和腐蝕,提高其外觀質(zhì)量,通常會對齒輪進行涂裝處理。一般采用噴涂防銹漆或其他防腐涂層的方法,涂層厚度根據(jù)使用環(huán)境和要求而定,一般在50-150μm之間。