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齿轮加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮,整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。
1、毛坯原材化
毛坯是生产的基础,也是整个工艺设计的出发点。为了获得高性能的产品、减小热处理变形,我们要控制毛坯的金相组织等各项指标。目前普遍采用锻造毛坯,锻造后进行正火或等温正火等预热处理方法。在欧洲考察期间,我们注意到欧洲的齿轮生产厂家,包括知名厂家,很少用锻件毛坯,从齿轮轴、花键轴到盘形齿轮,甚至300mm以上直径的弧齿锥齿轮大多都采用圆钢下料。有的甚至不经下料,直接用几米长的圆钢在车床上完成齿坯加工后再截断。毛坯原材化可以降低成本和缩短生产周期。毛坯不经锻造,可以节约的成本包括锻打费、预热处理费、材料加热氧化损耗费、运输费等。直接采用原材料代替锻造毛坯,一般可节约毛坯费用20%以上,生产周期可以缩短10天左右。对于高精度的齿轮,毛坯原材化的前提是高品质的原材料和完备的热后加工手段。
2、齿面精加工热后化
齿面精加工采用的工艺方法主要有剃齿、磨齿、珩齿、刮齿。除剃齿外,其他3种工艺方法都是在热后加工。但是剃齿调整方便、加工效率高,投资少,成本低,因此应用最广,是最主要的齿面精加工方法。但是剃齿不能进行硬态加工,为了消除热处理变形的影响,剃齿一般要比产品精度高半级到一级。目前,剃齿虽然仍是非常重要的齿形精加工方法,但是越来越多地为磨齿、刮齿所代替。磨齿主要采用蜗杆砂轮磨和成形磨,刮齿是在热后再次对齿轮进行滚齿加工,热后加工成的齿轮精度即是零件的最终精度,不用担心热处理变形问题。这样可以减少为防止热处理变形而提高原材料(毛坯)的成分、金相组织等的技术要求,降低毛坯成本和加工成本。
3、再制造技术
齿轮加工机床设计开发过程中,应从全生命周期角度出发,充分考虑机床资源的循环重用,采用可拆卸回收性设计以及模块化设计等方法,便于机床报废后进行再制造及技术提升。齿轮加工机床具有较高的回收利用价值,可重用部件资源回收利用率较高,而且再制造成本较低,如再制造滚齿机成本仅为同种技术水平的新滚齿机的50~60%。通过再制造,机床大量零部件得以重用,避免制造这些零部件的过程(铸造、焊接、切削加工和热处理等)中的环境污染及资源、能源消耗,也避免了对这些零部件进行回收处理过程的资源消耗与环境污染。
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