杨月

【摘  要】现如今随着我国拉动内需的启动，基础建设也将得到良好的发展，而工程机械需求和產量也都会不断的提高。因此我们应对齿轮轴材料的选用、热处理方式以及机械加工等进行有效的优化，从而提高齿轮轴的加工质量和加工效率，延长齿轮轴的使用寿命。

【关键词】工程机械;齿轮轴工艺分析;优化措施

引言

在工程机械当中，齿轮轴的主要作用是对回转零件起到支撑作用，从而使回转运动能够得以实现，并传递相应的转矩和动力，其主要具有传动效率高、结构紧凑以及使用寿命长等相关优点，在通用机械尤其是工程机械传动当中，是十分重要的一种零件。齿轮箱作为机械设备中的核心部件，其内部齿轮表面质量的好坏直接影响风机使用性能的优劣。光整加工技术作为提高表面质量的有效途径，是近些年抗疲劳制造的新型加工技术之一，将其应用于齿轮加工过程中，可以改善齿面的微点蚀，提升表面压应力和疲劳强度，提高耐磨性，并保证齿轮精度不受破坏。为了改善齿轮表面的完整性，提升零件性能，对光整技术在大型硬齿面齿轮加工中的应用进行研究。

1.齿轮轴加工工艺分析及优化

1.1材料的选用

以减速机为例，常用的齿轮轴主要采用的材料具体包括合金钢中的42CrMo、20CrMnMo、20Cr2Ni4、17CrNiMo6等。根据齿轮轴的不同用途和设计强度的不同，对其材料的选用以及热处理的工艺要求也会存在着一定的差异。20CrMnMo、20Cr2Ni4、17CrNiMo6等材料一般会采用调质后用磨前滚刀滚齿后采用渗碳淬火工艺然后磨齿成成品，最终齿部硬度可以达到50-62HRC。

1.2预备热处理及半精车

锻坯在锻打粗车干净黑皮以后，需要进行调质处理，调质处理就是指淬火加高温回火的双重热处理方法，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。调质时采用正火加调质的预处理工艺，加热到在880℃温度，然后保温2.5小时，以油冷方式冷却至室温。然后以650℃进行回火处理，保温5h，空冷至室温。预处理后硬度控制在160～200HBS，下道工序进行半精车加工，半精车尽量选取较小的切削深度和进给量，而切削速度则可以取高点。精车要求切削深度要小，走刀量也要小，半精车完毕后，不但工件的直径几何尺寸要合格，而且对表面的粗糙度要求也较高，而且也要合格。精车的加工精度可达IT8～IT6级，表面粗糙度Ra可达1.6～0.8μm。

2.加工设计方法，制定机械工艺设计路线

机械加工中的工艺路线设计。为了确保证能够达到加工零件的整体几何结构形状、尺寸测量精度、位置移动精度及各项机械技术性能要求，必须首先制定合理的机械工艺设计路线。由于机床生产工艺纲领为中小批量生产，所以需要采用大量通用大型机床零件配以用户专用的工、夹、量具，并充分考虑生产工序比较集中，以利于提高机床生产率和尽量减少通用机床零件数量，使机床生产成本大幅下降。双联齿轮轴机械加工分为两种方案。总的来说，第一种方案是先对z=33的自动齿形进行滚齿加工，然后再对z=19的手动齿形进行手动插齿加工，从而有效地保证了插齿机的加工能够平稳、均匀地继续进行。在第二种方案中，在滚齿和铣削z=33的双齿轮毛坯之后，z=19的双齿轮毛坯需要进一步滚齿和铣削。由于毛坯部分的齿轮是双传动齿轮，所以两个齿轮之间的间隔很小。如果滚铣z=19的双联齿轮毛坯需要专用加工设备，加工成本和滚齿操作难度会增加。另外，选择设计方案时还一定应仔细考虑生产工厂的具体条件等其他因素，如有设备，充分借用工、夹、量具等。同时，手柄、手轮、按钮的结构和布置位置应符合规定。启动按钮应安装在机柜中，或配有保护环，以防止意外接触。加工过程中安装在轴杆上的手轮、手柄在机器自动进给时会造成人身伤害，因此应安装自动脱离装置以保护人身健康。加工工艺厂的设计和调度部门根据工艺规程安排各零件的进料时间和数量，并调整设备负荷。各工作场所应根据工时定额等有节奏地进行生产。以便整个企业的各个部门、车间、工段和工作场所密切配合，确保机械加工工艺生产计划的均衡完成。

3.时域分析

正常齿轮运行时，信号时域图中的振幅较小，放大后波形具有周期性，没有产生冲击信号，齿轮箱的整体运行较为平稳;将断齿故障信号与正常齿轮信号进行对比，发现时域图中的振幅有明显的增大，而且产生了周期性冲击，0.4s内冲击信号出现了22次，换算后与小齿轮理论转频十分接近，表明齿轮发生断齿故障后对箱体产生了冲击，破坏了齿轮箱的平稳运行。为了对时域信号进行更为深入的研究，提取了时域特征量中的峰值、平均幅值、峰值因子、峭度因子和脉冲因子5种指标对信号进行评测。其中，峰值因子和脉冲因子均是用来检测信号中有无冲击的指标，峭度因子也用来反映信号的冲击特性。齿轮发生断齿故障后，振动信号的峰值和平均幅值均有明显的增大，峰值因子、脉冲因子和峭度因子均有一定的增大，表明产生了一定的冲击。上述结论与由时域图所得结论相符，进一步增强了本文所得的断齿故障特征的可信度。

4.光整加工原理

我国是在20世纪90年代才开展相关研究，现在已经普遍应用在航空航天领域。对于大型齿轮，光整加工在国内仍处于起步阶段，而在国外的应用已较为普遍，并且相关厂家的研究表明，光整技术有助于改善齿轮表面质量，对齿轮的传动性能和使用寿命有显著的提升作用;因此，对大型齿轮进行光整加工技术的研究显得十分必要。光整加工可以进行去除飞边毛刺、刀痕等工作，具有降低表面粗糙度，改善表面外观质量、应力状态，提高零件表面的耐磨性，消除零件表面上残留的各种缺陷等优点。

5.结语

综上，通过对齿轮轴的工艺进行分析，并根据对照产品装备图来分析了齿轮轴，对其性能、用途和具体的工作条件等进行了解，明确了该零件在产品当中的具体作用和主要位置。通过对齿轮轴以及各项技术条件进行制定的依据，从而发现技术的相关要求和关键技术，这样可以在对工艺进行优化的过程中更好地拟定工艺规程，从而提高齿轮轴的加工质量。具体来说，通过对齿轮轴加工材料的合理选择、科学合理的表面化学处理以及热处理，并优化切削加工工艺等对策，使其在具体的生产实践当中能够得到有效的应用，全面提高齿轮轴的加工质量和加工效率，延长齿轮轴的使用寿命。

参考文献

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