王國芳

[摘 要]本文以高速線材軋機(jī)中最關(guān)鍵項(xiàng)目產(chǎn)品——軋機(jī)高精度齒輪花鍵軸實(shí)例為據(jù)，結(jié)合我公司實(shí)際，從零件材料至齒輪修形，闡述高精度齒輪花鍵軸的加工制造技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]齒輪軸 花鍵 滲碳淬火 PP齒形

中圖分類號(hào)：TG333.62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2016）13-0004-01

高速齒輪花鍵軸是控制軋機(jī)運(yùn)動(dòng)的核心零件。它的制造精度關(guān)系著最終線材的質(zhì)量狀態(tài)。通過不斷探索研究，經(jīng)過工藝改進(jìn)優(yōu)化，確定高速軋機(jī)齒輪花鍵軸制造技術(shù)如（圖1）。

1、零件的作用及制造關(guān)鍵

零件的作用是將齒輪箱內(nèi)動(dòng)力以n=880r/min由花鍵部分（固定配合）通過外花鍵套傳遞到軋機(jī)花鍵軸部分（松配合）進(jìn)入軋機(jī)內(nèi)。零件的加工關(guān)鍵是高精度齒輪加工、DIN5480標(biāo)準(zhǔn)花鍵加工。

2、零件的主要技術(shù)參數(shù)

2.1 齒輪參數(shù)

齒輪精度5級(jí)，mn=6，αn=20°，Z=44，β=12°，滲碳層1.25～1.6，齒面淬火HRC57～60，粗糙度Ramax≤0.014德馬克PP齒形，全鼓形修鼓量0.01+ 0.003

2.2 花鍵參數(shù)

花鍵基礎(chǔ)齒形按DIN5480制造。壓力角α0=30°，模數(shù)m=2.5，位移量xm=+1.125，齒數(shù)Z=34，齒厚公差屬于固定配合公差。

2.3 動(dòng)平衡要求

動(dòng)平衡要求等級(jí)Q6.3，不平衡量6.3mm/kg，最大轉(zhuǎn)速880r/min

3 材料及熱處理分析

零件材料為20Cr2Ni4，由淬透性曲線可知：零件860°C以下直接淬火（不滲碳），表面0～6mm，HRC約43～44。由于熱處理偏差，實(shí)測(cè)HRC為42～49。

對(duì)于一些重要表面，如齒部及花鍵部分，必須在滲碳淬火后加工成型方可達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求。而對(duì)于一些次要表面，如外螺紋等，考慮其加工經(jīng)濟(jì)性及我廠現(xiàn)有條件，應(yīng)盡可能在淬火前完成。

4 零件加工工藝規(guī)程

據(jù)以上零件參數(shù)和工藝分析，定出以下工藝流程：（1）粗車→（2）探傷→（3）正火→（4）半精車→（5）粗滾齒→（6）齒頂齒端面倒角→（7）滲碳→（8）半精車→（9）探傷→（10）劃線→（11）鉆孔→（12）鉗工→（13）淬火（包括花鍵表面中頻回火）→（14）探傷→（15）精車→（16）端面外磨→（17）銑花鍵→（18）硬質(zhì)合金刮齒（根據(jù)實(shí)際情況選擇）→（19）磨齒并修鼓→（20）檢查→（21）鉗工→（22）裝合套件→（23）動(dòng)平衡試驗(yàn)→（24）鉗工

5 花鍵及齒輪加工論述

5.1 花鍵加工

5.1.1 刀具選擇

根據(jù)DIN5480標(biāo)準(zhǔn)可知，該漸開線花鍵軸精度為DIN5480B1·14中7級(jí)，可采用DIN3968中A級(jí)滾銑刀加工。

刀具材料的選擇取決于被加工工件的加工特性。刀具的選用見表1。

由表1可知，當(dāng)工件HRC<45時(shí)采用涂層刀具比較好。

5.1.2 加工方案的確定

方案1：淬火后中頻表面600°C回火、保溫達(dá)HB260～280，采用普通滾銑刀加工。

方案2：控制花鍵軸外表面硬度HRC<45、采用涂層滾銑刀加工。

方案1熱處理易控制硬度，原設(shè)計(jì)只對(duì)齒輪表面有硬度要求，而花鍵軸與花鍵套為固定搭配，不相對(duì)滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。缺點(diǎn)：表面回火是在表面一定范圍內(nèi)進(jìn)行軟化處理，而且HB≥260，硬度低。所以方案1便于生產(chǎn)，較能保證原設(shè)計(jì)要求及使用性能。

方案2優(yōu)點(diǎn)在于只進(jìn)行一次性淬火處理，花鍵硬度較高，強(qiáng)度好，耐磨性好，使用壽命長。缺點(diǎn)：（1）由于熱處理偏差，實(shí)測(cè)硬度≤HRC45。（2）刀具采用涂層或鈷高速鋼，切削較困難等。方案2能夠很好保證原設(shè)計(jì)要求及使用性能

為了保證使用壽命，選用了方案2。

5.1.3 花鍵測(cè)量尺寸及公差

據(jù)DIN3960和DIN5480求得測(cè)量滾子直徑Dm=5、滾子測(cè)量尺寸Md=95.178-0.04 公法線長W=49.373-0.02

5.1.4 花鍵滾銑刀齒形設(shè)計(jì)

由已知可得花鍵實(shí)際分度圓d′=mZ+2·x·m=87.25

則：齒頂高h(yuǎn)a=0.45m，式中m模數(shù)、齒根高h(yuǎn)f=0.55m，全齒高h(yuǎn)=ha+hf=m

又根據(jù)DIN5480B1·16標(biāo)準(zhǔn)2·2·1齒條原始齒形，規(guī)定萬能滾銑刀的刀具齒頂高要大于軸的齒根高最小尺寸0.55m。

測(cè)得滾銑刀齒頂高h(yuǎn)Ad=0.55m≈1.38，齒根高h(yuǎn)f≥0.45m+0.2m，為了便于滾銑削，則加大0.6m取為hf≈2.22

軸向tt=tn/cosβ=πmn/cosλ，取λ=2°20′14″代入tt=7.861，則得滾銑刀軸向齒形見圖3

5.2 齒輪留磨滾刀設(shè)計(jì)及齒形修鼓

5.2.1 齒形修鼓

由ZE800S磨齒機(jī)進(jìn)行磨齒修鼓。零件要求0.01+0.003修鼓量。

齒輪修形目的是使齒輪的接觸斑點(diǎn)最佳化，實(shí)現(xiàn)在彈性變形下的高承載能力。齒形修鼓量0.01+0.003對(duì)于齒形變形作用不大，所以采用最小量修鼓，約0.015～0.02mm修鼓量，進(jìn)行修鼓。

5.2.2 留磨滾刀齒形設(shè)計(jì)

留磨滾刀除齒形參數(shù)按德馬克PP齒形設(shè)計(jì)外，其余按GB標(biāo)準(zhǔn)制作。

取λ=3°59′則按PP齒形得，軸向間距Pt=Pn/cosλ=18.895，齒頂高為Hkw=1.4mn；齒根高Hg=1.2mn；全齒高H=2.6mn，齒頂部分d=0.21+0.025 mn；hn=3.44；RC0=0.4mn，軸向齒形見（圖2）。

6 結(jié)論

（1）高精度齒輪（花鍵）軸的制造技術(shù)是可靠的，它能較好地達(dá)到原德馬克的設(shè)計(jì)性能要求。

（2）對(duì)不同新材料的齒輪加工要從材料性能分析入手，再制定加工方案。

（3）DIN5480花鍵（包括齒厚公差）能較好地滿足花鍵聯(lián)接性能。

（4）德馬克PP齒形滾銑刀是目前較好的留磨滾銑刀。

參考文獻(xiàn)

[1] 德國DIN5480B11，～B116，DIN3960，DIN3968標(biāo)準(zhǔn)等。