空芯軸齒輪加工變形與防治措施的工藝研究

李玲

摘 要：由于雙分流減速器的空芯齒輪軸與其齒圈熱處理間存在形變的作用情況，從而降低了減速器的工作質量。針對此類問題，本文針對減速器核心部件——空心軸齒輪展開工藝改進的研究，通過對其結構的分析，有效達到控制形變量的作用目的，以此為相關技術人員提供參考性建議。

關鍵詞：空芯軸齒輪；加工變形；防治措施；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.058

0 前言

由重工機械公司產出的水泥磨配套設施——中心驅動雙分流減速器，由于在熱處理作用下，減速器空心輪軸與齒輪圈間存在變形的現象，進而會影響到整個機體的工作質量。本文通過從空芯軸齒輪工藝入手，采取放大預留收縮余量的方法，進而防止變形余量等問題的發生。

1 基礎加工工藝帶來的變形問題

1.1 空芯齒輪軸的構造

空芯軸齒輪的基本工藝沿用實芯滲碳淬火工藝流程：粗車→探傷→正火→半精車→滲碳→淬火→噴丸→滾輪→磨輪→鉆孔。

1.2 空芯齒輪軸在實芯下的滲碳淬火變形規律

對在實芯情況下生產出來的齒輪軸的滲碳淬火變形情況進行統計和測量，不難發現，其輪軸的變形、齒輪頂部的圓形直徑以及整個齒輪的寬度具有密切的關系，并且這樣的關系是相互關聯的。根據測量和分析，這樣的變形一般分為兩種情況。第一種變形情況表現：空心齒輪頂圓的直徑明顯縮小，但在同軸上的作用力使其軸上有明顯的脹縮現象，具體表現為齒輪兩端外徑微膨脹，中間段落呈收縮態，齒輪寬度增大，腰凹現象明顯。第二種變形情況則是齒輪螺旋角度、模數的驟增，導致其滲碳層位加深，使得其變形量也隨之增大。

2 空芯齒輪在加工過程中變形數據的統計及分析

在輪軸在實際生產過程中，對空芯齒輪淬火前后法線尺寸、齒輪軸向進行測量，其數據的變化情況如表1、2所示。

通過表1、2的數據變化可以看出，在滲碳工藝前后其法線尺寸增減不一，且其形變量變化也不大；在淬火工序前后，其法線尺寸有明顯的減小，且中部法線尺寸的減少量比兩側的法線尺寸的減少量更大；在淬火前后的齒輪軸向也發生了偏差，且基本上以螺旋角度增大的趨勢進行改變。

再對齒輪軸在淬火前后的各部位冷卻速度、組織強度及硬度進行比較和分析，可以發現在齒輪的上、中、下三個部位的熱量冷卻速率存在差異，齒輪表面、過渡區域以及中心區域的冷卻速率各不相同，并且其在組織變化上呈現出不等時的作用效應，上述所說的這些因素都是造成齒輪變形的主要原因。

從上述表中的數據可以得知，在實芯狀態下進行空芯齒輪的加工，會導致其法線尺寸的縮小，并引起其齒向的偏差，會對后期的磨削工作帶來不便，也會直接造成磨削后尺寸不均勻現象的發生，同時也會造成齒輪兩側質地薄弱，中間厚度分布不均的狀況，在后期使用的過程中，會容易在接觸交流電荷時引起齒輪圈的點蝕和脫落，大大降低其咬合度，同時也降低了其承載負荷和使用壽命。

3 空芯軸齒輪加工變形的防止措施

通過將空芯齒輪軸的實芯淬火改進為空芯淬火，并在淬火前進行開孔，可以促使淬火前后的內外冷卻、組織轉變以及形變程度在加工過程中保持一致，大大減少了空芯軸齒輪的形變程度，雖然在淬火前后會使其齒輪頂圓及法線的微增長，但其仍存在足夠的加工余量，符合工藝要求。

在以上的分析基礎上，可以將其工藝流程進行適當的修改：

粗車→探傷→調燙→半精車→倒角→滲碳→車中心孔導向孔→中部進行通孔→淬火→噴丸→精車導向孔→深孔→磨削外圓→磨齒→鉆孔銷眼。

在不同介質溫度下，空芯與實芯齒輪軸淬火的最大變形量均隨溫度的增大而增大，在相同的油溫下，空芯齒輪軸的變形量明顯小于實芯齒輪軸的變形量。且在淬火工藝之后的法線尺寸均比淬火前尺寸有所增大，但齒輪中部尺寸的縮小量較小，其形變也得到了明顯的改善。

4 總結

本文通過探討了空芯軸齒輪加工變形的影響因素，通過對加工工序的調整及更改，提出了對變形加工的整治措施，并對調整之后的齒輪性能進行跟蹤測試，并沒有發現與加工標準不符的現象。這充分顯示了對空芯齒輪加工工藝的改進方法的可行性。不但提高了工件的加工精細度，也減少了工件在使用過程中的維修和調整的工作量。

參考文獻：

[1]張雁，于慎軍，李學群，馬濤，白潔.空芯軸齒輪加工變形與防治措施的工藝研究[J]. 礦山機械，2012，40（10）：133-135.

[2]王培科.軸齒輪縱裂原因分析及預防措施[J].熱加工工藝，2011，

40（24）：233-235.

[3]湯桐業，王繩武.齒輪箱傳動的噪聲和防治[J].華東紡織工學院學報，1981（03）：125-133.