工程机械中行星减速齿轮的加工方法

2010年第15期(总第150期)

China Hi-Tech Enterprises

NO.15.2010

(CumulativetyNO.150)

工程机械中行星减速齿轮的加工方法

林火全

(茂名市城建工程监理有限公司,广东 茂名 525000)

摘要:行星减速机构运用在低转速、高扭矩的传动部分,特别是运用在工程机械上的行边驱动和塔吊的转动部分,这

种行星减速机构要求转动灵活,传动扭矩能力强。文章主要就工程机械中行星减速齿轮的加工方法进行详细论述。关键词:行星齿轮;减速装置;工程机械;加工工艺中图分类号:TH132      文献标识码:A      文章编号:1009-2374 (2010)15-0045-02行星齿轮是广泛运用在行星减速中的齿轮零件。目前,需加工的行星齿轮要求非常高,对齿轮噪音要求非常高,齿轮要求干净,不能带一点毛刺。首先是材料的要求;其次是齿轮的齿形齿向满足DIN3962-8的标准,齿形齿向不得中凹;第三,齿轮磨削后的圆度误差和圆柱度误差要求高,内孔表面有粗糙度要求高。齿轮的技术要求如图1(齿轮图纸)

所示:

一、行星齿轮常用加工工艺和检测出现的问题

行星齿轮常用的工艺路线:锻坯(正火、抛丸)—精车—剃前滚齿—去毛刺、齿部磨棱—轴向剃齿—渗碳、淬火—珩齿—磨内孔。经检验发现出现以下技术问题:

1.行星齿轮的齿形齿向出现了中凹现象,齿面粗糙度低于要求,要求为Ra0.8,实际上为Ra1.2~Ra1.8,齿形的齿顶出现负值且中间齿形凹陷,齿向也出现了中凹,行星齿轮的齿形齿向如图2所示。

2.内孔表面的粗糙度不能达到要求,检测结果为Ra0.5~Ra0.7,低于Ra0.4的要求,不能满足技术要求。

3.用标准内孔通止规检测与内径千分表检测误差较大,有0.010~0.015的差异。圆度误差有0.004~0.006,圆柱度0.007~0.009。不能满足技术要求(圆度不大于0.003,圆柱度不大于0.005)。

以上技术质量问题的出现是由设备、刀具和工艺路线设计不合理形成的,为了解决以上技术问题,必须从设备、刀具去解决,用最佳的工艺路线去实现产品的加工。

图1 齿轮图纸

式中:Gm——瞬时流量,kg/h;ρ——流体密度,kg/m3;t——运行时间,h。

电能1kWh=3.6MJ,810000MJ/3.6=225000kWh,按每kWh 0.3元计算,折合人民币6.75万元;该厂有30多家使用孔板的供热用户,尝到甜头后,1999年前全部更换为弯管流量计。

嵊州宇丰纸业有限公司自备电厂25t/h炉,供汽流量20t/h,供汽压力0.24MPa,温度300℃,原孔板产生的差压为60kPa,占了输出压力的25%,2007年改为弯管计量后,差压减为5kPa(管道弯头的自然压降),节能、经济效益显著,嵊州电视台对此作了专题报道。

而避免了其缺点,完美地解决了蒸汽的准确、无损计量问题;用弯管流量计替代大量使用的压差式流量计,兼具计量精度提高、准确计量之量程范围扩大,无附加压力损失、免维护困扰、根除跑冒滴漏等多项优势,每年可为用户创造数万、数十万乃至数百万元的经济效益,同时能源消耗和废气排放减少,综合效益极其显著。参考文献

[1]刘欣荣.流量计[M].水利电力出版社,1990.

[2]夏敏文.热能工程设计手册[M].化学工业出版社,1998.

[3]方洪祖.工业节能技术[M].江苏科技出版社,1987.作者简介:鲍其新( 1953-),男,浙江绍兴人,绍兴市能源监察中心工程师,研究方向:电气技术、能源利用测试、监测、审计、监察等。

六、结语

蒸汽的计量不同于单质流体,众多因素均会产生较大的

测量误差,使用广泛的节流式装置产生的压力损失造成很大的能源浪费;理智弯管流量计以标准结构的弯管传感器取代工业管线中的自然弯头,利用测量介质在管道内自然流动的惯性离心力进行测量,因势利导地保留了传统流量计的优点

- -45

图2 行星齿轮的齿形齿向图图3

显。用内径千分表检测出的数据存在人为因素的影响。为了快速检测出孔的尺寸和圆度及反映出圆柱度的大小,经对圆

由于加工工艺路线和设备刀具设计不是非常合理,致使

度的定义和圆柱度定义的理解。引进使用QQF型浮标式气

该工艺加工存在一定的技术问题,首先就要解决齿轮的齿形

动量仪,该量仪的量值为0.0005mm,能满足内孔的检验要求,

和齿向问题,如果齿形齿向不能满足设计要求,其余的加工都

同时也满足圆度和圆柱度的检验要求。具体检测方法如下:

无从谈起。

(1)圆度的检测:气动测头在内孔的一端内旋转一周,内孔的

第一种是采用热1.解决齿形齿向的问题有两种方案:

尺寸就出现了最大φ1最小值φ2,两值的绝对值就是内孔

后磨齿,通过热后磨削加工,齿形能满足DIN3962-8的齿形

这端的圆度t=|φ1-φ2|;(2)圆柱度的检测:气动测头在内

和齿向要求,同时也可以保证齿面的粗糙度,但磨削不能完

孔的一端内旋转一周,内孔的尺寸就出现了最大φ1最小值

全保证齿形齿向不中凹,并且加工成本很高,加工效率低下;

φ2;然后用同样的方法检测内孔另一端,内孔的尺寸就出现

另一种方案是采用径向剃齿结合热处理的变形技术控制。

了最大φ3、最小值φ4,四个值中最大与最小的绝对值就是

这种加工方案非常经济并且效果很好。首先保证径向剃齿

圆柱度t=|φmax-φmin|。(具体如图4所示),通过这样的检

的齿面粗糙度达到技术要求大于Ra0.8。其次是控制剃齿的

测就可以解决购买昂贵的圆柱度仪的的资金问题,确实是为

齿形齿向,让其满足热处理的变形规律。通过多次的试验,

企业减轻了负担,提高了经济能力。

形成了一套有规律的剃齿技术要求。具体技术为:(1)对产品热处理变形进行总结其规律,发现经热处理后,齿形的齿顶变负,齿向的中凹严重,齿向的鼓形拉直,针对这种变形,就必须对热前产品的剃齿齿形和齿向进行修正;(2)对径向剃齿工艺的刀具修形处理,剃齿工艺最重要就是剃齿刀的修形,修形规律要通过产品加工进行摸索,不能以一概全。具体情况要具体分析,大致是剃齿刀的映射到剃齿工件上;(3)径向剃齿的齿面粗糙度完全小于Ra0.8,现加工的齿面粗糙度只有Ra0.5~0.68。

图4 内孔示意图

2.内孔表面的粗糙度要求不大于Ra0.4,这种内孔要求

三、行星齿轮工艺改进的工艺流程及结果在普通内圆磨床上是很难实现的,即便实现了合格率也不高

(只有85%)。如采用粗精磨再加内孔研磨,成本高,效率低(每

经改进后对齿轮加工调整为锻坯(正火、抛丸)—精车—

班只能加工100多件)。通过技术改造。用简易CNC内圆磨床,

剃前滚齿—齿部磨棱—径向剃齿—去应力回火—渗碳、淬

采用PLC模块控制,在砂轮修磨次数上采用往复一次的方法,

火—珩齿—磨内孔 (简易CNC内圆磨床)。

来实现内孔的尺寸和粗糙度,就能经济的达到技术要求,合格

只有通过工艺创新和检测创新,才能使书本上概念有新

率和效率都得到了大大地提高(每班次能加工200件)。采用

有理解,满足产品的加工要求,降低生产和检测成本。

简易CNC内圆磨床,加工产品经检测,普通内圆磨床与简易CNC内圆磨床的数据对比见表1:

参考文献

表1 普通内圆磨床与简易CNC内圆磨床的数据对比

[1]机械设计手册新版(1卷) [M].北京:机械工业出版社,

圆柱度内孔尺寸大小

序号磨床型号粗糙度2004.(μm)(mm)

12

M2110C

0.4~0.6

5

9

0.01~0.03

M2110/CNC

0.18~0.32

2

5

0.003~0.008

二、齿轮加工工艺和检测的改进创新

3.圆度和圆柱度检测的改进和创新:由于塞规检测不出内孔的圆度误差,用通止规检测时,内孔的真实尺寸反映不明

作者简介:林火全( 1963-),男,广东高州人,茂名市城建

工程监理有限公司工程师,研究方向:起重运输与工程机械。

2010年第15期(总第150期)

China Hi-Tech Enterprises

NO.15.2010

(CumulativetyNO.150)

工程机械中行星减速齿轮的加工方法

林火全

(茂名市城建工程监理有限公司,广东 茂名 525000)

摘要:行星减速机构运用在低转速、高扭矩的传动部分,特别是运用在工程机械上的行边驱动和塔吊的转动部分,这

种行星减速机构要求转动灵活,传动扭矩能力强。文章主要就工程机械中行星减速齿轮的加工方法进行详细论述。关键词:行星齿轮;减速装置;工程机械;加工工艺中图分类号:TH132      文献标识码:A      文章编号:1009-2374 (2010)15-0045-02行星齿轮是广泛运用在行星减速中的齿轮零件。目前,需加工的行星齿轮要求非常高,对齿轮噪音要求非常高,齿轮要求干净,不能带一点毛刺。首先是材料的要求;其次是齿轮的齿形齿向满足DIN3962-8的标准,齿形齿向不得中凹;第三,齿轮磨削后的圆度误差和圆柱度误差要求高,内孔表面有粗糙度要求高。齿轮的技术要求如图1(齿轮图纸)

所示:

一、行星齿轮常用加工工艺和检测出现的问题

行星齿轮常用的工艺路线:锻坯(正火、抛丸)—精车—剃前滚齿—去毛刺、齿部磨棱—轴向剃齿—渗碳、淬火—珩齿—磨内孔。经检验发现出现以下技术问题:

1.行星齿轮的齿形齿向出现了中凹现象,齿面粗糙度低于要求,要求为Ra0.8,实际上为Ra1.2~Ra1.8,齿形的齿顶出现负值且中间齿形凹陷,齿向也出现了中凹,行星齿轮的齿形齿向如图2所示。

2.内孔表面的粗糙度不能达到要求,检测结果为Ra0.5~Ra0.7,低于Ra0.4的要求,不能满足技术要求。

3.用标准内孔通止规检测与内径千分表检测误差较大,有0.010~0.015的差异。圆度误差有0.004~0.006,圆柱度0.007~0.009。不能满足技术要求(圆度不大于0.003,圆柱度不大于0.005)。

以上技术质量问题的出现是由设备、刀具和工艺路线设计不合理形成的,为了解决以上技术问题,必须从设备、刀具去解决,用最佳的工艺路线去实现产品的加工。

图1 齿轮图纸

式中:Gm——瞬时流量,kg/h;ρ——流体密度,kg/m3;t——运行时间,h。

电能1kWh=3.6MJ,810000MJ/3.6=225000kWh,按每kWh 0.3元计算,折合人民币6.75万元;该厂有30多家使用孔板的供热用户,尝到甜头后,1999年前全部更换为弯管流量计。

嵊州宇丰纸业有限公司自备电厂25t/h炉,供汽流量20t/h,供汽压力0.24MPa,温度300℃,原孔板产生的差压为60kPa,占了输出压力的25%,2007年改为弯管计量后,差压减为5kPa(管道弯头的自然压降),节能、经济效益显著,嵊州电视台对此作了专题报道。

而避免了其缺点,完美地解决了蒸汽的准确、无损计量问题;用弯管流量计替代大量使用的压差式流量计,兼具计量精度提高、准确计量之量程范围扩大,无附加压力损失、免维护困扰、根除跑冒滴漏等多项优势,每年可为用户创造数万、数十万乃至数百万元的经济效益,同时能源消耗和废气排放减少,综合效益极其显著。参考文献

[1]刘欣荣.流量计[M].水利电力出版社,1990.

[2]夏敏文.热能工程设计手册[M].化学工业出版社,1998.

[3]方洪祖.工业节能技术[M].江苏科技出版社,1987.作者简介:鲍其新( 1953-),男,浙江绍兴人,绍兴市能源监察中心工程师,研究方向:电气技术、能源利用测试、监测、审计、监察等。

六、结语

蒸汽的计量不同于单质流体,众多因素均会产生较大的

测量误差,使用广泛的节流式装置产生的压力损失造成很大的能源浪费;理智弯管流量计以标准结构的弯管传感器取代工业管线中的自然弯头,利用测量介质在管道内自然流动的惯性离心力进行测量,因势利导地保留了传统流量计的优点

- -45

图2 行星齿轮的齿形齿向图图3

显。用内径千分表检测出的数据存在人为因素的影响。为了快速检测出孔的尺寸和圆度及反映出圆柱度的大小,经对圆

由于加工工艺路线和设备刀具设计不是非常合理,致使

度的定义和圆柱度定义的理解。引进使用QQF型浮标式气

该工艺加工存在一定的技术问题,首先就要解决齿轮的齿形

动量仪,该量仪的量值为0.0005mm,能满足内孔的检验要求,

和齿向问题,如果齿形齿向不能满足设计要求,其余的加工都

同时也满足圆度和圆柱度的检验要求。具体检测方法如下:

无从谈起。

(1)圆度的检测:气动测头在内孔的一端内旋转一周,内孔的

第一种是采用热1.解决齿形齿向的问题有两种方案:

尺寸就出现了最大φ1最小值φ2,两值的绝对值就是内孔

后磨齿,通过热后磨削加工,齿形能满足DIN3962-8的齿形

这端的圆度t=|φ1-φ2|;(2)圆柱度的检测:气动测头在内

和齿向要求,同时也可以保证齿面的粗糙度,但磨削不能完

孔的一端内旋转一周,内孔的尺寸就出现了最大φ1最小值

全保证齿形齿向不中凹,并且加工成本很高,加工效率低下;

φ2;然后用同样的方法检测内孔另一端,内孔的尺寸就出现

另一种方案是采用径向剃齿结合热处理的变形技术控制。

了最大φ3、最小值φ4,四个值中最大与最小的绝对值就是

这种加工方案非常经济并且效果很好。首先保证径向剃齿

圆柱度t=|φmax-φmin|。(具体如图4所示),通过这样的检

的齿面粗糙度达到技术要求大于Ra0.8。其次是控制剃齿的

测就可以解决购买昂贵的圆柱度仪的的资金问题,确实是为

齿形齿向,让其满足热处理的变形规律。通过多次的试验,

企业减轻了负担,提高了经济能力。

形成了一套有规律的剃齿技术要求。具体技术为:(1)对产品热处理变形进行总结其规律,发现经热处理后,齿形的齿顶变负,齿向的中凹严重,齿向的鼓形拉直,针对这种变形,就必须对热前产品的剃齿齿形和齿向进行修正;(2)对径向剃齿工艺的刀具修形处理,剃齿工艺最重要就是剃齿刀的修形,修形规律要通过产品加工进行摸索,不能以一概全。具体情况要具体分析,大致是剃齿刀的映射到剃齿工件上;(3)径向剃齿的齿面粗糙度完全小于Ra0.8,现加工的齿面粗糙度只有Ra0.5~0.68。

图4 内孔示意图

2.内孔表面的粗糙度要求不大于Ra0.4,这种内孔要求

三、行星齿轮工艺改进的工艺流程及结果在普通内圆磨床上是很难实现的,即便实现了合格率也不高

(只有85%)。如采用粗精磨再加内孔研磨,成本高,效率低(每

经改进后对齿轮加工调整为锻坯(正火、抛丸)—精车—

班只能加工100多件)。通过技术改造。用简易CNC内圆磨床,

剃前滚齿—齿部磨棱—径向剃齿—去应力回火—渗碳、淬

采用PLC模块控制,在砂轮修磨次数上采用往复一次的方法,

火—珩齿—磨内孔 (简易CNC内圆磨床)。

来实现内孔的尺寸和粗糙度,就能经济的达到技术要求,合格

只有通过工艺创新和检测创新,才能使书本上概念有新

率和效率都得到了大大地提高(每班次能加工200件)。采用

有理解,满足产品的加工要求,降低生产和检测成本。

简易CNC内圆磨床,加工产品经检测,普通内圆磨床与简易CNC内圆磨床的数据对比见表1:

参考文献

表1 普通内圆磨床与简易CNC内圆磨床的数据对比

[1]机械设计手册新版(1卷) [M].北京:机械工业出版社,

圆柱度内孔尺寸大小

序号磨床型号粗糙度2004.(μm)(mm)

12

M2110C

0.4~0.6

5

9

0.01~0.03

M2110/CNC

0.18~0.32

2

5

0.003~0.008

二、齿轮加工工艺和检测的改进创新

3.圆度和圆柱度检测的改进和创新:由于塞规检测不出内孔的圆度误差,用通止规检测时,内孔的真实尺寸反映不明

作者简介:林火全( 1963-),男,广东高州人,茂名市城建

工程监理有限公司工程师,研究方向:起重运输与工程机械。


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