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    傘齒輪成形模具加工技術的徒步發展

    發布時間: 2017.05.25 瀏覽次數:  
    傘齒輪成形模具加工技術的進步

      在20世紀90年代及以前,放電加工是傘齒輪成形模具齒廓加工的主要手段,而齒輪電極主要用精密刨齒機刨出。刨齒加工是一種齒輪的展成成形加工,因此刨出的齒輪電極是一個符合標準的漸開線齒輪,而電蝕加工出的齒輪模忠實拷貝了電極的形狀,所以這是一個標準的齒輪型腔。這對于一般精度的傘齒輪成形來說并沒有什么問題,但對于噪聲和傳動平穩性要求很高的轎車齒輪來說,一個符合標準齒廓的傘齒輪有時并不能獲得最好的傳動效果。為了改善傳動平穩性并減小傳動噪聲,一般要對傘齒輪的齒形和齒向作修鼓處理,如圖12、13所示。無載荷和輕載狀態時,齒廓嚙合處為修鼓的漸開線,如圖12a所示;重載狀態時,齒廓嚙處由于接觸應力較大而發生彈性變形,接近標準漸開線,使齒廓在重載時保持良好的齒形,如圖12b所示。如圖13a所示為標準的齒向形狀,齒輪裝配稍有誤差就會使齒廓接觸痕跡發生偏差,從而使傳動精度和平穩性下降,并使傳動噪聲增加;如圖13b所示為修鼓的齒向形狀,即使裝配稍有誤差,齒廓的接觸痕跡也能保持對稱的良好形狀。
      由于齒輪的展成加工很難制作出齒形和齒向修鼓的齒輪電極,所以電極的修鼓成為了高精度傘齒輪精鍛成形的技術難題。國內某大學曾提出利用金屬物體尖角處腐蝕速度大于平坦處的原理對標準齒輪電極進行化學腐蝕,從而獲得齒形和齒向得到修鼓的傘齒輪電極,但這種方法缺少腐蝕量的控制手段,腐蝕的一致性差,因此很難應用在傘齒輪的批量生產中。

      20世紀90年代后期,高速銑的出現解決了齒形電極的修鼓問題。現代的高精度數控高速銑加工中心(圖14)加工銅電極時精度可達到微米級,只要建模正確,就完全有可能加工出任意修鼓量的齒形電極。應用高性能的復合涂層刀具和CBN刀具,甚至能將淬硬到60HRC以上的高合金模具鋼直接銑加工成齒輪模具,如圖15所示。但是,高速銑在切削硬度超過60HRC的齒輪冷鍛模時刀具的耐用度很低,這嚴重影響了模具制造的經濟性,對于硬質合金齒輪模具,放電加工是目前惟一有效的方法。因此,當前放電加工仍是齒輪冷鍛模具的主要制模工藝,但齒形電極的展成加工已基本被高速銑加工取代。

      對于淬火硬度在50HRC左右的傘齒輪溫鍛和熱鍛成形模具,高速銑刀具已有足夠的耐用度;而高速銑加工在加工速度和精度方面要遠遠超過放電加工;高速銑加工的模具表面光潔,不會像放電加工那樣遺留下影響

    模具使用壽命的“白層”缺陷和殘余拉應力,從而使用壽命明顯高于放電加工的模具。因此,在傘齒輪溫鍛和熱鍛成形模具的制造方面,高速銑加工已有全面取代放電加工的趨勢。


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