齿轮螺纹花键制造技术的最新发展

魔神

        齿轮（圆柱、圆锥、蜗轮副）、螺纹、丝杠、蜗杆、螺杆、花键是机械制造业中的关键传动零部件和机械要素，其制造工艺水平和产品质量直接影响各类机械的总成质量。我国目前有成批生产齿轮、螺纹、花键产品能力的机械工厂约1000余家，其中大中型企业（职工人数500人以上）占半数以上。这些企业分属航空、航天、兵器、船舶、电子、纺机、石化、交通、铁道、轻工、汽车、摩托车、工程机械、冶金矿山、机床、工具、仪器、仪表、建筑机械、通用机械、起重运输机械、农机、印刷机械等几十个行业。这些企业行政隶属关系复杂，但是齿轮、螺纹、花键的制造技术和装备又具有极大的共性。  
    齿轮螺纹花键制造技术复杂，制造装备精度高，价格昂贵，是机床中最复杂、最贵重的设备。在机床总台数中虽只占到4%，但其投资额则要占到10%以上，因此对其今后的发展趋势进行预测，是十分有意义的。  
    一、齿轮螺纹花键的应用总趋势是减少  
    机床的发展是以制造技术的发展为前提的。齿轮螺纹花键在机械产品上的应用范围总的趋势是在减少，其原因有：  
    1.数控技术的广泛应用和内装式电机的技术成熟，使机床行业采用的齿轮件越来越少。  
    2.直线电机的研制成功与推广，将使滚珠丝杠在机床和测量仪器中使用范围逐渐减少。  
    3.电子控制技术的发展使电机直接变速取代部分齿轮变速。  
    4.轿车液压变扭器大大减少了齿轮变速箱内的齿轮数量。  
    5.电子和石英钟表的发展几乎将昂贵的机械钟表完全取代。  
    6.谐波和摆线针轮等减速装置取代了许多行业的齿轮减速器。  
    齿轮螺纹花键制造业作为常规的机械行业正在被高新技术所逐渐取代，它的应用领域日益缩少。1785年Leonard Euler发明了渐开线，1887年Grant发明了滚齿机，使齿轮进入工业应用。1905年Niles公司开发了间隙分度（Endexing）的磨齿机。1924年Reishauer公司开发了丝锥磨床并发展成螺纹磨床。1934年Niles公司制造了第一台全展成（Generating）磨齿机。1945年Reishauer公司研制出第一台蜗杆砂轮磨齿机。上个世纪60年代，英、德发展了成形磨齿技术。1979年Fassler公司开发了内啮合珩齿技术。半个世纪以来，精度质量越来越高的齿轮获得了极为广泛的应用。今后半个世纪、齿轮螺纹花键的应用从世界范围看将逐渐减少，但不会消亡，对于中国这样的发展中国家齿轮工业还将有适度增长。  
    二、齿轮螺纹花键制造技术最新发展  
    1.花键冷滚轧工艺  
    Ernst Grob公司采用C6和C9系列冷轧机轧制同M<=3.5的齿轮和花键轴，并可轧制斜齿轮。更换程序时间0.5min，更换轧头时间3min，更换夹具时间2min~10min。由于调整时间短，即使是20~30件的小批量生产也是十分经济的。C6和C9的改进型12/14NC和KRM12/14NC具有更高的生产效率、精度及可调性。可用于轧制从棒料到有内外齿的自动变速箱离合器罩壳的全过程。轧制Φ320的这个零件只需1.5min/件。用ZSM10轧机可在25秒内将薄壁管轧制成转向器的高精度齿条。  
    2.金钢石或CBN内珩工艺  
    KAPP公司采用的Corning工艺，用金钢石或CBN内啮合珩轮珩削淬硬后的齿面。在内啮合珩齿机上具有极高的生产率和精度，对Rc65以上的硬齿面齿轮特别适用。  
    3.干切工艺  
    Liebherr公司在LC82滚齿机上、Gleason公司在Phoenix系列滚齿机和锥齿轮铣齿机上采用硬质合金滚刀或铣刀盘干滚圆柱齿轮或干铣圆锥齿轮，具有极高的生产率（提高30%）和精度，刀具成本下降28%。并且由于避免了油液和冷却液污染空气和环境，符合环保要求，属于无污染的新工艺。  
    4.实体磨削  
    Edgetek公司的CNC磨床采用电镀或陶瓷结合剂CBN成形砂轮，从棒料上直接磨制出花键轴、汽轮机叶片根部或其他型面。Klingelnberg公司的HNC35S蜗杆磨床可从棒料上直接用砂轮强力磨出螺纹或蜗杆。  
    5.磨－珩联合工艺  
    Reishauer公司的RZF环面蜗杆砂轮成形磨削一外珩工艺联线，可在1.5min/件左右时间里磨出五级精度的低噪声齿轮，每台RZF的年生产率可达15万件齿轮，特别适用于轿车变速箱齿轮。  
    6.车铣中心  
    Traub-Heckert公司的TNC42DGY八轴车铣中心和WFL公司的Mill-turn M100多轴车-铣-检测中心都能在一次安装中全部完成壳体、盘，轴类零件的全部机械加工。其机械加工的时间缩减到原来分散工序的三分之一到十五分之一。  
    全部新的制造技术都会使用机床设备从外观到功能有极大的改进和发展。