齒輪軸
點擊次數：3802 更新時(shí)間：2019-05-07 【關閉】
齒輪軸分(fēn)類
根據軸線形狀的(de)不同，軸可(kě)以分(fēn)爲曲軸和(hé)直軸兩類。根據軸的(de)承載情況，又可(kě)分(fēn)爲：①轉軸，工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機械中最常見的(de)軸，如各種減速器中的(de)軸等。②心軸，用(yòng)來(lái)支承轉動零件隻承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉動，如鐵路車輛的(de)軸等，有些心軸則不轉動，如支承滑輪的(de)軸等。③傳動軸，主要用(yòng)來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機移動機構中的(de)長(cháng)光(guāng)軸、汽車的(de)驅動軸等。
齒輪軸設計運用(yòng)
在設計中，齒輪軸的(de)運用(yòng)一般無外乎以下(xià)幾種情況：
1、齒輪軸一般是小齒輪（齒數少的(de)齒輪）。
2、齒輪軸一般是在高(gāo)速級（也(yě)就是低扭矩級）。
3、齒輪軸一般很少作爲變速的(de)滑移齒輪，一般都是固定運行的(de)齒輪，一是因爲處在高(gāo)速級，其高(gāo)速度是不适進行滑移變速的(de)。
4、齒輪軸是軸和(hé)齒輪合成一個(gè)整體的(de)，但是，在設計時(shí)，還(hái)是要盡量縮短軸的(de)長(cháng)度，太長(cháng)了(le)一是不利于上滾齒機加工，二是軸的(de)支撐太長(cháng)導緻軸要加粗而增加機械強度（如剛性、撓度、抗彎等）。
齒輪軸的(de)加工工藝分(fēn)析
定位基準的(de)選擇
齒輪軸主要表面的(de)加工順序，在很大(dà)程度上取決于定位基準的(de)選擇。軸類零件本身的(de)結構特征和(hé)主軸各主要表面的(de)位置精度要求都決定了(le)以軸線爲定位基準是最理(lǐ)想的(de)。這(zhè)樣既保證基準統一，又使定位基準與設計基準重合。一般多(duō)以外圓爲粗基準，以軸兩端的(de)項尖孔爲精基準。具體選擇時(shí)還(hái)要注意以下(xià)幾點。
(1)當各加工表面間相互位置精度要求較高(gāo)時(shí)，最好在一次裝夾中完成各表面的(de)加工。
(2)粗加工或不能用(yòng)兩端頂尖孔（如加工主軸錐孔）定位時(shí)，爲提高(gāo)工件加工時(shí)工藝系統的(de)剛度，可(kě)隻用(yòng)外圓表面定位或用(yòng)外圓表面和(hé)一端中心孔作爲定位基準。在加工過程中，應交替使用(yòng)軸的(de)外圓和(hé)一端中心孔作爲定位基準，以滿足相互位置精度要求。
(3)如果軸是帶通(tōng)孔的(de)零件，通(tōng)孔鑽出後将使原來(lái)的(de)頂尖孔消失。爲了(le)仍能用(yòng)頂尖孔定位，一般均采用(yòng)帶有頂尖孔的(de)錐堵或錐套心軸。當軸孔的(de)錐度較大(dà)（如銑床主軸）時(shí)，可(kě)用(yòng)錐套心軸；當主軸錐孔的(de)錐度較小（如CA6140型機床主軸）時(shí)，可(kě)采用(yòng)錐堵。要注意，使用(yòng)的(de)錐套心軸和(hé)錐堵應具備較高(gāo)的(de)精度并盡量減少其安裝次數。錐堵和(hé)錐套心軸上的(de)中心孔既是其本身制造的(de)定位基準，又是主軸外圓的(de)精加工基準，因此要保證錐堵或錐套心軸上的(de)錐面與中心孔有較高(gāo)的(de)同軸度。若爲中小批生産，工件在錐堵上安裝後一般中途不更換。若外圓和(hé)錐孔需反複多(duō)次互爲基準進行加工，則在重裝錐堵或軸套心軸時(shí)要按外圓找正或重新修磨中心孔。
從以上分(fēn)析來(lái)看，齒輪軸加工工藝過程中選擇定位基準應考慮這(zhè)樣安排工藝過程：一開始就以外圓作爲粗基準鑽端面中心孔，爲粗車準備定位基準；而粗車外圓則爲後續加工準備定位基準：此後，爲了(le)給半精加工、精加工外圓準備定位基準，又先加工好前、後頂尖孔作定位基準；齒輪齒形加工也(yě)采用(yòng)頂尖孔作爲定位基準，這(zhè)非常好地體現了(le)基準統一原則，也(yě)充分(fēn)體現了(le)基準重合原則。 [1]
熱(rè)處理(lǐ)工序的(de)安排
在軸加工的(de)整個(gè)工藝過程中，應安排足夠的(de)熱(rè)處理(lǐ)工序，以保證齒輪軸力學性能及加工精度要求，并改善工件加工性能。
一般在軸毛坯鍛造後首先安排正火處理(lǐ)，以消除鍛造内應力，細化(huà)晶粒，改善機加工時(shí)的(de)切削性能。
在粗加工後安排調質處理(lǐ)。在粗加工階段，經過粗車、鑽孔等工序，齒輪軸的(de)大(dà)部分(fēn)加工餘量被切除。粗加工過程中切削力和(hé)發熱(rè)都很大(dà)，在力和(hé)熱(rè)的(de)作用(yòng)下(xià)，軸産生很大(dà)内應力，通(tōng)過調質處理(lǐ)可(kě)消除内應力，代替時(shí)效處理(lǐ)，同時(shí)可(kě)以得(de)到所要求的(de)韌性。
半加工後，除重要表面外，其他(tā)表面均已達到設計尺寸。重要表面精加工餘量，這(zhè)時(shí)在齒部等安排局部淬火處理(lǐ)，使之達到設計的(de)硬度要求，保證這(zhè)些表面耐磨性。而後續的(de)精加工工序可(kě)以消除淬火變形。
加工順序的(de)安排
機加工順序的(de)安排根據基面先行，先粗後精，先主後次的(de)原則進行。對(duì)齒輪軸一般零件是準備好中心孔後，先加工外圓，再加工其他(tā)部分(fēn)，并注意粗、精加工分(fēn)開進行。在齒輪軸加工工藝中，以熱(rè)處理(lǐ)爲标志，調質處理(lǐ)前爲粗加工，淬火處理(lǐ)前爲半精加工，淬火後爲精加工。這(zhè)樣把各階段分(fēn)開後，保證了(le)主要表面的(de)精加工進行，不緻因其他(tā)表面加工時(shí)的(de)應力影(yǐng)響主要表面精度。
在安排齒輪軸工序的(de)次序時(shí)，還(hái)應注意以下(xià)幾點。
(1)該軸的(de)齒形粗加工應安排在齒輪軸各外圓完成半精加工之後，因爲作爲齒輪軸來(lái)講，齒形加工是該零件加工中工作量比較大(dà)、加工難度也(yě)比較大(dà)的(de)加工内容，其加工位置适當放後一些，可(kě)提高(gāo)定位基準的(de)定位高(gāo)度，而齒形精加工應安排在該零件各外圓等表面全部加工好後進行，從而消除齒形局部淬火産生的(de)熱(rè)處理(lǐ)變形。
(2)外圓表面的(de)加工順序應先加工大(dà)直徑外圓，然後加工小直徑外圓，以免一開始就降低工件的(de)剛度。
(3)齒輪軸上的(de)鍵槽等次要表面的(de)加工一般應安排在外圓精車或粗磨之後、精磨外圓前進行。如果在精車前就銑車鍵槽，一方面，在精車前，由于斷續切削而産生振動，既影(yǐng)響加工質量又容易損壞刀(dāo)具；另一方面，鍵槽的(de)尺寸要求也(yě)難以保證。這(zhè)些表面加工也(yě)不宜安排在主要表面精磨後進行，以免破壞主要表面精度。
根據軸線形狀的(de)不同，軸可(kě)以分(fēn)爲曲軸和(hé)直軸兩類。根據軸的(de)承載情況，又可(kě)分(fēn)爲：①轉軸，工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機械中最常見的(de)軸，如各種減速器中的(de)軸等。②心軸，用(yòng)來(lái)支承轉動零件隻承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉動，如鐵路車輛的(de)軸等，有些心軸則不轉動，如支承滑輪的(de)軸等。③傳動軸，主要用(yòng)來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機移動機構中的(de)長(cháng)光(guāng)軸、汽車的(de)驅動軸等。
齒輪軸設計運用(yòng)
在設計中，齒輪軸的(de)運用(yòng)一般無外乎以下(xià)幾種情況：
1、齒輪軸一般是小齒輪（齒數少的(de)齒輪）。
2、齒輪軸一般是在高(gāo)速級（也(yě)就是低扭矩級）。
3、齒輪軸一般很少作爲變速的(de)滑移齒輪，一般都是固定運行的(de)齒輪，一是因爲處在高(gāo)速級，其高(gāo)速度是不适進行滑移變速的(de)。
4、齒輪軸是軸和(hé)齒輪合成一個(gè)整體的(de)，但是，在設計時(shí)，還(hái)是要盡量縮短軸的(de)長(cháng)度，太長(cháng)了(le)一是不利于上滾齒機加工，二是軸的(de)支撐太長(cháng)導緻軸要加粗而增加機械強度（如剛性、撓度、抗彎等）。
齒輪軸的(de)加工工藝分(fēn)析
定位基準的(de)選擇
齒輪軸主要表面的(de)加工順序，在很大(dà)程度上取決于定位基準的(de)選擇。軸類零件本身的(de)結構特征和(hé)主軸各主要表面的(de)位置精度要求都決定了(le)以軸線爲定位基準是最理(lǐ)想的(de)。這(zhè)樣既保證基準統一，又使定位基準與設計基準重合。一般多(duō)以外圓爲粗基準，以軸兩端的(de)項尖孔爲精基準。具體選擇時(shí)還(hái)要注意以下(xià)幾點。
(1)當各加工表面間相互位置精度要求較高(gāo)時(shí)，最好在一次裝夾中完成各表面的(de)加工。
(2)粗加工或不能用(yòng)兩端頂尖孔（如加工主軸錐孔）定位時(shí)，爲提高(gāo)工件加工時(shí)工藝系統的(de)剛度，可(kě)隻用(yòng)外圓表面定位或用(yòng)外圓表面和(hé)一端中心孔作爲定位基準。在加工過程中，應交替使用(yòng)軸的(de)外圓和(hé)一端中心孔作爲定位基準，以滿足相互位置精度要求。
(3)如果軸是帶通(tōng)孔的(de)零件，通(tōng)孔鑽出後将使原來(lái)的(de)頂尖孔消失。爲了(le)仍能用(yòng)頂尖孔定位，一般均采用(yòng)帶有頂尖孔的(de)錐堵或錐套心軸。當軸孔的(de)錐度較大(dà)（如銑床主軸）時(shí)，可(kě)用(yòng)錐套心軸；當主軸錐孔的(de)錐度較小（如CA6140型機床主軸）時(shí)，可(kě)采用(yòng)錐堵。要注意，使用(yòng)的(de)錐套心軸和(hé)錐堵應具備較高(gāo)的(de)精度并盡量減少其安裝次數。錐堵和(hé)錐套心軸上的(de)中心孔既是其本身制造的(de)定位基準，又是主軸外圓的(de)精加工基準，因此要保證錐堵或錐套心軸上的(de)錐面與中心孔有較高(gāo)的(de)同軸度。若爲中小批生産，工件在錐堵上安裝後一般中途不更換。若外圓和(hé)錐孔需反複多(duō)次互爲基準進行加工，則在重裝錐堵或軸套心軸時(shí)要按外圓找正或重新修磨中心孔。
從以上分(fēn)析來(lái)看，齒輪軸加工工藝過程中選擇定位基準應考慮這(zhè)樣安排工藝過程：一開始就以外圓作爲粗基準鑽端面中心孔，爲粗車準備定位基準；而粗車外圓則爲後續加工準備定位基準：此後，爲了(le)給半精加工、精加工外圓準備定位基準，又先加工好前、後頂尖孔作定位基準；齒輪齒形加工也(yě)采用(yòng)頂尖孔作爲定位基準，這(zhè)非常好地體現了(le)基準統一原則，也(yě)充分(fēn)體現了(le)基準重合原則。 [1]
熱(rè)處理(lǐ)工序的(de)安排
在軸加工的(de)整個(gè)工藝過程中，應安排足夠的(de)熱(rè)處理(lǐ)工序，以保證齒輪軸力學性能及加工精度要求，并改善工件加工性能。
一般在軸毛坯鍛造後首先安排正火處理(lǐ)，以消除鍛造内應力，細化(huà)晶粒，改善機加工時(shí)的(de)切削性能。
在粗加工後安排調質處理(lǐ)。在粗加工階段，經過粗車、鑽孔等工序，齒輪軸的(de)大(dà)部分(fēn)加工餘量被切除。粗加工過程中切削力和(hé)發熱(rè)都很大(dà)，在力和(hé)熱(rè)的(de)作用(yòng)下(xià)，軸産生很大(dà)内應力，通(tōng)過調質處理(lǐ)可(kě)消除内應力，代替時(shí)效處理(lǐ)，同時(shí)可(kě)以得(de)到所要求的(de)韌性。
半加工後，除重要表面外，其他(tā)表面均已達到設計尺寸。重要表面精加工餘量，這(zhè)時(shí)在齒部等安排局部淬火處理(lǐ)，使之達到設計的(de)硬度要求，保證這(zhè)些表面耐磨性。而後續的(de)精加工工序可(kě)以消除淬火變形。
加工順序的(de)安排
機加工順序的(de)安排根據基面先行，先粗後精，先主後次的(de)原則進行。對(duì)齒輪軸一般零件是準備好中心孔後，先加工外圓，再加工其他(tā)部分(fēn)，并注意粗、精加工分(fēn)開進行。在齒輪軸加工工藝中，以熱(rè)處理(lǐ)爲标志，調質處理(lǐ)前爲粗加工，淬火處理(lǐ)前爲半精加工，淬火後爲精加工。這(zhè)樣把各階段分(fēn)開後，保證了(le)主要表面的(de)精加工進行，不緻因其他(tā)表面加工時(shí)的(de)應力影(yǐng)響主要表面精度。
在安排齒輪軸工序的(de)次序時(shí)，還(hái)應注意以下(xià)幾點。
(1)該軸的(de)齒形粗加工應安排在齒輪軸各外圓完成半精加工之後，因爲作爲齒輪軸來(lái)講，齒形加工是該零件加工中工作量比較大(dà)、加工難度也(yě)比較大(dà)的(de)加工内容，其加工位置适當放後一些，可(kě)提高(gāo)定位基準的(de)定位高(gāo)度，而齒形精加工應安排在該零件各外圓等表面全部加工好後進行，從而消除齒形局部淬火産生的(de)熱(rè)處理(lǐ)變形。
(2)外圓表面的(de)加工順序應先加工大(dà)直徑外圓，然後加工小直徑外圓，以免一開始就降低工件的(de)剛度。
(3)齒輪軸上的(de)鍵槽等次要表面的(de)加工一般應安排在外圓精車或粗磨之後、精磨外圓前進行。如果在精車前就銑車鍵槽，一方面，在精車前，由于斷續切削而産生振動，既影(yǐng)響加工質量又容易損壞刀(dāo)具；另一方面，鍵槽的(de)尺寸要求也(yě)難以保證。這(zhè)些表面加工也(yě)不宜安排在主要表面精磨後進行，以免破壞主要表面精度。