减速器种类很多,如渐开线圆柱齿轮减速器、双圆弧圆柱齿轮减速器、摆线针轮减速器、NGW型行星齿轮减速器、三环减速器、圆弧圆柱蜗杆减速器等。设计中应该选用标准减速器,便于设计、制造、修理和更换。
选不到适用的标准减速器时,则设计的减速器,在设计时,应该考虑的主要问题有:传动型式、传动布置、传动参数设计,传动件、支承件和箱体等的设计,润滑和密封设计及散热等。还可以进行优化设计以提高设计质量。
由于采用了硬齿面齿轮和设计制造技术的不断提高,传递同样的功率和减速比,减速器的尺寸不断减小,所以散热问题越来越,应该参考齿轮热功率计算技术文件。
对于减速器结构设计,本书提醒要注意以下问题:
1)减速器总体设计和选型。
2)非标准减速器合理设计。
3)减速器箱体设计。
4)减速器润滑和散热。
热前滚齿
由于成本原因,较小模数工件用整体滚刀加工,材质一般为带涂层的高速钢或者粉末冶金,头数为 1-3,在刀具使用窜刀完毕后,需要进行修磨,并返回的厂家重新进行涂层,整体硬质合金的滚刀因为性价比较低,使用较少;较大模数的齿轮由于滚刀体太大,成本太高,一般都设计为镶刀片滚刀,这样的滚刀需要定期检查每一个刀片的磨损程度,并将已磨损或崩刃的刀片换掉;对于特大模数齿轮(一般为 M>22),一般都用齿轮铣刀加工。
滚齿作为粗加工工序,国内的生产厂家如南京第二机床厂,秦川机床厂的滚齿机都可以达到 7-8 级的加工精度。欧洲的滚齿机生产厂家如 Pfauter、Liebherr 等,其机床的滚齿精度可以达到 6-7 级,并且在加工稳定性及寿命方面有较大优势。随着机械行业自动化程度的提高,自动上下料传送带以及多工位上下料系统也被应用于滚齿工序,配合的自动涨紧夹具。使机床更换工件的时间将至低,实现了加工-去毛刺-倒角同时进行。更大的增加了机床的使用效率。
展成磨
为展成法加工,与滚齿原理相似。瑞士 Reishauer 公司先发明并将其应用,磨削过程中,由于砂轮与被磨削的齿部连续啮合,从而展成齿部的渐开线形状,并且在磨削过程中无中断,所以其加工效率很高。实际加工中,由于砂轮尺寸原因,展成磨适用于加工较小模数齿轮(一般为 M<=12)。
磨削过程中,可使用氧化铝材质的砂轮,需要根据设定好的磨损寿命长度及串刀方式加工,较为优化的串刀方式为,粗磨过程中对角线窜刀,即在磨削过程中窜刀,以砂轮的不断更新来达到高的材料去除效率;在精磨过程中为步进窜刀,用砂轮的同一位置磨削以达到齿面质量的稳定性。对单一品种齿轮的大批量生产,也可以使用 CBN 蜗杆砂轮,可以更大的提高磨削效率,但是成本相应较高。
展成磨对机床的精度及稳定性有较高的要求,目前的机床公司有瑞士的 Reishauer,德国的 Liebherr,加工齿轮精度可以达到 4-5 级甚至更高,国内较为的厂家为秦川机床厂,加工精度可以达到 5-6 级。并且这些机床都具备了配套自动上下料系统的能力,并广泛应用于汽车制造行业和小型减速机制造行业,使硬齿面 齿轮的精加工效率得到很大提升。
成型磨
砂轮被金刚轮修整成与齿形相同的形状,逐个齿进行磨削。这种生产方式较为柔性,在更换齿轮型号时,只需要将砂轮修整为与其对应的形状即可。整个修整与加工过程由预设的 CNC 轴进行控制。这项加工技术在国际上比较的公司有 Gleason、Hoefler 等, 其生产的成型磨机床加工精度可以达到 3 级,而且由于整个齿面的形状是由成型的砂轮一次连续磨削而成,所以整个齿面粗糙度可以达到 Ra0.4-Ra0.8。
在实际生产过程中,太高的表面质量要求,以及高的磨削进给量,都会产生更高的烧伤风险。不同的企业也都采取更为精细化的磨削参数进行加工,来保持成本优势。随着科技的进步,一些新的工艺也正在出现来满足市场需求,比如在成型模后进行超精磨,这样工件的表面光洁度可以达到 Ra0.2;或者用双磨头加工,其中一个磨头用于粗磨,另一个磨头安装特殊的砂轮用于精磨,来达到效率和质量的双赢。
减速器的级传动为格里森制弧齿锥齿轮,第二、第三级传动则为渐开线圆柱斜齿轮。
减速器的润滑:一般情况下,减速器的齿轮和轴承采用油池飞溅润滑,自然冷却。只有当减速器工作平衡温度超过规定值,或承载功率超过热功率PG1时,方采用循环润滑,或采用加冷却管的油池润滑。
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