制作高速齒軸需要多種高精度的設備,以下是主要的設備及其用途:
1.鍛造設備
鍛造壓力機或鍛錘:
高速齒軸通常采用合金鋼鍛造毛坯,鍛造壓力機或鍛錘用于將原材料(如鋼錠)鍛造成接近齒軸形狀的毛坯。鍛造過程可以材料的內部組織,使金屬纖維流線分布合理,提高齒軸的力學性能。例如,采用萬噸級的液壓鍛造壓力機,可以鍛造出大型高速齒軸的毛坯,保證其內部組織致密、無缺陷。
2.機械加工設備
車床:
普通車床:用于齒軸毛坯的粗加工,如車削外圓、端面和臺階等。在高速齒軸制作初期,普通車床可以快速大量余量,初步形成齒軸的基本輪廓。例如,將鍛造后的毛坯在車床上車削到接近設計尺寸的軸徑,為后續的精加工做準備。
數控車床:在精加工階段發揮關鍵作用。它能夠控制切削參數,加工出高精度的軸頸、軸肩等部位。對于高速齒軸,數控車床可以保證軸的尺寸精度達到微米級,表面粗糙度低。例如,通過數控車床的高精度車削,可以將軸頸的尺寸公差控制在±0.01mm以內。
銑床:
主要用于加工齒軸上的鍵槽、花鍵等結構。在高速齒軸制作中,如果齒軸帶有花鍵,銑床可以采用合適的銑削刀具和工藝,加工出花鍵的大致形狀。例如,對于漸開線花鍵,使用漸開線花鍵銑床,通過分度頭和銑刀進行銑削,初步形成花鍵輪廓。
磨床:
外圓磨床:是保證齒軸外圓精度的重要設備。在高速齒軸的精加工中,外圓磨床可以將軸的外圓表面磨到很高的精度,使其圓度、圓柱度達到微米級標準。例如,通過高精度外圓磨床的磨削,軸的外圓表面粗糙度可以降低到Ra0.4-0.8μm。
內圓磨床:如果高速齒軸有內孔結構,內圓磨床用于對內孔進行磨削,保證內孔的尺寸精度、形狀精度和表面質量。例如,對于帶有空心結構的高速齒軸,內圓磨床可以將內孔的圓柱度控制在±0.005mm以內。
磨床或成型磨床:用于齒軸上形狀部位的磨削,如異形軸頸或帶有曲線輪廓的部分。對于一些非標準的高速齒軸,這些磨床可以根據設計要求進行定制化磨削,確保形狀精度。
齒輪磨床:這是制作高速齒軸齒輪部分的關鍵設備。齒輪磨床有多種類型,如蝸桿砂輪磨齒機、成型砂輪磨齒機等。它們可以磨削齒輪的齒形,使齒形精度達到高精度等級。例如,采用數控蝸桿砂輪磨齒機,可以將齒形誤差控制在±3μm以內,滿足高速齒軸齒輪的高精度要求。
3.熱處理設備
淬火爐和回火爐:
淬火爐用于對齒軸進行淬火處理,提高齒軸的硬度和性。根據齒軸的材料和性能要求,選擇合適的淬火溫度和淬火介質。例如,對于合金鋼高速齒軸,采用鹽浴爐或真空淬火爐進行淬火,可以使齒軸表面硬度達到HRC58-62。回火爐則用于淬火后的回火處理,淬火應力,調整齒軸的韌性和硬度之間的平衡。通過回火,可以將齒軸的硬度保持在合適的范圍,同時提高其韌性,防止齒軸在使用過程中發生脆斷。
滲碳爐或氮化爐(可選):
如果需要進一步提高齒軸的表面硬度和性,可采用滲碳或氮化處理。滲碳爐用于齒軸的滲碳處理,將碳原子滲入齒軸表面,形成高碳層,然后通過淬火和回火,使表面硬度大幅提高。氮化爐則是進行氮化處理,使齒軸表面形成氮化層,提高表面硬度、性和抗腐性。例如,在一些高速重載的齒軸制作中,采用氣體滲碳爐進行滲碳處理,可以使齒軸表面的碳含量達到0.8%-1.2%,提高其性。
4.檢測設備
三坐標測量儀:
用于對高速齒軸的尺寸精度、形狀精度和位置精度進行全面檢測。它可以測量齒軸的各個尺寸,如軸徑、長度、齒輪的分度圓直徑、齒厚等。同時,還能檢測齒軸的形狀誤差,如圓度、圓柱度、直線度等,以及位置誤差,如齒輪的分度精度、花鍵的對稱度等。例如,通過三坐標測量儀,可以將齒軸的尺寸測量精度控制在±0.001mm以內,為齒軸的質量控制提供的數據支持。
齒輪測量儀:
專門用于檢測齒輪部分的各項參數。包括齒形誤差、齒距偏差、齒向誤差等。通過齒輪測量儀,可以對高速齒軸的齒輪質量進行嚴格把關,確保齒輪在高速運轉時的嚙合精度和傳動平穩性。例如,采用高精度的齒輪測量中心,可以測量出齒形誤差在±2μm以內的高精度齒輪。
動平衡試驗機:
由于高速齒軸在高速旋轉時,微小的質量不平衡會產生巨大的離心力,導致振動和噪聲。動平衡試驗機用于檢測和校正齒軸的不平衡量。通過在齒軸的特定位置添加或材料,使齒軸達到動平衡要求。例如,對于高速旋轉的齒軸,動平衡精度可以達到G1-G0.4級(ISO標準),確保齒軸在高速運轉時的穩定性。