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齿轮滚压成形技术的研究
Nov 16, 2012  来源:  作者:贵州大学机械工程学院教授 郑伟刚

      运用滚压成形技术进行齿轮塑性加工具有设备简单、刀具寿命长及效率高的特点,尤其对斜齿轮的成形加工, 没有拔模问题。近年来,在国外该技术的研究与运用得到极大的重视。本文对这些研究成果进行介绍, 主要内容为滚压成形方法、冷和热挤滚压成形时出现的问题及解决措施。期望能对认识滚压成形的内在规律有所帮助。

 

 

  

      冷挤滚压成形存在成品合格率、生产效率等方面的问题,推广运用受到限制。为此, 热挤滚压成形技术得到关注, 日本学者成瀬政南早在20世纪50年代开始研究热挤滚压齿轮技术。与冷挤滚压不同, 热挤滚压设置一对齿形滚轮沿横向进给, 工件用高频线圈加热, 成形压力明显下降,且轮齿容易成形。由于影响热挤滚压齿轮质量( 如精度、材料流动、成形缺陷及热处理后强度等) 的因素较多, 后来日本学者団野等又进行了热挤滚压齿轮成形条件诸多影响因素的实验研究。进入80年代, 滚压成形技术研究向高品质、低成本的" 净成形" 加工方向发展, 并运用模拟仿真技术进行试验研究。

 

      齿轮的滚压成形技术经过数年发展, 现已进入实用阶段。综合各类研究成果得到如下结论:

 

      ① 滚压成形技术能加工5级精度的圆柱齿轮, 尤其是能解决斜齿轮挤压成形时的拔模问题。且成形压力小,成形设备制造容易。

 

      ② 对于抗拉强度低的材料或小模数(m < 3) 的齿轮, 采用冷挤滚压工艺较为合适。对于抗拉强度高及模数大的齿轮,应采用热挤滚压加工。

 

      ③ 冷挤滚压时, 控制滚挤压力, 选择滚压次数, 改变回转方向可提高轮齿成形的精度。

 

      ④ 热挤滚压时, 所需成形压力较小, 且刀具轮齿与加工齿轮接触时间短, 有利于刀具冷却和润滑。

 

      ⑤ 热挤滚压轮坯的加热层厚度、每转中的滚挤压入量及圆周速度、接触面上的润滑状态等是保证成形质量的重要因素。其相互之间的关系及影响需通过实验得到明确。随着齿轮零件形状复杂化,还出现了锥形内齿轮、圆弧( 包括齿向圆弧)齿轮、错齿( 斜) 齿轮非圆形齿轮等特殊结构零件, 这类齿轮都需要用塑性成形的方法去加工。为此, 还需要对金属塑性成形技术从理论上、工艺方法上作更深入的研究。

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