【doc】谈谈齿轮的齿面粗糙度

谈谈齿轮的齿面粗糙度

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谈谈齿轮的齿面粗糙度' 上海机床齿轮厂(200090)宋文德 表面粗糙度是指被加工表面上具有的较 小问距和峰谷所组成的微观几何形状特征, 一

般由所采用的加工方法和其他因素形成 (零件表面的物理特性及表面缺陷均不在表 面粗糙度范围之内).齿轮的工作齿面是曲 面,如常用的渐开线齿形,其表面是渐开线表 面,一般粗糙度测试仪器对这类曲面沿齿高 方向很难测试,不少制造者也就不常对此严 格测试,甚至设计者也在齿轮零件图上忽略 了这项精度考核应该说:齿轮表面粗糙度是 评定齿轮综合质量的一个非常重要的因素, 本文就此谈些初浅的见解. 一

,齿轮表面粗糙度对使用性能的影响 表面粗糙度对机械零件的耐磨性,疲劳 强度,接触刚度,配合性质,密封性,腐蚀性等 均有密切关系,所以,零件表面粗糙度值的高 低直接影响机器的使用性能与寿命例如:从 耐磨性分析,两表面的接触一般只是峰顶接 触,由于加工后表面总存在不同程度的粗糙 度,比理论上的接触面积小得多,据统计:精 车后接触面积仅达1O～15%,精磨后也仅达

到30～50%,精研后才可达到90%.由于接 触面积小,单位面积上的压力就增大,当压力 超过了材料的屈服极限时,凸峰部分就产生 塑性变形,产生折断或剪切,磨损很快.要减 少这类初期磨损量,就要提高表面粗糙度.齿 面粗糙度对齿轮使用性能的影响更为明显, 主要为以下两方面:

(1)影响齿面接触疲劳强度.无论是以许 用的接触应力(见公式1)计算还是按照接 触强度的安全系数(见公式2)计算,粗糙度 系数zR是成正比例关系直接有影响的一项 因素zR是考虑齿轮的齿面粗糙度与试验齿 轮不同时,对许用接触应力的影响系数,zR 的取值分为持久寿命时(见公式3)与有限寿 命时两种情况确定,但都由齿面粗糙度高低 J向囝驽7 -rHI)2l

而定,由此明显可见.齿面粗糙度对齿轮使用 性能的影响. 6Zn

6册zLZzZZ(1) SHo 6Zn

S————zZ R zZ(2) 8

式中6与S应对大,小齿轮分别计算,取其 中较小者.

8,一试验齿轮的接触疲劳极限 I,l/mm~

Z一接触强度计算的寿命系数 z. 一

润滑油系数 一 速度系数 一

粗糙度系数

z一齿面工作硬化系数 z一尺寸系数(一般Zx=1) 持久寿命时的z:(—≤1.5 R .

式中R=(R+R'面J一

这里:RR为小齿轮,大齿轮的齿面平 均粗糙度,单位ma为中一L-P单位mm. i000—8 Cm:0.12+ 5000

(2)影响齿部精度:通常以波距大小来区 分齿轮表面粗糙度与螺旋线波度(△ffB)及 齿形误差(Aff)之间的界限.所谓波距即相邻 两波峰或波谷之问的距离,如图1所示.一般 说,当波距st1m并呈周期性变化的峰谷 所构成的轮廓属于表面粗糙度当波距s=1 上海机床汁

～

10ITt之间呈周期性变化的轮廓属于波 度.当波距s10mm而不呈周期性变化的轮 廓为齿形误差(属宏观几何形状误差粪). I-1.—旦0/^ ——

L.—j—————————————一 . I\\/\\/ ,jr 图I

图I中的S也可按国家标准

GB1031—83(根据IS0468—82制订)中定义 为:轮廓的单峰平均间距:指在取样长度内轮 n

廓的单峰问距的平均值--S={一∑Si,是 评定表面粗糙度参数之一,其数值见表I. 表1轮廓的单峥平均间距S(m)

第一第=第一第二第一第二第一第二第一第二 系列系列系列系列系列系列系列系列系列系列 从表I可见.以第一系列为例:当 S>I.O0/.zm后仍有I.6,3.2,6,3,12.5四 级,这四级数值较大,甚至已进人齿形误差范 畴了,不控制好齿面粗糙度,会影响齿形精 度,从而影响齿轮的各项使用性能. 二,影响齿轮表面粗糙度的各种因素 影响零件表面粗糙度的原因大致有以下 四种:

I,刀具与工件表面的摩橇

2,机床一刀具—工件所组成的加工系统 的振动.加工过程中产生的振动.使工件表面 留有痕迹.

3,刀具的形状,切自Ⅱ量,切削速度的影 响

4,材料本身的塑性变形.

实际被加工零件表面粗糙度是上述各因 素综合作用的结果.影响齿面粗糙度的因索 还有:

1,材料不同,包括热处理方法不同(正火 1994年第1期

与调质就有区别)影响切削性能,使同样规格 的齿轮表面产生不同的粗糙度. 2,工艺手段不同的影响更为明显例如, 剃削后与珩磨后齿面粗糙度不一样,磨齿后 更不一样.一般说,材质较硬,对磨齿工艺手 段影响不大,对滚,剃工艺手段则影响很大. 3,齿轮刀具品种繁多,由于加工机理不 同(例如插齿,刨齿一类直线运动与剃齿,珩 齿一类啮合运动,有很大区别),加工后表面 粗糙度的等级也有区别.滚削质量差.表面粗 糙度不佳,对滚刀这样多刃刀具来说,进给量 往往由于每个刀刃在刀具一转(双行程)内所 形成的齿廓粗糙不平而受到限制,若用滚一 剃—珩传统工艺手段,则要直接影响下道剃 自Ⅱ工序的质量,当然,以大进刀量(例如达到 5mm/r)滚切齿轮后若以蜗杆砂轮磨自U齿面, 就可大大降低齿廓的粗糙度(刀痕). 三,正确选用齿轮表面租糙度的有关

参数

最佳的选择原则应与齿部其他精度等级 项目相互适合,见表2(工作齿面与齿顶及齿 根部分应有所区别).

表2齿面粗糙度Ra值(单位:m) 齿轮精度等级工作齿面齿相圆齿端圆角 (第Ⅱ公差咀) 4～6o.83.232 71.63.263 82.O6.363 93.Z636.3 103.26.36.3

四,关于齿面粗糙度的标注与测量 在零件图上,齿面粗糙度一般可标注在 齿轮的齿高中部(节圆线)位置上,如图2所 示.当然.也可在技术要求中单独注解. 图2

因为渐开线齿面是曲面,用一般粗糙度测试 仪(例如以预懂表面粗糙度轮廓高度参数Ra 的触针式轮廓仪)是不行的.若用光切显擞镜 (下转第29页)

表6以自然昼光为标准光源的荧光灯的显色性 光源白色天然白色温白色

色样名称色调明鹰饱和度色调明度饱和度色调明度饱和度 变化不大变化不大变化不太变化不大

黄红5Y黄变化不大变化不太变化不大黄变化不大

黄5Y变化不大变化不大薹栳秧我变化不大黄绿变化不大变化不走黄变化不大黄绿5G'f黄变化不大

妻栳黩薹耗黩

瓣大变化不大绿5G黄绿戮鞍t05黄绿孰蓝绿108G变化不大变化不大蓝3PB蓝紫tO5变化不太妻搓鞍+02t05变化不大变化不大变化不大蓝紫1OF8变化不大 紫 紫 -

0.2紫一1.0差,蓝紫变化不大紫

提供上述各种光源的显色性.可供机床色彩 设计时.作为光源色对机床设色影响因素的 参考

三,车间室内色彩设计

在现代机床色彩设计中,必须重视作为 \"人一机一环\"系统中环境因素的重要组成部 分一车间室内色彩设计.

车间室内色彩设计必须达到下述目标: (1)建立起一个好的\"人一机一环\"系统: 建立起一个柔和,明亮的车间室内空间,从设 计上尽量减少操作者对机床噪音,油污,盏险 性等的恐惧和厌恶:

(2)必须适合劳动保护职能,应能减少疲 劳,有利于撵作者集中注意力. 车间室内色彩设计,应考虑下列因素: (1)必须考虑室内主色调对人的生理,心 理和工作效率的影响:

(2)必须考虑人的视觉器官的生理特点, 颜色要能使视觉在\"人～机一环\"系统中达到 生理平衡和休息;

(3)必须考虑到光源色对室内主体色的 影响'

我们提出室内色彩设计原则如下: (1)根据采光要求选择主体色.若车间需 要较高的照度水平则车间室内主体色应选 择反射率高的颜色(反射率40%～60%)如 要求明度更高,则可选用反射率更高的颜色. 室内常见环境色的反射系数如表7. 表7室内常见环境色的反射系数 花板墙壁地板

积色反射系杖醺色反射系戥照色反射系杖 (%J(%】c轴) 乳白自簧咯虹暗虹 暗红 白

基白和赤褐 白 白 白 白

(2)北向,室内温度低,噪音低,空间大, 体力消耗少或光源色偏冷的车间室内宜用暧 色调;反之则用冷色调;

(3)车间室内环境色纯度不能太大,否则 会增加刺激感,使操作者烦燥和疲劳; (4)室内颜色,机床颜色应和谐,不宜对 比过太.要处理好机床颜色和室内颜色的关 系,操作者的眼睛长久注视的地方(如机床的 操纵台),其颜色如能和周围环境色相平衡 (如合理运用朴色关系),就能减少视觉器官 的疲劳.

机床色彩对机床操作者的心理乃至生理 在不知不觉中产生着影响.继尔影响着人的 工作效率.色彩设计涉及人的生理和心理,有 许多难以数值化的东西.只有认清色彩规律, 运用科学手段.才能对现代机床进行科学,有 效的设计.

也有问题,因为使用高倍数物譬,柱置.在该装置上安装粗糙度测量头进行较精表 面测兽:,掌竺堡垄重复耋确的测量,现在国外已有这类用计算机数控熹 ,

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