在纺织机械制造领域,大圆机传动齿轮作为关键传动部件,其性能直接影响针织机的运行平稳性、转速精度及布面质量。这类齿轮通常需要在高转速(可达1000rpm以上)下长期连续工作,同时承受周期性变化的纱线张力负载,因此对其制造精度、材料性能及热处理质量均有极高要求。
一、材料选择与热处理工艺
大圆机传动齿轮常选用20CrMnTi、42CrMo等优质合金钢。以20CrMnTi为例,其合理的铬锰含量配比(Cr: 1.00-1.30%, Mn: 0.80-1.10%)能确保材料具备良好的淬透性,而钛(Ti)元素的加入可细化晶粒,提高韧性。热处理多采用可控气氛渗碳工艺,在920±10℃的渗碳温度下,通过精确控制碳势(通常为0.8-1.0%C),在齿面形成深度约为0.8-1.2mm的硬化层。随后的淬火(油淬或分级淬火)及低温回火(180-200℃)处理,使齿面硬度达到HRC58-62,心部硬度保持在HRC30-38,实现“表硬里韧”的理想性能,确保齿轮既耐磨又能承受一定冲击。
二、齿形设计与修形技术
由于大圆机齿轮传动具有高速、轻载、要求运动平稳的特点,其齿形设计尤为关键。除了标准的渐开线齿廓外,为补偿在负载下的微小变形并降低啮合冲击与噪声,普遍采用齿廓修形与齿向修形。齿顶修缘量约为0.01-0.02倍模数(mn),齿根修挖量略小。齿向则可能采用鼓形齿修形,最大修形量通常控制在5-10μm,以改善齿宽方向上的接触状态,防止边缘接触。
三、精密加工与质量控制
精加工主要依靠高精度数控滚齿机和数控磨齿机完成。磨齿工序对保证最终精度至关重要,常用蜗杆砂轮磨齿或成形砂轮磨齿工艺,将齿形误差稳定控制在ISO 5-6级精度(相当于国标5-6级),单个齿距偏差(fpt)通常要求小于4μm,齿距累积误差(Fp)根据齿轮直径不同,要求可能控制在10-20μm以内。出厂前,需使用齿轮测量中心对齿形、齿向、齿距等参数进行100%检测,并辅以动平衡测试,确保在高速运转下振动最小。