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立足国内制造现状,形成我国螺旋伞齿轮数字化制造技术体系

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螺旋伞齿轮广泛应用于车辆、直升机、工程机械等动力传动领域,其工作性能对整个机械产品的质量有着至关重要的影响。由于螺旋锥齿轮齿面复杂,其设计和制造技术一直是业界的难点。螺旋伞齿轮的制造技术在世界上被德国和美国垄断,其设计、加工和检测技术对外高度保密。就切齿而言,螺旋锥齿轮的加工工艺模式主要有两种,即端面铣削和端面滚齿。端面铣削技术应用于锥形螺旋锥齿轮,通常称为格里森螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮。

市场需求决定了企业的投资方向。国内实力雄厚的大中型企业纷纷加入双刀生产线建设,期望在效率和规模上快速发展。中国重汽、一汽、东风汽车、株洲齿轮、江苏双环、青岛清特、广东华福、韶关宏达、郑州华为等,介绍了全数控端面切削技术生产线及其配套的计算软件。然而在中国推广这种先进技术的过程中,遇到了技术瓶颈。由于轮坯材料质量不够稳定,等温正火技术不够成熟,刀具磨削一次寿命周期短,双刀法使用的铣刀头不同于五刀法。高速干切削的工作特点要求刀具每次磨削后都必须进行涂层,但涂层价格昂贵,涂层刀杆的安装、调整和检测需要专用的装刀器、调刀器和检测器,繁琐的操作也增加了制造成本。此外齿轮铣床、卷笔刀和齿轮测量中心等设备的进口价格昂贵,导致我国使用双刀法的制齿成本较高。在这种情况下,在河南科技大学的倡导下,我国探索螺旋伞齿轮的四刀加工。在这种方法中,粗切削和精切削是分开的,粗加工采用传统的铣刀头和购买成本低的国产铣齿机,粗加工基于端面铣削技术进行。通过控制实时进给速度,提高了粗加工效率,粗切削后,只保留少量切削余量进行精切削,提高了精切削机床的利用率和效率,有效降低了刀具消耗,从而大大降低了弧齿锥齿轮的制造成本,增强了齿轮的价格竞争优势。

在过去的30年里,中国一直在螺旋伞齿轮制造领域跟踪国际先进制造技术。立足国内制造现状,进行了卓有成效的技术创新,多方面探索和应用了新的制造方法,解决了螺旋锥齿轮数字化设计、啮合性能分析、数字化成形控制和测量等关键技术问题,开发了适合我国国情的设计制造技术、数控铣齿机、磨齿机和齿轮测量设备,形成了完善的我国螺旋伞齿轮数字化制造技术体系。