齒輪軋制是一種大量生產的加工方法。在很短時間內(約為 0.3min)可得到表面微觀不平度在 1mm 以內的齒面。通常採用的冷軋工藝，有下列兩種方法：一種是像花鍵類加工那樣，直接以齒成型工具與齒坯嚙合軋成齒輪，而無需預先進行銑齒粗加工。齒形軋制工具有齒條式、齒輪式和輥輪式等數種。另一種是把經過齒形粗加工後的齒輪與兩個齒形軋制工具相嚙合，進行齒形精加工，這種方法適用於大模數齒輪。由於很難使軋制工具獲得最佳形狀，軋制齒輪一般還需再經剃齒加工。
基本介紹
- 中文名：齒輪軋制
齒輪軋制(gear rolling)
用帶齒的軋制工具在齒坯上軋出齒廓的迴轉成形工藝。用軋制方法生產齒輪具有生產率高、省材料和易於實現自動化等特點，並且由於齒部金屬流線連續，沿齒廓分布，齒輪強度高、壽命長。
齒輪軋制可分為熱軋、冷軋和冷精軋等工藝。熱軋齒輪時，將齒坯輪緣區加熱到適宜溫度後軋出齒廓。用這種工藝可軋制直齒、螺旋齒和人字齒的外圓柱齒輪、錐齒輪及鏈輪等。小模數的圓柱齒輪可以在室溫下用2～3個圓柱形軋輪或其他形式軋制工具以徑向軋制方式軋出齒廓(冷軋齒輪)；對於一些中等模數圓柱齒輪採用兩個或多個圓柱形打輪進行軸向進給高速打擊成齒廓(冷打齒輪)。冷精軋(冷精整)是類似徑向冷軋的齒輪精加工工藝，用以提高齒輪的精度並降低其粗糙度，可代替剃齒及部分齒輪的磨齒加工，它常作為滾齒、熱軋、冷打、粉末冶金及精鍛齒輪等工藝的後續齒形精整工序。
早在19世紀末，就有人開始研究用軋制方法加工齒輪。在20世紀50年代蘇聯建立了工業性試驗軋機，熱軋模數為3的齒輪。到60年代初，美國利用冷軋法生產汽車齒輪，並建立了冷軋生產線。中國在50年代也開展了齒輪軋制的研究工作。世界上已有許多國家採用軋制方法生產齒輪。
齒輪軋制還可以按軋制工具形狀分軋輪式、齒條式和其他形式等。按軋輪數目可分為單軋輪、雙軋輪和多軋輪等。按驅動方式分，有自由分度式齒輪軋制和強制分度式齒輪軋制。
熱軋齒輪 直齒、斜齒齒輪均可採用熱軋工藝製造。對於精度要求不太高的齒輪，軋後可直接使用。對於精度要求較高的齒輪，可用熱軋先成形，然後再進行齒形精整，如強制冷精軋、強制剃齒、車齒和蝸桿砂輪。
高速磨齒等。但熱軋的齒輪成品精度尚不夠穩定，對加熱設備要求較高。
齒輪熱軋有單齒軋輪徑向進給軋製法，雙齒軋輪軸向進給軋製法，雙齒軋輪徑向進給軋製法及單齒軋輪和一個光軋輪相配合的軋製法(光軋輪用於軋齒頂)等。
熱軋工藝 齒坯用感應加熱法加熱，使齒坯外圓迅速加熱至高溫，適於壓力加工成形；而熱量還來不及向齒坯內部傳導，齒坯內部則保持較低溫度和較高的硬度和剛度，使齒坯處於外柔內剛的理想熱加工狀態。
感應圈設計時，必須使其有儘可能長的內弧和最小的間隙。感應圈的形狀應保證高效率的加熱和軋制時不妨礙軋輪的軋入和齒廓的增長。預熱多採用圓形感應圈，軋制時採用弧形感應圈並可隨齒廓增長而相應後退。
齒坯的尺寸(mm)應在實踐中最後確定。在預選時可按下式初步確定。
毛坯外徑 Dp =df +Km
式中df為齒輪分度圓直徑，mm；m為齒輪模數；K為係數，一般K=0.4～0.45。
毛坯寬度 Bp =b-δm
式中b為齒寬，mm；δ=0.25～0.35。
在齒的成形過程中，沿齒坯寬度方向的金屬向中部擠起。為避免成品出現鼓狀，齒坯外圓沿寬度方向預先製成凹弧形。
設計軋輪時，軋輪齒數ZL一般取ZL=(1.5～2.5)Zj。式中Zj為工件齒數。為防止工件齒產生切向滑移，對軋輪外徑需進行修正，軋輪所需修正的外徑DL(mm)為：
DL =DPZL/Zj
在軋制過程中，由於齒形兩側摩擦力方向不同，造成齒形不對稱。因此，必須對軋輪齒形進行預修正，試軋時再進行修正，以使所軋齒形相對稱。
軋制時使軋輥反轉數次及採取工藝潤滑可使齒形斷面金屬流動更均勻，齒形準確。
熱軋設備 熱軋齒輪的設備是熱軋齒輪軋機，它主要有兩個基本機構組成：使軋輪對齒坯進給軋制的機構和將齒坯外圓分出規定齒數的分度機構。
驅動齒坯和軋輪的方式有自由分度式和強制分度式。前者只對軋輪或齒坯任何一方給予驅動旋轉，而另一方處於自由轉動狀態，藉助兩者的接觸，被驅動一方使對方轉動，與此同時進行軋制。而強制分度式則對軋輪和齒坯雙方給予一定速比強制轉動並進行軋制。須採用強制分度式軋製法，即從軋輪開始在齒坯外圓上軋入到軋制終了的全部過程中必須使軋輪和齒坯保持一定的速比並強制驅動。
冷軋齒輪 指在室溫下軋制齒輪。冷軋齒輪的組織性能明顯高於熱軋齒輪。它多用於軋制小模數的傳動齒輪和細齒零件。軋制工具有軋輪、齒條和內齒齒輪等，但以軋輪為主要冷軋工具。冷軋齒輪可分為自由分度式冷軋和強制分度式冷軋兩種。
自由分度式冷軋 軋制時只對軋輪或齒坯兩者之一予以驅動旋轉的齒輪冷軋。齒數的分度工序與齒形精軋工序所要求的軋輪形狀和尺寸各不相同。因此，可按在一個軋輪上實現兩種不同要求的工序來製造軋輪，也可以分別做成兩種軋輪，即分度用軋輪和精軋用軋輪。用前者進行齒數的分度和粗軋，然後用精軋軋輪精軋齒形。
自由分度式冷軋齒輪的設備比較簡單，它具有兩個主要機構：給予齒坯或軋輪兩者之一以迴轉運動的機構和將軋輪對著齒坯進行進給和軋制的機構。但是自由分度式的冷軋設備不具備在齒坯外圓上有效地進行齒數分度的裝置。因此軋輪的尺寸必須按齒坯直徑來確定。如果齒坯尺寸有變化，則使用的軋輪尺寸必須隨之變化。
強制分度式冷軋 對軋輪和齒坯雙方均給予與各個齒數比相對應的強制轉動，在強制驅動同時對齒輪進行冷軋。強制分度式冷軋的軋輪通用範圍較廣，但軋制設備較複雜。齒輪冷軋時，應向工作區噴冷卻潤滑劑以減少摩擦，提高工具壽命和齒輪精度。
