齒輪加工精度提升措施探析

韓毅

摘要： 在齒輪加工的過程中，有許多因素都會影響其加工的精度。本文就如何提高齒輪的加工精度進(jìn)行了一定的分析。

中圖分類號：TB47文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，我國現(xiàn)如今已經(jīng)將“在滾齒機(jī)上加工出漸開線齒輪”作為了加工齒輪的常用工藝和設(shè)備。對于滾齒的加工，其原理就好比是一對嚙合的螺旋齒輪相對地傳動。齒輪加工的過程中，滾刀起著十分重要的作用，正是由于其與工件之間的相對運(yùn)動，才可以保證漸開線齒輪的嚙合運(yùn)動關(guān)系，進(jìn)而高效率地加工出齒輪。經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員對齒輪加工的不斷研究，現(xiàn)如今滾齒加工的精度一般可達(dá)7～10級，并且生產(chǎn)效率也比以往的高出很多，所以可以高效率地生產(chǎn)直齒等，同時也可以大批量的對蝸輪進(jìn)行加工。通過一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，齒輪加工的誤差主要在于：齒輪加工過程的幾何偏心和運(yùn)動偏心，其可以引起一系列的誤差以及誤差累積，最終影響到齒輪傳動的準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性。

2 響齒輪加工精度的主要因素

在齒輪的加工過程中，有許多的因素會影響到齒輪的加工精度。經(jīng)過技術(shù)人員的實(shí)驗(yàn)表明影響齒輪加工精度的主要因素大體上有：（1）齒坯的加工誤差;(2)滾刀的制造、刃磨和安裝誤差;(3)幾何偏心和運(yùn)動偏心產(chǎn)生的誤差等。只有有針對性地處理好每種誤差才可以有效地提高齒輪加工精度。

3 齒輪加工精度提升的幾個措施

3.1提高齒坯的加工

提高齒輪加工精度的一個有效途徑則是提高齒坯的加工精度。在對齒坯的加工過程中，常常會因?yàn)榻畎遄陨淼牟粚ΨQ、以及輻板的偏心或者是內(nèi)孔偏心等，而不能保證加工出來的齒坯是對稱的。正是由于這種不對稱性，便在一定程度上給機(jī)械加工和裝配造成了許多的麻煩。在實(shí)際操作過程中，不僅要照顧好齒坯的外圓，同時也需要照顧好內(nèi)孔的加工量，更需要考慮兩端面對幅板的對稱性，盡管在實(shí)際過程中，相關(guān)技術(shù)人員都考慮了這幾個方面，但是得到的齒坯依然不夠理想。總結(jié)其原因可以大體的分為如下一些方面：（1）重心的偏移，主要是由于兩個端面本身不具有嚴(yán)格的平行性，或者是毛坯本身存在一定的不對稱性；（2）內(nèi)孔外圓不同心，主要是由于車內(nèi)孔和外圓的轉(zhuǎn)數(shù)不同；（3）切齒的分圓軌跡的中心與內(nèi)孔中心不對齊。

通過相關(guān)技術(shù)人員的不斷實(shí)驗(yàn)表明，要想提高齒輪的加工精度，可以從以下幾個方面著手：（1）嚴(yán)格地將齒輪的定位孔及端面加工符圖，在裝入傳動軸時需要按照配合的要求進(jìn)行操作；（2）磨削軸和齒輪的外圓需要并靠在磨齒輪的端面上；（3）在進(jìn)行切齒操作時，可以以靠磨的齒輪端面為基準(zhǔn)裝夾，同時需要做到的是保證齒輪的外圓軌跡中心與傳動軸的中心是重合的，只有這樣才可以在一定程度上保證基準(zhǔn)的統(tǒng)一性。

3.2 控制齒輪剃前的加工質(zhì)量

在齒輪的一系列加工過程中，每個加工過程基本上是不相同的。就拿剃齒來說，其加工工序與滾齒、插齒加工工序是完全不同的。在對剃齒進(jìn)行加工之前，需要保證剃前的齒輪具有相當(dāng)?shù)木取Ｔ趯?shí)際加工中，剃齒的余量大小，不僅會影響其生產(chǎn)率，同時也會在一定程度上影響加工質(zhì)量的好壞。如果剃齒的余量過小，則會出現(xiàn)剃不起來的現(xiàn)象，這主要是因?yàn)椴荒芡耆爻ヌ昵暗恼`差以及齒面存在的缺陷。如果剃齒的余量過大，則會導(dǎo)致剃齒的效率比較低，同時也會使得刀具的磨損程度變快，進(jìn)而產(chǎn)生比較嚴(yán)重的“中凹”現(xiàn)象。所以在實(shí)際的加工過程中需要嚴(yán)格地保證剃齒的精度，同時在齒輪剃前加工中，也需要很好地控制齒輪的公法線變動量公差、齒向的公差和表面粗糙度等。

3.3 刃磨剃齒刀主要步驟

在實(shí)際加工過程中只有正確地操作剃齒刀，才可以保證齒輪的加工精度，以下是刃磨剃齒刀的主要步驟：（1）保證齒刀容屑槽中沒有雜物，同時需要檢查刀齒的磨損程度，對于那些磨損程度比較嚴(yán)重的，則需要及時的更換，只有這樣才可以保證齒面可以完全被磨起來；（2）相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，建立剃齒刀與工件接觸點(diǎn)之間的關(guān)系，以便確定剃齒刀的特形曲線等內(nèi)容；（3）當(dāng)刃磨了一個齒后，應(yīng)該檢驗(yàn)其是不是滿足預(yù)先設(shè)計(jì)好的特形曲線，如果不滿足，則需要重新設(shè)定刃磨特形曲線；（4）由于在磨削的過程中，剃齒刀有可能會產(chǎn)生磁性，所以必須對剃齒刀進(jìn)行退磁處理。

3.4合理控制處理工序

齒輪基本上都需要進(jìn)行熱處理加工，相關(guān)研究表明：在齒輪滲碳的熱處理加工中，有幾個因素會直接或者間接地影響齒輪的變形，比如：熱處理爐的溫度是否處于均勻狀態(tài)；處理中運(yùn)用的碳層是否是均勻的等。由相關(guān)技術(shù)人員得到的數(shù)據(jù)可知如下的結(jié)論，既滲碳的溫度越高，滲碳層的厚度越厚，油的溫度越低，都會在一定程度上導(dǎo)致齒輪的變形量增大。

在對齒輪進(jìn)行淬火的過程中，影響齒輪變形的主要因素是淬火的冷卻行為，實(shí)際中由熱油淬火得到的齒輪變形量會比用冷油淬火得到的齒輪變形量小。同時需要注意的是油的冷卻能力也會在一定程度上影響齒輪的變形。在熱處理加工的過程中，正是由于不能很好地控制處理爐的溫度和碳層的均勻性，才會導(dǎo)致生產(chǎn)出來的齒輪具有一定的變形量。

3.5抵消偏心的影響

在齒輪加工中，常常會出現(xiàn)偏心問題，如：齒坯定位產(chǎn)生的幾何偏心和由機(jī)床床身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的齒坯定位的運(yùn)動偏心。齒輪加工過程中，這兩種偏心會引起齒輪的加工誤差。經(jīng)過技術(shù)人員的不斷研究，現(xiàn)如今可以利用一種方法將這兩種偏心問題進(jìn)行相互抵消、相互補(bǔ)償，進(jìn)而在一定程度上提高齒輪的加工精度。

3.5.1幾何偏心和運(yùn)動偏心

齒坯是安裝在機(jī)床工作臺心軸上的，它的定位是通過基準(zhǔn)孔確定的。幾何偏心產(chǎn)生的直接原因在于齒輪齒圈的基準(zhǔn)軸線與齒坯基準(zhǔn)孔中心沒有重合在一起，而產(chǎn)生幾何偏心的間接原因是基準(zhǔn)孔與心軸之間存在間隙或者是基準(zhǔn)孔本身就存在一定的偏心。產(chǎn)生運(yùn)動偏心的直接原因是蝸輪的軸線與定位心軸的軸線之間沒有完全的重合在一起，而間接的原因在于工作臺分度蝸輪本身存在偏心蝸。

3.5.2抵消偏心影響，減小加工誤差

齒輪加工過程中的齒距累積誤差主要是由幾何偏心和運(yùn)動偏心共同作用而產(chǎn)生的。實(shí)際操作中減小齒距累積誤差的措施如下：一是保證齒坯孔的精度，主要指的是齒坯孔的定心精度；二是利用合理的方法將幾何偏心與運(yùn)動偏心所產(chǎn)生的影響進(jìn)行一定地抵消。這種合理的方法可按如下步驟進(jìn)行：（1）測方向，既是測出分度蝸輪的運(yùn)動偏心方向，然后試切一件齒坯，對這個試切的齒坯進(jìn)行一定地測量，既測出其公法線長度的最大值（蝸輪運(yùn)動偏心方向）和最小值，做好標(biāo)記A。（2）測出齒坯的徑向跳動，同時需要在徑向跳動最大值方向上做好標(biāo)記B。（3）在安裝齒坯時，應(yīng)使A、B的方向恰好相反。

4 結(jié)論

隨著我國的不斷發(fā)展，齒輪得到了比較廣泛的運(yùn)用，對于提高齒輪的精度是十分有必要的。本文介紹的幾種提高齒輪加工精度的措施都是實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常采用的，這些方法是通過了實(shí)踐證明的，具有一定的可行性。

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