提升齒輪加工精度的論述

韓振偉 王鋼

（北方重工集團有限公司傳動設(shè)備分公司，遼寧 沈陽 110860）

大批量生產(chǎn)的變速箱中的齒輪齒形的加工工藝通常情況下是滾剃的加工工藝，這種工藝的加工步驟共有五步：第一步是制坯；第二步是滾齒；第三步是剃齒；第四步是熱處理；第五步是熱后加工。但是步入二十一世紀(jì)之后，我國的機械加工行業(yè)已經(jīng)進入到了數(shù)控的加工時代。數(shù)控加工由于其精度高，質(zhì)量好，已經(jīng)成為了齒輪加工的最優(yōu)選擇。數(shù)控車床，剃齒機及高精度磨床已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了齒輪的加工過程中，這樣就使得齒輪加工無論是在加工精度上，還是在加工的數(shù)量上，都有了很大程度的提升。齒輪加工的專用設(shè)備是滾齒機，滾齒機的工作原理就是按照滾切的加工方法來加工齒輪，在加工的過程中，可以看做是讓齒條和齒輪之間進行一種無間隙的嚙合運動。滾齒機中使用的滾刀在實際的作用中就是一種假想的齒條，這種齒條在蝸桿上設(shè)置了很多的槽，這些槽是用來形成切削刃，方便整個齒輪的切削。在整個齒輪的加工過程中，滾刀的作用是非常重要和關(guān)鍵的，在加工中，正是有了滾刀和加工件之間的相對運動，才有效的保障了齒輪漸開線的嚙合運動，從根本上提升了齒輪的加工效率。近些年，經(jīng)過科研人員的不斷探索和創(chuàng)新中，高精度的數(shù)控滾齒機已經(jīng)在精度上達到七級的精度，并且還有效的提升了加工的效率，保障了加工質(zhì)量。上文提及了滾齒機，在齒輪的加工工藝中，還有一種加工設(shè)備也是非常重要的，那就是剃齒機。剃齒機在加工設(shè)備中屬于對齒輪進行精加工的設(shè)備，它的加工精度可以達到六級的精度。剃齒機對于特殊齒形的齒輪的加工效果更加明顯。剃齒機還可以加工沒有經(jīng)過熱處理的直齒圓柱齒輪等。剃齒機的運行原理主要就是利用了兩個圓柱螺旋齒輪的嚙合點間的相互嚙合來實現(xiàn)的。螺旋齒輪中的小槽就是剃齒刀。加工圓柱直齒輪要用斜齒剃齒刀，加工圓柱斜齒輪時要用直齒（或斜齒）剃齒刀。

一、齒輪加工過程中影響加工精度的因素

在實際的齒輪加工過程中，影響齒輪加工精度的因素大致分為六種。這六種分別是：第一種齒坯的鑄造誤差‘第二種是加工刀具的制造誤差；第三種是刃磨誤差；第四種是刀具的安裝誤差；第五種是齒輪加工的安裝誤差；第六種是加工機床的自身誤差。以上六種中的一種或者是幾種都有可能造成齒輪的加工精度誤差，給齒輪的加工質(zhì)量帶來了一定的影響。參照GB/T10095的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)誤差分為五方面的誤差：第一方面是周節(jié)累積誤差；第二方面是基節(jié)誤差；第三方面是齒形誤差；第四種是齒圈徑向誤差；第五種是齒向誤差。在齒輪的加工過程中，要針對以上五方面的標(biāo)準(zhǔn)誤差進行詳細(xì)的檢驗和施工。

二、有效提升齒輪加工精度的措施

關(guān)于有效提升齒輪加工精度的措施的論述，本文主要從三個方面進行分析。第一個方面是提升齒坯件的加工質(zhì)量。第二個方面是控制齒輪加工過程中的滾齒精度。第三個方面是控制齒輪加工過程中的剃齒的精度。下面進行詳細(xì)的分析。

（1）措施一：提升齒坯件的加工質(zhì)量

齒輪加工中的齒坯加工的加工質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，對于齒輪的后續(xù)加工質(zhì)量有著非常重要的基礎(chǔ)作用，影響著齒輪加工的安裝和定位精度。一旦齒輪在滾齒的過程中，齒坯的安裝縫隙過大，就會出現(xiàn)齒輪的齒坯加工偏心的現(xiàn)象。這種偏心會讓齒圈出現(xiàn)齒圈徑向跳動偏差過大的現(xiàn)象，這樣直接影響到了齒輪的后續(xù)加工，對齒輪的加工成品的質(zhì)量有非常重大的影響。同時齒圈齒坯的斷面圓跳動的精度還影響著剃齒工序的加工質(zhì)量。這是由于剃齒在加工過程中定位面是齒輪的端面，在齒輪齒坯的最大圓跳動的位置進行錐齒的加工成型。斜齒的加工位置在距離圓跳度量最大的圓周面的任意九十度角內(nèi)。在錐齒和剃齒的加工過程中加工中的每一個齒都是錐齒和斜齒的加工合成，這樣的合成加工會產(chǎn)生齒輪的齒向誤差。基于此，在齒輪的加工過程中要嚴(yán)格的控制齒坯的加工質(zhì)量。要按一下兩種控制要求進行質(zhì)量控制。第一，在加工孔類的齒輪加工過程中，齒輪孔的精度要控制在H6級別；同時齒輪齒坯的外圓不大于80直徑的端面跳動量盡量控制在0.017；齒輪齒坯的外圓大于80直徑的端面的跳動量盡量控制在0.0221以內(nèi)；齒輪齒坯的外圓大于125直徑的端面的跳動量盡量控制在0.0251以內(nèi)；第二，對軸類齒輪加工的齒坯，定位外圓的尺寸精度按h5級，定位外圓的跳動≤0.015。

（2）措施二：控制齒輪加工過程中的滾齒精度

滾齒的加工方法主要是用在對齒輪的精度要求不是很高的加工中，這種情況下，要想達到齒輪的質(zhì)量要求，選擇標(biāo)準(zhǔn)形式的齒輪滾到就可以實現(xiàn)。我們在加工汽車使用的齒輪過程中，選擇的加工工藝就是滾剃的加工工藝。在進行滾齒加工時，我們使用的是剃前的齒輪的滾刀進行加工，這樣的加工精度至少能夠提升兩級，精度提升的同時，我們還要對以下三種變量參數(shù)進行控制：第一個是周節(jié)積累誤差；第二個是公法線長度的變動分量；第三個是齒圈的徑向跳動誤差。這三種變量必須有效在加工過程中進行控制，因為這三種變量直接影響著齒輪的加工精度和質(zhì)量。

（3）措施三：控制齒輪加工過程中的剃齒的精度

剃齒是齒輪齒形精加工有效手段，目的是進行修整齒形形狀及修整齒向形狀及位置，在實際加工中，剃齒的余量大小，不僅會影響其生產(chǎn)效率，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，這主要是因為不能完全地除去剃前的誤差以及齒面存在的缺陷。剃齒余量過大，則生產(chǎn)效率下降，也會影響齒形的加工質(zhì)量，一般中等模數(shù)的齒輪加工單邊剃齒余量選擇為0.03mm～0.04mm。

[1]張子遜，陳世平.一種提高齒輪加工精度有效可行的方法[J].機械設(shè)計與制造工程.

[2]韓毅.齒輪加工精度提升措施探析[J].科技資訊，2012（10）.

[3]張生蓮.分析數(shù)控車削中刀具磨損對加工精度的具體影響情況[J].中國機械，2013（13）.

[4]邢元，張建勛，張連洪，何柏巖.螺旋錐齒輪精密數(shù)控加工誤差補償策略[J].中國機械工程，ISTIC PKU，2014（18）.