齒輪加工誤差分析及加工質量提高方法

時永豐

（淮北萬里昌泰電氣有限公司，安徽淮北 235000）

齒輪加工誤差分析及加工質量提高方法

時永豐

（淮北萬里昌泰電氣有限公司，安徽淮北 235000）

1 引言

在機械行業的發展過程中，齒輪產品對機械的傳動起到舉足輕重的作用。但是齒輪在加工過程中，機床本身精度誤差，工件與工裝裝夾誤差，齒坯的加工誤差，滾刀的制造和安裝誤差，齒坯的找正誤差等因素都會影響齒輪的加工精度，造成齒輪的加工誤差。本文擬簡要探討齒輪誤差產生原因，及提高齒輪加工精度的方法。

2 齒輪加工方法及原理

用齒輪滾刀加工齒輪，其傳動原理與一對齒輪的嚙合原理相同，而滾刀可以看成是一個齒數無窮多的螺旋齒輪。切削運動是滾刀的轉動，分齒運動是隨著滾刀的轉動，齒坯也要相應轉動，滾刀轉動中刀齒在軸向移動一個齒距，齒坯也相應地轉過相應的齒距，這個運動是滾齒加工最重要的運動。

3 齒輪加工誤差的成因分析

（1）機床本身精度。包括工作臺上、下頂尖徑向跳動；兩頂尖間不同軸；工作臺分度誤差。

（2）工件與工裝裝夾誤差。包括工件基準孔與夾具心軸之間誤差；夾具心軸本身的徑向跳動；工件端面與基準孔軸線的跳動誤差；胎具中心與工作臺回轉中心不重合等。

（3）基準端面定位不好，夾緊后內孔相對工作臺回轉中心產生偏心。

（4）調整夾具時，心軸和機床工作臺回轉中心不重合。（5）齒坯基準孔與心軸間有間隙，裝夾時偏向一邊。

此外，造成齒輪加工誤差的其他因素還有機床立柱導軌誤差、進給絲杠的周期性誤差、熱變形誤差、切削過程中的振動，等等。

4 提高齒輪加工質量的方法

（1）提高滾齒加工精度。滾齒是一種常用的齒輪加工方法，在精度很高的滾齒機上，采用精密滾刀。在普通級滾齒機上，用普通精度滾刀，只能加工出8級精度輪齒。滾齒如何提高加工精度，可以從四個方面來完成：（1）保證齒輪的中心與機床的回轉中心重合，減少齒圈徑向跳動誤差；（2）提高滾齒機工作臺蝸輪副回轉精度，盡量減少傳動鏈引起的分度不均勻，減少公法線長度誤差；（3）調整機床、刀架的垂直進給方向與零件軸線的偏移量，使上尾座頂尖中心與工作臺回轉中心保持一致，提高差動掛輪計算精度；（4）滾齒時要控制留磨量，余量不能過大，否則磨齒后齒輪的表面滲碳硬度層會被磨掉，造成硬度下降，降低齒輪的接觸疲勞強度。

（2）在提高機床精度的同時，減小工件裝夾誤差，提高工件本身工藝基準的制造精度，是提高齒輪加工精度的有效途徑。實踐證明改進工藝方法及工裝結構是提高齒輪制造精度行之有效的方法。

（3）使夾具心軸的軸心與工作臺軸心重合，在夾具底面設有固定止口，雖與工作臺配合間隙很小，但仍存在位置誤差，為使夾具安裝偏心很容易找正至零或接近于零，將夾具的固定止口改為可微調偏心止口。

（4）滾刀安裝前應檢查刀具所注規格是否符合要求，然后將刀內孔、端面擦干凈，用手推入刀桿，不允許用重錘敲擊。墊的數量應越少越好。另外，要嚴格限制鎖緊螺母軸線對端面的不垂直度。滾刀的安裝技術是齒輪工基本功之一，其操作質量的好壞直接影響齒形精度，因而必須予以重視。

（5）提高熱處理能力。滲碳齒輪的熱處理變形直接影響到齒輪的精度、強度、噪聲和壽命，即使在滲碳熱處理后加上磨齒工序，變形仍然會降低齒輪的精度等級。控制齒輪變形也必須在制造齒輪的全過程中設法去解決：減少齒輪材料冶金因素對變形的影響；采用控溫正火或等溫退火來處理齒輪鍛件；改進設備，優化工藝，減少淬火對變形的影響。

（6）提高基準加工精度。齒輪的加工精度在固定的坐標內評判才有意義，這里的坐標是由齒輪的加工基準面形成的，基準包括兩個軸頸或者端面和內孔。軸頸必須與中心孔同心，如果存在偏心的話，將會使加工基準與安裝基準不重合，影響裝配精度；齒輪的端面基準要與內孔垂直，端面跳動和內孔的圓度都應有嚴格的公差要求。

（7）提高接觸精度。研磨是在其他金屬切削加工方法未能滿足工件精度和表面粗糙度要求時，所采用的一種精密加工工藝。自身具有潤滑作用，研磨時的磨料對工件進行微量切削的壓力可達工件的工作負荷，被研工件表面不劃傷、不嵌砂、不膠合，且可在很高溫度下使用。當齒輪加工精度低、齒面粗糙，在嚙合中僅有少數幾點接觸時，會產生噪聲和振動，研磨可以降低噪聲，成為提高產品質量的關鍵問題。研磨劑可以用于各種材料的齒輪及蝸輪、蝸桿研磨，可以使其精度提高2個等級以上。只要適當選擇研磨劑的粒度，可以滿足所要求的任何粗糙度值，從而可以提高傳動效率。需要進行磨削的齒輪，在精滾和硬化處理后可不經磨齒，裝配后直接在工作狀態下進行研磨，其效率比磨齒高十幾倍至幾十倍，且質量超過磨齒，又比磨齒經濟。因此，它是一種提高齒輪精度的有效方法。

5 結束語

隨著齒輪工業的不斷發展，齒輪制造和測量技術不斷提高。影響其精度的因素很多，通過對影響齒輪加工精度因素的分析，來尋求提高滾齒精度的途徑，使齒輪加工精度得到不斷提高，是我們在今后的生產實際中需要不斷解決的問題。

責任編輯：訾興建

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1671－8275（2011）01－0019－01