外貿齒輪的輪齒修形與控制

摘 要：隨著“齒輪強國”戰略的實施，汽車工業的發展及齒輪傳動的研究和齒輪制造技術水平的不斷提高，齒輪輪齒的修形技術有了新的突破，通過齒輪輪齒的修形，可以提高齒輪的精度，從而降低齒輪的噪音與振動，延長齒輪的使用壽命。文章針對公司在加工外貿齒輪時特殊的輪齒鼓形量要求，在剃齒加工過程中運用剃齒的修形技術以保證產品的質量要求。

關鍵詞：剃齒；修形；鼓形量；徑向剃齒刀

我公司是一家專業齒輪生產制造廠，主要生產汽車變速箱、收割機變速箱中齒輪，為了提高產品質量，降低齒輪噪音，對齒輪加工技術進行了不斷探索與創新，在齒輪的修形方面做了大量試驗，并積累了寶貴的經驗。通過對齒輪輪齒的修形，很好地改善了齒輪的嚙合性能，提高了齒輪的使用壽命。尤其針對外貿齒輪的特殊輪齒修形要求，運用了剃齒修形技術，滿足了產品質量要求。

1 外貿齒輪產品參數、修形要求及加工工藝過程

1.1 齒輪的基本技術參數及形狀

模數：m=3.5 齒數：z=38

壓力角：α=20° 齒寬：B=22

外園：D=Ф140.56 內孔：d=Ф750+0.03

齒輪精度：8GB10095-2001

材料：SAE8620

熱處理：S0.5～C59

1.2 輪齒修形要求

齒形鼓形量：0.005～0.015

齒向鼓形量：0.010～0.022

齒頂修緣：0.3×45°

1.3 加工工藝過程

鍛造→正火→粗車→精車→滾齒→剃齒→滲碳淬火→磨內孔。

2 剃齒工作原理與齒形中凹的原因

目前，國內的齒輪加工大多采用以下工藝：滾齒-磨齒和滾齒-剃齒-珩齒工藝。

雖然磨齒能較好地提高齒輪精度，但降低噪音的效果不很理想，且投資大，生產效率低。而剃齒具有成本低，效率高，修形方便等優點，因此大多廠家都采用剃齒工藝。

剃齒加工是剃齒刀與被剃齒輪形成一對加錯軸斜齒輪副的嚙合過程，在剃齒過程中，剃刀和被剃齒輪兩軸間的徑向壓力是不變的，作用在一對嚙合齒面上的單位面積壓力要比作用在兩對嚙合齒面上的單位面積要大得多，切削力也大得多，特別在剃齒刀與齒輪節圓附近的相對滑動速度最小，切削變形時間和切削力傳遞的時間較長，切去的金屬較多，這便是產生剃齒齒形中凹（見圖1）的原因，中凹量約在0.01～0.03mm。

3 剃齒的修形

用標準剃齒刀剃齒后的齒形在節圓附近往往產生中凹0.01～0.03mm，這是造成齒輪噪音的主要原因。針對外貿齒輪產品特殊的修形要求：齒形鼓形量在0.005～0.015mm，齒向鼓形量在0.010～0.022mm，同時結合其熱處理變形情況，由于該齒輪內孔較大結構類似齒圈，熱處理變形較大，根據經驗熱處理后齒頂會“塌頂”，齒面兩端也會“下掛”，這樣會使得熱處理后齒形、齒向鼓形量增大。所以剃齒的修形還必須兼顧熱處理變形情況，通過反復試驗，才能更好地對剃齒的齒形、齒向進行修正。

3.1 齒形的修形

采用剃齒刀修形，剃齒刀修形就是有意識地將剃齒刀節圓部分修凹，以彌補因剃齒工藝帶來的齒形中凹缺陷。我們采用在國產Y7125磨齒機上進行剃齒刀修形，利用修形樣板（見圖2）對砂輪進行修整，使刃磨后的剃齒刀齒形形成中凹，中凹量控制在0.015左右。圖3所示是直徑Φ240、齒數Z=73、模數m=3.5、螺旋角β=15°剃齒刀修形后的齒形曲線和被剃工件熱處理后齒形曲線。從熱處理后齒形的曲線結果看，這種剃齒刀修形方法完全滿足于外貿齒輪的齒形修形要求。

3.2 齒向修形

對于剃齒的齒向修形，主要考慮齒輪的彈性變形以及熱處理變形情況，一對齒輪理想的齒向嚙合長度在全長方向上接觸，為了實現齒寬方向基本均受載，提高齒輪承載能力，通常剃齒剃成鼓形齒，而齒向鼓形量國內一般：齒寬≤30mm時，鼓形量不超過0.015mm；齒寬>30mm，則根據齒寬比例適當加大。針對外貿齒輪齒向鼓形量要求比國內大的特點。我們結合其熱處理過程中兩端齒寬方向“下掛”的特點，剃齒時齒向鼓形量控制在0.010～0.015之間。這樣熱處理后齒向鼓形量便完全達到圖紙上齒向鼓形量（0.010～0.022）的要求。

3.3 徑向剃齒刀的修形

徑向剃齒刀是對齒輪進行精加工的一種齒輪刀具，徑向剃齒刀的進刀方式只有徑向進給運動，且對齒向的修形更方便、更容易加工出鼓形齒或錐形齒。可同時對徑向剃齒刀進行齒形、齒向的修形，我們在外貿齒輪產品剃齒工序中也進行了實施，完全可以滿足產品特殊的修形要求。

4 齒頂的修形

針對外貿齒輪產品齒頂修形的要求，我們采用了齒輪滾齒修緣方式，即在齒輪滾刀設計上增加了一個凸緣，使齒輪滾齒時，便可完成齒頂倒角0.3×45°的要求。

總之，通過剃齒齒形、齒向的修形，結合熱處理變形情況，我們完全滿足了外貿齒輪的特殊修形要求，不僅拓展了外貿業務，而且為企業增添了一道亮麗的經濟增加點。

參考文獻

[1]齒輪手冊.機械工業出版社，2003.

[2]機械加工工藝手冊，機械工業出版社，1991.

作者簡介：洪新陽，浙江浦江齒輪有限公司副總工程師，畢業于浙江大學（原浙江農業大學農業機械系）。