齒輪加工中存在的問題及對策研究

朱姍姍

【摘要】齒輪是重要的基礎傳動元件，近年來，隨著技術的發展，盡管采用電氣、液壓傳動裝置日益增多，對齒輪的需求仍有增無減。無論從國防機械到民用機械，從重工業機械到輕工業機械，齒輪傳動在其中有著無可替代的重要地位。

【關鍵詞】齒輪；加工；傳動

眾所周知，齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機械傳動，是機械產品的重要基礎零部件，是現代機械傳動中的重要組成部分。通過它來傳遞力和改變力的方向，其制造質量的好壞對整臺機器的性能有直接影響。隨著我國制造業的不斷發展，齒輪行業通過大量引進高端設備使加工能力有了長足的進步，并與國際先進水平已相當接近。

一、齒輪加工中存在的問題

（一）齒形不對稱較為突出。一個齒輪的加工過程是由若干工序組成的。為了獲得符合精度要求的齒輪，整個加工過程都是圍繞著齒形加工工序服務的。隨著齒輪加工技術的迅猛發展，特別是大模數、多齒數齒輪的加工，迫切要求在滾齒方面實現高速高效。當滾刀的齒輪齒形安裝不當，對準不齊時或者堆成，滾刀在刀桿上的位置難以確定，滾刀中心線相對于齒坯中心線會偏移一定角度，其嚙合線的交點在齒坯中心線上而不在滾刀中心線上，即刀刃與嚙合線的交點相對于節點與齒輪中心線的連線不對稱。所以在實際上，刀齒的中部和根部磨損很少，刀齒的齒頂載荷分布和磨損也極不均勻，而齒頂圓角處的磨損則決定著刀具的壽命。（二）齒數出現錯誤。首先，滾刀選用錯誤。齒輪滾刀，作為齒輪加工的重要加工工具，其設計與制造水平的高低將嚴重影響齒輪精度的高低。齒輪滾刀的滾齒不對稱將導致剃齒過程中剃齒刀刀齒左右側受力不均勻，直接影響剃齒加工齒形誤差和剃齒刀使用壽命，還會降低機床使用精度。因此，在齒輪的滾齒加工中，應盡量減少這些誤差。其次，毛坯尺寸不正確。傳統毛坯尺寸基準設計忽略了工藝過程的差異，而統一將零件圖中各尺寸基準作為毛坯尺寸基準，導致毛坯在后續加工過程中余量誤差增大而浪費材料。第三，滾切斜齒輪時，附加運動方向不對。在滾齒機加工斜齒輪時，附加運動方向的判定比較困難，再加上銑削方式、工件螺旋方向及滾刀螺旋方向等因素的變化，更增加了判斷的難度。（三）齒形有誤差。由于齒輪滾刀的制造刃磨誤差及滾刀的安裝誤差等原因造成的，因此在滾刀的每一轉中都會反映到齒面上。齒輪的徑向誤差齒輪徑向誤差是指滾齒時，由于齒坯的實際回轉中心與其基準孔中心不重合，使所切齒輪的輪齒發生徑向位移而引起的周節累積公差。由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開線，使齒輪傳動中瞬時傳動比不穩定，影響齒輪的工作平穩性。常見的齒形誤差有不對稱、齒形角誤差（齒頂變肥或變厚）、產生周期誤差等。（四）齒形中凹問題。汽車齒輪多采用剃齒作為齒部最后精加工的手段，但在實際加工中經常會遇到剃齒中凹現象，即剃后齒輪齒形中間部位存在凹量，這種現象在少齒數直齒輪上表現更為突出。變速箱中90%以上的齒輪精加工均采用滾齒-剃齒法。剃齒是一種高效的齒輪精加工工藝，主要用于滾齒或插齒以后未經淬硬的外嚙合直齒輪、斜齒圓柱齒輪和不宜進行磨齒加工的臺肩齒輪的精密加工。

二、齒輪加工中存在問題的解決措施

（一）齒形要對稱。檢查一下剃齒刀安裝與回轉中心是否一致，就是靠里端的墊片選用是否正確。一般軸向刀（寬度25）里端所用墊片是12.5，排除一下。還有檢查一下剃刀與零件齒根圓弧是否有干涉，軸齒的齒數一般少，嚙合系數很少，如果有干涉很容易出現剃后齒形不對稱！當然完全的對稱是不存在的，如果還有問題，就要檢查一下滾刀起始圓了，如果你的滾刀精度不是很好，就會造成左右兩邊漸開線起始圓或齒頂倒角尺寸相差，造成正反轉時嚙合系數變化，這個對少齒數零件的齒形影響也是致命的。同時，對于兩中心孔和端面做定位基準。在精度很高的滾齒機上，采用精密滾刀，可以加工出45級精度的輪齒。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。（二）齒數不能出現失誤。首先，合理選用滾刀。我們要選擇模數、壓力角相同，螺旋角相近，變位系數差異在0.1mm內，這樣齒根差異才不會太大。如果相差很大，也可以通過微調滾刀的安裝角度，以達到圖紙上要求的根徑。其次，重新調整分齒交換齒輪，并檢查中間輪加置是否正確。當毛坯工件存在尺寸和形狀誤差或缺陷，使某些待加工面的加工余量不足，用找正的方法不能補救時，則需要考慮應用借料的方法來進行劃線。第三，選好基準面。若毛坯上沒有已加工面，首先應選擇最大的不加工面為劃線基準，但該基準只能用一次，在下次劃線時，必須用已加工面作為劃線基準。各種鑄鍛毛坯件，由于多種原因，在尺寸、形狀和位置上可能存在一定的誤差和缺陷。如果誤差較小時，可以通過找正和借料的方法予以補救。（三）齒形不能有誤差。在設計齒輪傳動裝置時，確定齒數是一項基本的、而且.也是重要的工作。齒輪是要設計的，而不是選就可以的。類型與以軸的布置有關，平行軸的用圓柱齒輪，相交軸的用錐齒輪。每種齒制有一個最小齒數，是防止在滾齒時產生根切的。故必須大于最小齒數。如直齒圓柱齒輪不得小于17。最好一對嚙合齒輪的齒數互為質數，至少不能互為整數倍數，以免局部齒磨損嚴重。所以確定傳動比就很重要。直齒圓柱齒輪的最小齒數為17，小于該值要根切。按中心距和傳動比平衡齒數與模數的關系。（四）著力解決凹問題。首先，刀修形法根據被剃齒輪實際中凹齒形記錄將剃齒刀的齒形修磨成中凹曲線，即采用反修形法，保證剃后齒輪中凹量減小或消除。這種方法往往需要經過多次反復修磨試剃，才能最后確定出剃齒刀修形曲線的凹量和凹點的起止位置。其次，改進刀具設計增大重合度。主要是對影響重合度的刀具參數進行改進設計，綜合考慮刀具壽命和剃齒質量，盡可能增大重合度。如減小嚙合角、增加刀具齒數、增大刀具外徑等，這些措施在一定程度上可以使剃齒中凹量減少。

三、結束語

總之，隨著齒輪數量和品，種的增加，對齒輪加工要求的不斷提高，新的齒輪加工方法不斷涌現。因此，不斷加強對齒輪加工過程中的問題研究，并不斷來選用合適的加工方法是提高齒輪加工質量的關鍵。

參考文獻

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