提高齒輪加工精度新舉措研究

遲本江

摘 要：近年來，機械行業的發展有了一個長足的進步，在機械精密化、智能化的進程中，人們對機械加工的精良程度和使用性能都有了更高層次的要求。齒輪加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數與圖紙要求的理想幾何參數的符合程度。

關鍵詞：齒輪;加工;精度;控制

齒輪是能互相吻合的有齒的機械零件，齒輪傳動可完成減速、增速、變向等功能。它在機械傳動及整個機械領域中應用極其廣泛。齒輪加工屬于機械加工的范疇，對于精度要求不同的的齒輪，其加工工藝是不同的，只有對于高精度齒輪才進行精整加工，精整加工的目的是提高齒輪的精度。

一、影響齒輪加工精度主要因素分析

（一）滾齒精度有誤差影響精度。軸齒精度主要和運動精度、平穩性精度、接觸精度有關。滾齒加工中用控制公法線長度和齒圈徑跳來保證運動精度，用控制齒形誤差和基節偏差來保證工作平穩性精度。由于軸齒精度一般由齒圈徑跳、基節偏差、公法線長度等因素決定。因此，一旦這幾項因素發生偏差，滾齒加工精度均會受到較為嚴重的影響。包括運動偏心、幾何偏心、齒形誤差、 齒向誤差、粗糙度分析等因素。當被加工齒輪的齒數與多頭滾刀的頭數成倍數 時或用多頭滾刀進行高速滾削加工時，在用多頭滾刀滾齒時會產生這類誤差。包括齒圈徑向跳動誤差、公法線長度誤差。還包括帶缺陷滾刀，竄刀機構缺陷，刀架滑板鑲條松緊不合適，滾刀架竄刀滑板夾緊不合適。齒形誤差主要是滾刀齒形誤差決定的，滾刀刃磨質量不好很容易出現齒形誤差。同時滾刀在安裝中產生的徑向跳動、軸向竄動（即安裝誤差）也對齒形誤差有影響。或因頂尖和頂尖孔制造不良，使定位面接觸不好造成偏心，所以齒圈徑跳主要應從以上原因分析解決。

（二）齒坯精度有誤差影響精度。在齒輪加工過程中，齒坯件的加工質量對其精度有著根本性的影響，對齒輪加工精度影響是非常大的，因為其實齒輪后續加工的基礎直接關系著齒輪加工的安裝和定位精度。插齒夾具安裝不正，端跳不合格。清潔度或有磕碰傷。齒坯誤差大，插齒刀行程的超越量選擇過小，插齒時在齒寬上尚未切削完畢，工作臺帶動工件即已讓刀。 齒坯自重變形使滾刀與齒坯相對位置發生改變，影響齒輪滾刀的切入角度和切削深度，進而影響齒輪切線過程中切削力的大小。當切削深度增大時，切削力也隨之增大，并且切入角度的改變對刀具的穩定狀態也會產生一定的影響。齒輪加工時，齒坯裝夾不正和熱處理變形都會影響齒輪精度，特別是熱處理變形對齒輪精度的影響，不易控制。，也會造成齒坯兩側面的平行度、齒坯兩側面與中心線的垂直度存在一定誤差，從而影響加工精度。齒坯誤差主要是滾刀齒形誤差決定的，滾刀刃磨質量不好很容易出現齒形誤差。同時滾刀在安裝中產生的徑向跳動、軸向竄動也對齒形誤差有影響。常見的齒坯誤差有不對稱、齒形角誤差、產生周期誤差等。

二、提高企業加工精度控制措施

（一）提高滾齒加工精度。齒輪的加工精度和檢測精度越高，即齒輪的尺寸和形狀精度越高，那么齒輪的傳動的噪聲越小，平穩性、加速沖擊越小，效率就越高。要求齒輪傳遞運動平穩，沖擊、振動和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉動時瞬時速比的變化要小，也就是要限制短周期內的轉角誤差。齒輪在傳遞動力時，為了不致因載荷分布不均勻使接觸應力過大，引起齒面過早磨損，這就要求齒輪工作時齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置。一般采用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—淬火—校正基準—粗磨齒—精磨齒。磨齒是目前齒形加工中精度最高，表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可達3-5級。加工前應仔細檢查機床零配件等各方面的細節，科學、仔細地調節切削用量、材料安裝等，尤其要注重刀具的選擇、幾何參數的設置和機器潤滑冷卻等。在齒輪加工前，應提升刀具的剛度，并及時養護設備。必須保持滾刀刀齒的運動方向與被切齒輪的齒向一致，然而由于滾刀刀齒排列在一條螺旋線上，刀齒的方向與滾刀軸線并不垂直。要想提升滾齒精度，必須使用精良的滾刀在精密的滾齒機上操作。此外，還應確保機床回轉中心與齒輪中心完美重合，以有效減小徑向誤差。還應注意齒頂圓的尺寸精度要求，因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準的，齒頂圓精度太低，必然使所測量出的齒厚值無法正確反映齒側間隙的大小。

（二）完善齒坯加工精度。齒輪孔的尺寸精度，須在孔的偏差值的中間差附近左右分布，一般定在±0.003～±0.006mm，如果超差而又在孔的設計要求范圍內，必須分別轉入切齒工序，以便采取措施;同時，孔的直線度必須控制在0.006mm之內。在注意產生齒距累積誤差的問題外，還要檢查刀架體的固定導軌和滑動導軌的滑動面磨損不均勻，而出現平面度與φ160外母線平行度超差，致使插齒刀的運動軌跡不正確。由于齒坯的周向變形呈周期性，切削力會呈現周期性波動，產生周期性誤差，影響切削過程的平穩性，使齒廓表面出現波紋，增加了輪齒的表面粗糙度，降低齒形精度。定位基準精度的提高，大大地提高了齒輪加工的精度，特別是齒向精度。要充分考慮利用新工藝、新技術和新材料隨著毛坯制造專業化生產的發展，目前毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的應用越來越多，如精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料的應用日益廣泛，例如，必須把滾、剃工藝水平發揮到最好。而剃齒精度在很大程度上依鞍滾齒精度，安裝刀具前應充分檢查。軸齒輪類零件一般以中心孔作為定位基準，所以中心孔的制造精度一定要保證錐面粗糙度好，不允許有任何磕碰是關鍵。為了準確地傳遞動力并保證齒輪運轉協調，要求主、被動齒輪在轉動過程中的轉角要準確，也就是齒輪轉一周的實際轉角與理論轉角的誤差應在要求的精度之內，該精度稱為齒輪的運動精度。

（三）加強數控技術應用水平。數控技術是集計算機技術、自動控制技術、測試技術和機械制造技術為一體的綜合性高新技術，它將機工裝備的功能、可靠性、效率、質量及自動貨程度等提高到一個新的水平，數控機床是一種過程控制設備，這就要求它在實時的每一個時刻都準確無誤地工作。由于齒輪是機械產品設計中的常用零件，齒輪加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數與圖紙要求的理想幾何參數的符合程度。現在的用戶對于齒輪精度的要求是非常的嚴格，因此，注意齒輪加工精度是非常重要的。精密齒輪的生產商也需要使用專業的檢測設備，如用來控制齒輪質量的雙齒側面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設備僅僅是個開始。那些試圖進入精度齒輪行業的成型商也必須調整他們的成型環境來確保他們生產的齒輪。所以，要調整切削參數，采取降低切削進給量，增加多次切削行程，也可以采取降低切削進給量，增加多次切削行程（粗滾，精滾），重新設計齒輪結構。由于設備使用年限長，主軸磨損之類的引起的降低精度，可以采取更換備件的方法。

三、結束語

總之，要強化齒輪加工精度管理，不斷增強工作人員的質量意識，從齒輪加工的機床、夾具、刀具、各生產工序等著手，嚴把各道質量管卡，并有效提升整個生產加工團隊的技術水平，確保齒輪加工的科學性、規范性，從而保證齒輪精確度的提升。通過上述環節的精確控制，齒輪加工精度將得到有效提升，并最終達成齒輪加工精度提升的目標。

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