齿轮加工误差分析及加工质量提高方法

时永丰

（淮北万里昌泰电气有限公司，安徽淮北 235000）

齿轮加工误差分析及加工质量提高方法

时永丰

（淮北万里昌泰电气有限公司，安徽淮北 235000）

1 引言

在机械行业的发展过程中，齿轮产品对机械的传动起到举足轻重的作用。但是齿轮在加工过程中，机床本身精度误差，工件与工装装夹误差，齿坯的加工误差，滚刀的制造和安装误差，齿坯的找正误差等因素都会影响齿轮的加工精度，造成齿轮的加工误差。本文拟简要探讨齿轮误差产生原因，及提高齿轮加工精度的方法。

2 齿轮加工方法及原理

用齿轮滚刀加工齿轮，其传动原理与一对齿轮的啮合原理相同，而滚刀可以看成是一个齿数无穷多的螺旋齿轮。切削运动是滚刀的转动，分齿运动是随着滚刀的转动，齿坯也要相应转动，滚刀转动中刀齿在轴向移动一个齿距，齿坯也相应地转过相应的齿距，这个运动是滚齿加工最重要的运动。

3 齿轮加工误差的成因分析

（1）机床本身精度。包括工作台上、下顶尖径向跳动；两顶尖间不同轴；工作台分度误差。

（2）工件与工装装夹误差。包括工件基准孔与夹具心轴之间误差；夹具心轴本身的径向跳动；工件端面与基准孔轴线的跳动误差；胎具中心与工作台回转中心不重合等。

（3）基准端面定位不好，夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。

（4）调整夹具时，心轴和机床工作台回转中心不重合。（5）齿坯基准孔与心轴间有间隙，装夹时偏向一边。

此外，造成齿轮加工误差的其他因素还有机床立柱导轨误差、进给丝杠的周期性误差、热变形误差、切削过程中的振动，等等。

4 提高齿轮加工质量的方法

（1）提高滚齿加工精度。滚齿是一种常用的齿轮加工方法，在精度很高的滚齿机上，采用精密滚刀。在普通级滚齿机上，用普通精度滚刀，只能加工出8级精度轮齿。滚齿如何提高加工精度，可以从四个方面来完成：（1）保证齿轮的中心与机床的回转中心重合，减少齿圈径向跳动误差；（2）提高滚齿机工作台蜗轮副回转精度，尽量减少传动链引起的分度不均匀，减少公法线长度误差；（3）调整机床、刀架的垂直进给方向与零件轴线的偏移量，使上尾座顶尖中心与工作台回转中心保持一致，提高差动挂轮计算精度；（4）滚齿时要控制留磨量，余量不能过大，否则磨齿后齿轮的表面渗碳硬度层会被磨掉，造成硬度下降，降低齿轮的接触疲劳强度。

（2）在提高机床精度的同时，减小工件装夹误差，提高工件本身工艺基准的制造精度，是提高齿轮加工精度的有效途径。实践证明改进工艺方法及工装结构是提高齿轮制造精度行之有效的方法。

（3）使夹具心轴的轴心与工作台轴心重合，在夹具底面设有固定止口，虽与工作台配合间隙很小，但仍存在位置误差，为使夹具安装偏心很容易找正至零或接近于零，将夹具的固定止口改为可微调偏心止口。

（4）滚刀安装前应检查刀具所注规格是否符合要求，然后将刀内孔、端面擦干净，用手推入刀杆，不允许用重锤敲击。垫的数量应越少越好。另外，要严格限制锁紧螺母轴线对端面的不垂直度。滚刀的安装技术是齿轮工基本功之一，其操作质量的好坏直接影响齿形精度，因而必须予以重视。

（5）提高热处理能力。渗碳齿轮的热处理变形直接影响到齿轮的精度、强度、噪声和寿命，即使在渗碳热处理后加上磨齿工序，变形仍然会降低齿轮的精度等级。控制齿轮变形也必须在制造齿轮的全过程中设法去解决：减少齿轮材料冶金因素对变形的影响；采用控温正火或等温退火来处理齿轮锻件；改进设备，优化工艺，减少淬火对变形的影响。

（6）提高基准加工精度。齿轮的加工精度在固定的坐标内评判才有意义，这里的坐标是由齿轮的加工基准面形成的，基准包括两个轴颈或者端面和内孔。轴颈必须与中心孔同心，如果存在偏心的话，将会使加工基准与安装基准不重合，影响装配精度；齿轮的端面基准要与内孔垂直，端面跳动和内孔的圆度都应有严格的公差要求。

（7）提高接触精度。研磨是在其他金属切削加工方法未能满足工件精度和表面粗糙度要求时，所采用的一种精密加工工艺。自身具有润滑作用，研磨时的磨料对工件进行微量切削的压力可达工件的工作负荷，被研工件表面不划伤、不嵌砂、不胶合，且可在很高温度下使用。当齿轮加工精度低、齿面粗糙，在啮合中仅有少数几点接触时，会产生噪声和振动，研磨可以降低噪声，成为提高产品质量的关键问题。研磨剂可以用于各种材料的齿轮及蜗轮、蜗杆研磨，可以使其精度提高2个等级以上。只要适当选择研磨剂的粒度，可以满足所要求的任何粗糙度值，从而可以提高传动效率。需要进行磨削的齿轮，在精滚和硬化处理后可不经磨齿，装配后直接在工作状态下进行研磨，其效率比磨齿高十几倍至几十倍，且质量超过磨齿，又比磨齿经济。因此，它是一种提高齿轮精度的有效方法。

5 结束语

随着齿轮工业的不断发展，齿轮制造和测量技术不断提高。影响其精度的因素很多，通过对影响齿轮加工精度因素的分析，来寻求提高滚齿精度的途径，使齿轮加工精度得到不断提高，是我们在今后的生产实际中需要不断解决的问题。

责任编辑：訾兴建

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