齿轮加工精度提升措施探析

韩毅

摘要： 在齿轮加工的过程中，有许多因素都会影响其加工的精度。本文就如何提高齿轮的加工精度进行了一定的分析。

中图分类号：TB47文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 引言

随着科技的不断发展，我国现如今已经将“在滚齿机上加工出渐开线齿轮”作为了加工齿轮的常用工艺和设备。对于滚齿的加工，其原理就好比是一对啮合的螺旋齿轮相对地传动。齿轮加工的过程中，滚刀起着十分重要的作用，正是由于其与工件之间的相对运动，才可以保证渐开线齿轮的啮合运动关系，进而高效率地加工出齿轮。经过相关技术人员对齿轮加工的不断研究，现如今滚齿加工的精度一般可达7～10级，并且生产效率也比以往的高出很多，所以可以高效率地生产直齿等，同时也可以大批量的对蜗轮进行加工。通过一系列的实验数据表明，齿轮加工的误差主要在于：齿轮加工过程的几何偏心和运动偏心，其可以引起一系列的误差以及误差累积，最终影响到齿轮传动的准确性和平稳性。

2 响齿轮加工精度的主要因素

在齿轮的加工过程中，有许多的因素会影响到齿轮的加工精度。经过技术人员的实验表明影响齿轮加工精度的主要因素大体上有：（1）齿坯的加工误差;(2)滚刀的制造、刃磨和安装误差;(3)几何偏心和运动偏心产生的误差等。只有有针对性地处理好每种误差才可以有效地提高齿轮加工精度。

3 齿轮加工精度提升的几个措施

3.1提高齿坯的加工

提高齿轮加工精度的一个有效途径则是提高齿坯的加工精度。在对齿坯的加工过程中，常常会因为筋板自身的不对称、以及辐板的偏心或者是内孔偏心等，而不能保证加工出来的齿坯是对称的。正是由于这种不对称性，便在一定程度上给机械加工和装配造成了许多的麻烦。在实际操作过程中，不仅要照顾好齿坯的外圆，同时也需要照顾好内孔的加工量，更需要考虑两端面对幅板的对称性，尽管在实际过程中，相关技术人员都考虑了这几个方面，但是得到的齿坯依然不够理想。总结其原因可以大体的分为如下一些方面：（1）重心的偏移，主要是由于两个端面本身不具有严格的平行性，或者是毛坯本身存在一定的不对称性；（2）内孔外圆不同心，主要是由于车内孔和外圆的转数不同；（3）切齿的分圆轨迹的中心与内孔中心不对齐。

通过相关技术人员的不断实验表明，要想提高齿轮的加工精度，可以从以下几个方面着手：（1）严格地将齿轮的定位孔及端面加工符图，在装入传动轴时需要按照配合的要求进行操作；（2）磨削轴和齿轮的外圆需要并靠在磨齿轮的端面上；（3）在进行切齿操作时，可以以靠磨的齿轮端面为基准装夹，同时需要做到的是保证齿轮的外圆轨迹中心与传动轴的中心是重合的，只有这样才可以在一定程度上保证基准的统一性。

3.2 控制齿轮剃前的加工质量

在齿轮的一系列加工过程中，每个加工过程基本上是不相同的。就拿剃齿来说，其加工工序与滚齿、插齿加工工序是完全不同的。在对剃齿进行加工之前，需要保证剃前的齿轮具有相当的精度。在实际加工中，剃齿的余量大小，不仅会影响其生产率，同时也会在一定程度上影响加工质量的好坏。如果剃齿的余量过小，则会出现剃不起来的现象，这主要是因为不能完全地除去剃前的误差以及齿面存在的缺陷。如果剃齿的余量过大，则会导致剃齿的效率比较低，同时也会使得刀具的磨损程度变快，进而产生比较严重的“中凹”现象。所以在实际的加工过程中需要严格地保证剃齿的精度，同时在齿轮剃前加工中，也需要很好地控制齿轮的公法线变动量公差、齿向的公差和表面粗糙度等。

3.3 刃磨剃齿刀主要步骤

在实际加工过程中只有正确地操作剃齿刀，才可以保证齿轮的加工精度，以下是刃磨剃齿刀的主要步骤：（1）保证齿刀容屑槽中没有杂物，同时需要检查刀齿的磨损程度，对于那些磨损程度比较严重的，则需要及时的更换，只有这样才可以保证齿面可以完全被磨起来；（2）相关技术人员应该通过实验的结果，建立剃齿刀与工件接触点之间的关系，以便确定剃齿刀的特形曲线等内容；（3）当刃磨了一个齿后，应该检验其是不是满足预先设计好的特形曲线，如果不满足，则需要重新设定刃磨特形曲线；（4）由于在磨削的过程中，剃齿刀有可能会产生磁性，所以必须对剃齿刀进行退磁处理。

3.4合理控制处理工序

齿轮基本上都需要进行热处理加工，相关研究表明：在齿轮渗碳的热处理加工中，有几个因素会直接或者间接地影响齿轮的变形，比如：热处理炉的温度是否处于均匀状态；处理中运用的碳层是否是均匀的等。由相关技术人员得到的数据可知如下的结论，既渗碳的温度越高，渗碳层的厚度越厚，油的温度越低，都会在一定程度上导致齿轮的变形量增大。

在对齿轮进行淬火的过程中，影响齿轮变形的主要因素是淬火的冷却行为，实际中由热油淬火得到的齿轮变形量会比用冷油淬火得到的齿轮变形量小。同时需要注意的是油的冷却能力也会在一定程度上影响齿轮的变形。在热处理加工的过程中，正是由于不能很好地控制处理炉的温度和碳层的均匀性，才会导致生产出来的齿轮具有一定的变形量。

3.5抵消偏心的影响

在齿轮加工中，常常会出现偏心问题，如：齿坯定位产生的几何偏心和由机床床身结构导致的齿坯定位的运动偏心。齿轮加工过程中，这两种偏心会引起齿轮的加工误差。经过技术人员的不断研究，现如今可以利用一种方法将这两种偏心问题进行相互抵消、相互补偿，进而在一定程度上提高齿轮的加工精度。

3.5.1几何偏心和运动偏心

齿坯是安装在机床工作台心轴上的，它的定位是通过基准孔确定的。几何偏心产生的直接原因在于齿轮齿圈的基准轴线与齿坯基准孔中心没有重合在一起，而产生几何偏心的间接原因是基准孔与心轴之间存在间隙或者是基准孔本身就存在一定的偏心。产生运动偏心的直接原因是蜗轮的轴线与定位心轴的轴线之间没有完全的重合在一起，而间接的原因在于工作台分度蜗轮本身存在偏心蜗。

3.5.2抵消偏心影响，减小加工误差

齿轮加工过程中的齿距累积误差主要是由几何偏心和运动偏心共同作用而产生的。实际操作中减小齿距累积误差的措施如下：一是保证齿坯孔的精度，主要指的是齿坯孔的定心精度；二是利用合理的方法将几何偏心与运动偏心所产生的影响进行一定地抵消。这种合理的方法可按如下步骤进行：（1）测方向，既是测出分度蜗轮的运动偏心方向，然后试切一件齿坯，对这个试切的齿坯进行一定地测量，既测出其公法线长度的最大值（蜗轮运动偏心方向）和最小值，做好标记A。（2）测出齿坯的径向跳动，同时需要在径向跳动最大值方向上做好标记B。（3）在安装齿坯时，应使A、B的方向恰好相反。

4 结论

随着我国的不断发展，齿轮得到了比较广泛的运用，对于提高齿轮的精度是十分有必要的。本文介绍的几种提高齿轮加工精度的措施都是实际运用中经常采用的，这些方法是通过了实践证明的，具有一定的可行性。

参考文献

[1] 赵世华.金属切削机床[M］北京：航空工业出版社

[2] 张子逊，陈世平. 一种提高齿轮加工精度有效可行的方法[M].机械设计与制造工程