齿轮加工中存在的问题及对策研究

朱姗姗

【摘要】齿轮是重要的基础传动元件，近年来，随着技术的发展，尽管采用电气、液压传动装置日益增多，对齿轮的需求仍有增无减。无论从国防机械到民用机械，从重工业机械到轻工业机械，齿轮传动在其中有着无可替代的重要地位。

【关键词】齿轮；加工；传动

众所周知，齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动，是机械产品的重要基础零部件，是现代机械传动中的重要组成部分。通过它来传递力和改变力的方向，其制造质量的好坏对整台机器的性能有直接影响。随着我国制造业的不断发展，齿轮行业通过大量引进高端设备使加工能力有了长足的进步，并与国际先进水平已相当接近。

一、齿轮加工中存在的问题

（一）齿形不对称较为突出。一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。随着齿轮加工技术的迅猛发展，特别是大模数、多齿数齿轮的加工，迫切要求在滚齿方面实现高速高效。当滚刀的齿轮齿形安装不当，对准不齐时或者堆成，滚刀在刀杆上的位置难以确定，滚刀中心线相对于齿坯中心线会偏移一定角度，其啮合线的交点在齿坯中心线上而不在滚刀中心线上，即刀刃与啮合线的交点相对于节点与齿轮中心线的连线不对称。所以在实际上，刀齿的中部和根部磨损很少，刀齿的齿顶载荷分布和磨损也极不均匀，而齿顶圆角处的磨损则决定着刀具的寿命。（二）齿数出现错误。首先，滚刀选用错误。齿轮滚刀，作为齿轮加工的重要加工工具，其设计与制造水平的高低将严重影响齿轮精度的高低。齿轮滚刀的滚齿不对称将导致剃齿过程中剃齿刀刀齿左右侧受力不均匀，直接影响剃齿加工齿形误差和剃齿刀使用寿命，还会降低机床使用精度。因此，在齿轮的滚齿加工中，应尽量减少这些误差。其次，毛坯尺寸不正确。传统毛坯尺寸基准设计忽略了工艺过程的差异，而统一将零件图中各尺寸基准作为毛坯尺寸基准，导致毛坯在后续加工过程中余量误差增大而浪费材料。第三，滚切斜齿轮时，附加运动方向不对。在滚齿机加工斜齿轮时，附加运动方向的判定比较困难，再加上铣削方式、工件螺旋方向及滚刀螺旋方向等因素的变化，更增加了判断的难度。（三）齿形有误差。由于齿轮滚刀的制造刃磨误差及滚刀的安装误差等原因造成的，因此在滚刀的每一转中都会反映到齿面上。齿轮的径向误差齿轮径向误差是指滚齿时，由于齿坯的实际回转中心与其基准孔中心不重合，使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的周节累积公差。由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线，使齿轮传动中瞬时传动比不稳定，影响齿轮的工作平稳性。常见的齿形误差有不对称、齿形角误差（齿顶变肥或变厚）、产生周期误差等。（四）齿形中凹问题。汽车齿轮多采用剃齿作为齿部最后精加工的手段，但在实际加工中经常会遇到剃齿中凹现象，即剃后齿轮齿形中间部位存在凹量，这种现象在少齿数直齿轮上表现更为突出。变速箱中90%以上的齿轮精加工均采用滚齿-剃齿法。剃齿是一种高效的齿轮精加工工艺，主要用于滚齿或插齿以后未经淬硬的外啮合直齿轮、斜齿圆柱齿轮和不宜进行磨齿加工的台肩齿轮的精密加工。

二、齿轮加工中存在问题的解决措施

（一）齿形要对称。检查一下剃齿刀安装与回转中心是否一致，就是靠里端的垫片选用是否正确。一般轴向刀（宽度25）里端所用垫片是12.5，排除一下。还有检查一下剃刀与零件齿根圆弧是否有干涉，轴齿的齿数一般少，啮合系数很少，如果有干涉很容易出现剃后齿形不对称！当然完全的对称是不存在的，如果还有問题，就要检查一下滚刀起始圆了，如果你的滚刀精度不是很好，就会造成左右两边渐开线起始圆或齿顶倒角尺寸相差，造成正反转时啮合系数变化，这个对少齿数零件的齿形影响也是致命的。同时，对于两中心孔和端面做定位基准。在精度很高的滚齿机上，采用精密滚刀，可以加工出45级精度的轮齿。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。（二）齿数不能出现失误。首先，合理选用滚刀。我们要选择模数、压力角相同，螺旋角相近，变位系数差异在0.1mm内，这样齿根差异才不会太大。如果相差很大，也可以通过微调滚刀的安装角度，以达到图纸上要求的根径。其次，重新调整分齿交换齿轮，并检查中间轮加置是否正确。当毛坯工件存在尺寸和形状误差或缺陷，使某些待加工面的加工余量不足，用找正的方法不能补救时，则需要考虑应用借料的方法来进行划线。第三，选好基准面。若毛坯上没有已加工面，首先应选择最大的不加工面为划线基准，但该基准只能用一次，在下次划线时，必须用已加工面作为划线基准。各种铸锻毛坯件，由于多种原因，在尺寸、形状和位置上可能存在一定的误差和缺陷。如果误差较小时，可以通过找正和借料的方法予以补救。（三）齿形不能有误差。在设计齿轮传动装置时，确定齿数是一项基本的、而且.也是重要的工作。齿轮是要设计的，而不是选就可以的。类型与以轴的布置有关，平行轴的用圆柱齿轮，相交轴的用锥齿轮。每种齿制有一个最小齿数，是防止在滚齿时产生根切的。故必须大于最小齿数。如直齿圆柱齿轮不得小于17。最好一对啮合齿轮的齿数互为质数，至少不能互为整数倍数，以免局部齿磨损严重。所以确定传动比就很重要。直齿圆柱齿轮的最小齿数为17，小于该值要根切。按中心距和传动比平衡齿数与模数的关系。（四）着力解决凹问题。首先，刀修形法根据被剃齿轮实际中凹齿形记录将剃齿刀的齿形修磨成中凹曲线，即采用反修形法，保证剃后齿轮中凹量减小或消除。这种方法往往需要经过多次反复修磨试剃，才能最后确定出剃齿刀修形曲线的凹量和凹点的起止位置。其次，改进刀具设计增大重合度。主要是对影响重合度的刀具参数进行改进设计，综合考虑刀具寿命和剃齿质量，尽可能增大重合度。如减小啮合角、增加刀具齿数、增大刀具外径等，这些措施在一定程度上可以使剃齿中凹量减少。

三、结束语

总之，随着齿轮数量和品，种的增加，对齿轮加工要求的不断提高，新的齿轮加工方法不断涌现。因此，不断加强对齿轮加工过程中的问题研究，并不断来选用合适的加工方法是提高齿轮加工质量的关键。

参考文献

[1]彭娟媚，唐军.提高圆柱齿轮剃齿加工质量与效率的方法[J].工具技术，2006年03期.

[2]王诚.齿轮精度设计及加工误差分析智能系统研究[D].长沙理工大学，2010年.