浅析齿轮加工精度的影响因素和优化手段

孙景屹

摘要：随着市场经济不断发展，机械制造企业迅速发展，齿轮的应用率也越来越高，同时人们对齿轮精度的要求也越来越高。本文将根据齿轮加工精度的影响因素，提出了几种提高齿轮加工精度的优化措施。

关键词：齿轮；加工；精度；控制

中图分类号TH11 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0222-02

随着我国科学技术的不断进步，当前我国齿轮加工技术水平已经有所提高，利用滚齿机、剃齿机等先进设备提高齿轮加工的精度。对于滚齿加工来说，它的操作原理就像是一对啮合的螺旋齿轮在相互传动运动。齿轮加工的整个过程中，滚刀具有重要作用，在加工过程中滚刀和工件之间进行相对运动，保证渐开线齿轮呈现啮合运动关系，提高齿轮加工的效率。近些年来，随着科技水平的进步，人们对齿轮精确度的要求也在不断提高，相关技术人员加强了齿轮加工的研究力度，不断深入探讨提高齿轮精度的方法，现将滚齿加工精度划定为7到10级，逐步提高齿轮加工效率，生产高效率、高精度的齿轮。另外，相关研究人员还对蜗轮大批量加工进行了研究，通过一系列相关实验，收集和整理数据，将其齿轮加工出现误差的原因归结为：在齿轮加工的过程中，出现几何偏心以及运动偏心的现象，就会导致整个齿轮加工作业出现误差，并进行误差累积，最后会影响齿轮转动的平稳性和准确性，继而导致齿轮精度较低。本文以齿轮加工为研究对象，分析总结了影响齿轮加工精度的因素，并提出了提高齿轮加工精度的优化建议，希望进一步提高齿轮加工效率和精度。

1.影响齿轮加工精度的因素

在齿轮的加工过程中，热处理程序、毛培成型工艺等处理程序都会影响到齿轮加工精度。另外，齿轮加工精度的影响因素不只是以上所说的，还有以下因素。

1）生产原理。在齿轮加工的过程中，近似刀刃轮廓和转动关系都会影响齿轮加工，如果出现一些误差，在生产过程中加工螺纹、复杂曲面以及齿轮的环节很容易影响成品齿轮的精度。

2）机械的调动。在齿轮的加工过程中，调动机床是一个非常重要的环节，一旦机床调整的不正确，就会产生误差，最终降低齿轮精度。当然，不仅在机床调整的阶段容易出现误差，如果机床制造不合标准，也会影响齿轮的精度。具体体现在机床导轨导向、机床主轴回转和传动链3个方面。

3）夹具问题。定位、刀具导向元件以及分度结构，都会影响齿轮精度。在夹具工作的过程在中出现损坏现象，都会影响齿轮精度。另外，在夹具装置工作后，元件之间容易出现尺寸问题，同样会降低齿轮精度。

4）刀具问题。在齿轮加工的过程中，需要用到很多种刀具，每种刀具在加工时出现的误差都是不同的。一是铰刀、钻头、圆拉刀这类刀具在加工过程中出现的误差会影响到齿轮尺寸的精确度；二是砂轮、成型车刀和铣刀等这类刀具的形状会影响齿轮形状方面的精确度；三是花键滚刀和齿轮等这类刀具的形状会影响齿轮表面形状的精确度。

5）力的问题。一是受到外力造成齿轮变形，在夹紧刀、离心力和重力等外力的影响下，会使齿轮发生形变，降低加工精确度，因此导致整个加工工艺系统的中间部件互相作用发生改变，容易出现误差问题，影响齿轮的稳定加工进程，机床和加工器件容易出现变形，使得齿轮的整体形状发生改变；二是在整个工作过程中，加工时会产生一些摩擦，摩擦会产生一定的热量，如果热量过高将会影响整个加工过程，从而降低齿轮的精确度；三是由于力的影响，使得一些部件在工作中出现误差，如毛坯制作的时候或者进行热处理的时候，因为残留一些应力，出现误差。

6）环境问题。齿轮加工的过程会产生很大金属碎片，这些碎片如果进入零件的缝隙中，或者其他重要的位置中，就会直接降低零件加工的准确度。这种问题容易被发现但是不容易解决，因为这关系到操作人员技术水平的问题。

2.提高齿轮加工精度的措施

1）提升齿坯的加工质量。齿轮加工过程中，齿坯的质量对后续工序具有重要作用，直接影响齿轮加工定位和安装的准确度。如果齿轮在进行滚齿的时候，齿坯安装缝隙过大，就会使齿坯加工出现偏心现象。一旦出现偏心情况，就会使齿圈径向跳动出现较大偏差，直接导致齿轮后续加工质量不高，使得成品齿轮精度受到极大的影响。同时，齿圈齿坯在进行断面圆跳动的时候，如果出现误差将会影响剃齿加工的质量。这是因为剃齿加工的故从中定位面是齿轮的端面，在齿轮齿坯达到最大的圆跳动位置时进行锥齿加工。斜齿加工的位置则是在距离齿轮齿坯圆跳动的最大圆周面的任意90。内。在进行锥齿加工和剃齿加工的过程中，齿轮的每个齿都是由锥齿与斜齿合力加工而成的，这种合成加工会对齿轮精度产生一定影响。因此，在齿轮加工过程中，应当严格控制齿坯件的质量，可以通过以下两种方法提高齿坯件质量。一是加工孔类齿轮的时候，齿轮孔应当控制在H6级，并且齿轮齿坯的外圆直径不超过80的端面调动应当控制在0.017。齿轮齿坯的外圆直径如果超过80的端面跳动，就应该控制在0.0221的范围内。齿轮齿坯的外圆直径如果大于125的端面跳动，就应该控制在0.0251的范围内；二是在加工轴累齿轮的时候，将定位外圆的尺寸精度控制为H5级，定位外圆的跳动尽量控制在0.015以内。

2）提高齿轮加工过程中的滚齿精度。滚齿加工的方法主要是用于对齿轮精度要求并比较低的齿轮加工中，想要提高齿轮的加工质量和精度，需要选择标准形式的齿轮滚刀。在加工汽车中使用的齿轮的时候，加工工艺上就应当选择滚梯加工工艺。在进行滚齿加工的过程中，我们需要应用的是剃前的齿轮的滚刀，这样能够将齿轮精度最少提高两级。在提高精度的同时，我们还需要对三个变量参数进行有效控制，一是周节积累误差；二是公法线长度变动分量；三是齿圈径向跳动的误差。

3）把握齿轮加工过程中剃齿的精度。剃齿是进行齿形精加工的有效方法，它的作用是有利于休整齿形和齿向形状以及位置。在实际操作过程中，剃齿余量的大小，不仅会影响到齿轮加工效率，还会对齿轮加工质量产生一定的影响。如果剃齿余量过小，就会出现剃不起来的情况，这是因为不能完全消除剃前误差和齿面缺陷。如果剃齿余量过大，就会降低加工效率，还会降低齿形加工质量。一般来说，中等模数的齿轮在加工时如果选择单边剃齿，剃齿余量应当在0.03mm～0.04mm之间。

4）控制齿轮加工过程中的控制热处理程序。齿轮加工中会涉及热处理工序，在齿轮渗碳加工升温的过程中温度均衡与否、冷却介质温度值、碳层均匀程度都会影响齿轮的精度。为了提高齿轮加工的精度，需要规范火工艺，将温度调控在650℃～700℃之间。另外，还需要及时调整在粗加工后面以及精加工的前面的部件。

齿轮加工的过程具体系统性特征，应当严格按照规定和标准进行加工。每一道工序都需要严格按照图纸上的要求进行，合理安排每一道工序，把握生产过程中的每个环节的质量，才能全面提高齿轮加工的精确度。当然，在齿轮加工的过程中，应当注意引进先进制造工艺对齿轮精确度的影响，及时找到有效的解决办法提高齿轮精度。