提高齿轮加工精度新举措研究

迟本江

摘 要：近年来，机械行业的发展有了一个长足的进步，在机械精密化、智能化的进程中，人们对机械加工的精良程度和使用性能都有了更高层次的要求。齿轮加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。

关键词：齿轮;加工;精度;控制

齿轮是能互相吻合的有齿的机械零件，齿轮传动可完成减速、增速、变向等功能。它在机械传动及整个机械领域中应用极其广泛。齿轮加工属于机械加工的范畴，对于精度要求不同的的齿轮，其加工工艺是不同的，只有对于高精度齿轮才进行精整加工，精整加工的目的是提高齿轮的精度。

一、影响齿轮加工精度主要因素分析

（一）滚齿精度有误差影响精度。轴齿精度主要和运动精度、平稳性精度、接触精度有关。滚齿加工中用控制公法线长度和齿圈径跳来保证运动精度，用控制齿形误差和基节偏差来保证工作平稳性精度。由于轴齿精度一般由齿圈径跳、基节偏差、公法线长度等因素决定。因此，一旦这几项因素发生偏差，滚齿加工精度均会受到较为严重的影响。包括运动偏心、几何偏心、齿形误差、 齿向误差、粗糙度分析等因素。当被加工齿轮的齿数与多头滚刀的头数成倍数 时或用多头滚刀进行高速滚削加工时，在用多头滚刀滚齿时会产生这类误差。包括齿圈径向跳动误差、公法线长度误差。还包括带缺陷滚刀，窜刀机构缺陷，刀架滑板镶条松紧不合适，滚刀架窜刀滑板夹紧不合适。齿形误差主要是滚刀齿形误差决定的，滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动（即安装误差）也對齿形误差有影响。或因顶尖和顶尖孔制造不良，使定位面接触不好造成偏心，所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。

（二）齿坯精度有误差影响精度。在齿轮加工过程中，齿坯件的加工质量对其精度有着根本性的影响，对齿轮加工精度影响是非常大的，因为其实齿轮后续加工的基础直接关系着齿轮加工的安装和定位精度。插齿夹具安装不正，端跳不合格。清洁度或有磕碰伤。齿坯误差大，插齿刀行程的超越量选择过小，插齿时在齿宽上尚未切削完毕，工作台带动工件即已让刀。 齿坯自重变形使滚刀与齿坯相对位置发生改变，影响齿轮滚刀的切入角度和切削深度，进而影响齿轮切线过程中切削力的大小。当切削深度增大时，切削力也随之增大，并且切入角度的改变对刀具的稳定状态也会产生一定的影响。齿轮加工时，齿坯装夹不正和热处理变形都会影响齿轮精度，特别是热处理变形对齿轮精度的影响，不易控制。，也会造成齿坯两侧面的平行度、齿坯两侧面与中心线的垂直度存在一定误差，从而影响加工精度。齿坯误差主要是滚刀齿形误差决定的，滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动也对齿形误差有影响。常见的齿坯误差有不对称、齿形角误差、产生周期误差等。

二、提高企业加工精度控制措施

（一）提高滚齿加工精度。齿轮的加工精度和检测精度越高，即齿轮的尺寸和形状精度越高，那么齿轮的传动的噪声越小，平稳性、加速冲击越小，效率就越高。要求齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小，也就是要限制短周期内的转角误差。齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。一般采用：粗滚齿—精滚齿—齿端加工—淬火—校正基准—粗磨齿—精磨齿。磨齿是目前齿形加工中精度最高，表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可达3-5级。加工前应仔细检查机床零配件等各方面的细节，科学、仔细地调节切削用量、材料安装等，尤其要注重刀具的选择、几何参数的设置和机器润滑冷却等。在齿轮加工前，应提升刀具的刚度，并及时养护设备。必须保持滚刀刀齿的运动方向与被切齿轮的齿向一致，然而由于滚刀刀齿排列在一条螺旋线上，刀齿的方向与滚刀轴线并不垂直。要想提升滚齿精度，必须使用精良的滚刀在精密的滚齿机上操作。此外，还应确保机床回转中心与齿轮中心完美重合，以有效减小径向误差。还应注意齿顶圆的尺寸精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的，齿顶圆精度太低，必然使所测量出的齿厚值无法正确反映齿侧间隙的大小。

（二）完善齿坯加工精度。齿轮孔的尺寸精度，须在孔的偏差值的中间差附近左右分布，一般定在±0.003～±0.006mm，如果超差而又在孔的设计要求范围内，必须分别转入切齿工序，以便采取措施;同时，孔的直线度必须控制在0.006mm之内。在注意产生齿距累积误差的问题外，还要检查刀架体的固定导轨和滑动导轨的滑动面磨损不均匀，而出现平面度与φ160外母线平行度超差，致使插齿刀的运动轨迹不正确。由于齿坯的周向变形呈周期性，切削力会呈现周期性波动，产生周期性误差，影响切削过程的平稳性，使齿廓表面出现波纹，增加了轮齿的表面粗糙度，降低齿形精度。定位基准精度的提高，大大地提高了齿轮加工的精度，特别是齿向精度。要充分考虑利用新工艺、新技术和新材料随着毛坯制造专业化生产的发展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用越来越多，如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的应用日益广泛，例如，必须把滚、剃工艺水平发挥到最好。而剃齿精度在很大程度上依鞍滚齿精度，安装刀具前应充分检查。轴齿轮类零件一般以中心孔作为定位基准，所以中心孔的制造精度一定要保证锥面粗糙度好，不允许有任何磕碰是关键。为了准确地传递动力并保证齿轮运转协调，要求主、被动齿轮在转动过程中的转角要准确，也就是齿轮转一周的实际转角与理论转角的误差应在要求的精度之内，该精度称为齿轮的运动精度。

（三）加强数控技术应用水平。数控技术是集计算机技术、自动控制技术、测试技术和机械制造技术为一体的综合性高新技术，它将机工装备的功能、可靠性、效率、质量及自动货程度等提高到一个新的水平，数控机床是一种过程控制设备，这就要求它在实时的每一个时刻都准确无误地工作。由于齿轮是机械产品设计中的常用零件，齿轮加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。现在的用户对于齿轮精度的要求是非常的严格，因此，注意齿轮加工精度是非常重要的。精密齿轮的生产商也需要使用专业的检测设备，如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。但是拥有正确的设备仅仅是个开始。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮。所以，要调整切削参数，采取降低切削进给量，增加多次切削行程，也可以采取降低切削进给量，增加多次切削行程（粗滚，精滚），重新设计齿轮结构。由于设备使用年限长，主轴磨损之类的引起的降低精度，可以采取更换备件的方法。

三、结束语

总之，要强化齿轮加工精度管理，不断增强工作人员的质量意识，从齿轮加工的机床、夹具、刀具、各生产工序等着手，严把各道质量管卡，并有效提升整个生产加工团队的技术水平，确保齿轮加工的科学性、规范性，从而保证齿轮精确度的提升。通过上述环节的精确控制，齿轮加工精度将得到有效提升，并最终达成齿轮加工精度提升的目标。

参考文献：

[1]史春梅，高精度蜗轮齿坯工艺工装新方法[J];科技经济导刊;2019年24期

[2]李军利，葛正浩，齿轮轴类零件工艺决策系统的研究[J];机械传动;2018年03期

[3]李强，蒋建锋，王丽婷，等.对数螺旋锥齿轮数控自动编程与加工研究[J].机床与液压，2017，45（16）

[4]冀永曼.解析螺旋锥齿轮数控加工关键技术[J].科技展望，2016，26（15）5、韩江，杨清艳，张魁榜，等.螺旋锥齿轮数控加工中刀盘误差的补偿[J].中国机械工程，2016，27（5）