陜西法士特汽車傳動集團(tuán)有限公司 朱建國 韋喜梅 鄧乃學(xué)

剃齒拉毛控制方法分析

陜西法士特汽車傳動集團(tuán)有限公司 朱建國 韋喜梅 鄧乃學(xué)

剃齒工藝通常是對齒輪在熱處理（輪齒淬硬）前的一種精加工方法。齒輪在剃齒時有各項精度要求，其中齒面的粗糙度指標(biāo)對嚙合噪音的影響很大。通常汽車用齒輪的齒面粗糙度要達(dá)到Ra1.6～0.4μm，而在實際生產(chǎn)中，由于各種原因，齒面粗糙度不是很理想。而其中最常見的就是齒頂拉毛現(xiàn)象，刀痕很深，對齒面的表面質(zhì)量影響最大。

行星齒輪A（齒輪參數(shù)：Z＝21，Mn＝5.5，α=20°，在展角為33.4°處齒頂修行量為0.016～0.059）比較特殊，齒數(shù)少，模數(shù)較大，同時在全展角范圍內(nèi)，距離齒頂1/3處，有較大的修行量。在實際加工時，齒輪修行范圍內(nèi)拉毛，條紋狀刀紋很深，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過大量試驗分析，逐一找到了剃齒拉毛的影響因素，并采取了控制措施，效果良好。

一、剃齒拉毛的主要原因

剃齒加工是按照一對交錯軸斜齒輪的嚙合原理進(jìn)行的，是擠壓和相對滑動切削的綜合過程。在加工過程中，由于工件法向剖面垂直于刀具和齒輪的齒向，因而齒向滑移速度也與法向剖面垂直；又由于齒廓滑移速度與法向剖面上齒廓各點相切，所以齒廓滑移速度永遠(yuǎn)與齒向滑移速度相垂直。

如圖1所示，vx為齒向滑移速度，vy為齒廓滑移速度。由于vx是從齒根到齒頂各接觸點的數(shù)值基本相等，vy的大小沿齒高方向發(fā)生變化，在節(jié)圓處為零，趨向齒頂、齒根處則增大。所以，節(jié)圓是改變切削點軌跡方向的分界線，節(jié)圓處齒廓滑移速度為零，齒頂、齒根處為最大。

在剃刀與工件嚙合過程中，在無軸向走刀時，剃齒面中密布著小條紋，如圖2所示。

當(dāng)采用軸向走刀時，切削點軌跡通常以表面粗糙度形式殘存在齒面上。根據(jù)這個規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)齒頂、齒根是粗糙度最低的地方，也就是最易拉毛的主要原因。

二、拉毛現(xiàn)象的控制措施

由于是精加工，所以對剃齒過程應(yīng)嚴(yán)格控制，但剃齒加工過程復(fù)雜，影響因素很多，為保證精度、避免拉毛、提高齒面表面質(zhì)量，應(yīng)從以下幾方實施控制。

1.控制剃齒前的工件材料。剃齒前工件材料要求密度均勻，不含雜質(zhì)，不應(yīng)存在局部缺陷，韌性不應(yīng)過大，材料硬度要求為HB170～240。太硬，會降低刀具的使用壽命；太軟，則容易粘刀，對齒面表面質(zhì)量影響加大。

2.剃齒前齒輪的余量及余量分布形式。由于此行星齒輪在齒頂有修行，且修行點在全齒廓離齒頂1/3處，如果滾齒采用標(biāo)準(zhǔn)漸開線，則剃齒時齒頂切削量要大得多，這樣對零件齒面的啃蝕非常嚴(yán)重，同時也縮短了剃刀的使用壽命。所以在保證剃前齒面粗糙度、齒圈徑跳、齒形誤差、齒向誤差等在合乎要求的情況下盡量選小的加工余量，目前根據(jù)經(jīng)驗剃前余量一般為0.13～0.15mm。余量分布形式對剃齒也有一定的影響，此齒輪A最好在剃前滾齒時也采用齒頂修行，也就是滾齒時給剃齒留的余量沿齒高方向均勻分布的形式，這樣有利于減輕剃刀刃的負(fù)荷，減少剃齒齒面拉毛現(xiàn)象。圖2為滾齒無修行時齒廓的對比情況。

3.剃刀硬度及刀刃的鋒利程度。嚴(yán)格保證剃刀的硬度（63～66HRC），同時保持刀刃的鋒利性，及時修磨。修磨完后要仔細(xì)觀察刀刃，看有沒有毛刺等。

4.剃削參數(shù)的選取。對于行星齒輪A，建議切削循環(huán)3～4次，光整循環(huán)1～2次。每個循環(huán)的切削量同樣對拉毛現(xiàn)象有直接影響。對易拉毛齒輪，刀具轉(zhuǎn)速必須合理選用，不能過快，縱向進(jìn)給速度更應(yīng)適當(dāng)減慢；而徑向進(jìn)給量的選擇一般來說越小，剃齒后的齒面粗糙度值越小。但徑向進(jìn)給量太大或太小，對剃前誤差的糾正能力就會減小。實際加工時當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)速為100～150r/min，縱向徑給速度為55～90mm/min，徑向進(jìn)給量為0.02～0.03mm/行程，剃齒拉毛現(xiàn)象有非常大的改善。

5.切削液的選用。選用優(yōu)質(zhì)切削液，以確保充分的潤滑性、流動性、切削性以及抗擊壓性。由于以前采用水性切削液，且對勾濃度較低，容易出現(xiàn)拉毛現(xiàn)象，而改用油性切削液后，拉毛現(xiàn)象明顯改善。同時應(yīng)經(jīng)常檢查切削液中有無切屑等雜質(zhì)，并及時更換和清理切削液系統(tǒng)，以免損傷加工齒面。

綜上，通過對剃齒前的工件材料和剃齒加工過程中各因素的綜合分析和控制，不僅有效地解決了加工齒輪的拉毛現(xiàn)象，而且大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。