周春雷

摘 要：隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展，齒輪行業(yè)通過(guò)大量引進(jìn)高端設(shè)備使加工能力有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并與國(guó)際先進(jìn)水平已相當(dāng)接近。筆者就對(duì)常見(jiàn)的齒輪加工工藝過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題及相關(guān)對(duì)策進(jìn)行了系統(tǒng)的探討，從而最大限度提高齒輪加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：齒輪；加工；問(wèn)題

齒輪是現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)中的重要組成部分。從國(guó)防機(jī)械到民用機(jī)械，從重工業(yè)機(jī)械到輕工業(yè)機(jī)械，無(wú)不廣泛的采用齒輪傳動(dòng)。隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對(duì)于齒輪的需要顯著增加。因此，多快好省精的生產(chǎn)齒輪已經(jīng)成為發(fā)展機(jī)械工業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 齒輪加工工藝過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題

1.1 齒數(shù)不正確。在齒輪的整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)稱(chēng)為齒數(shù)。齒輪齒數(shù)的確定原則和要求先初定齒輪模數(shù)及傳動(dòng)軸直徑，以便滿足結(jié)構(gòu)要求。首先，滾刀選用不正確。由于齒輪齒形比較復(fù)雜，影響其加工精度的因素也十分復(fù)雜多變。除滾齒設(shè)備的自身精度、齒坯的安裝調(diào)整、齒輪材質(zhì)、熱處理等因素外，齒輪滾刀的合理選擇也是十分重要的。齒數(shù)誤差會(huì)引起每對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中傳動(dòng)比的瞬時(shí)變化。其次，工件毛坯尺寸不正確。傳統(tǒng)毛坯尺寸基準(zhǔn)設(shè)計(jì)忽略了工藝過(guò)程的差異，而統(tǒng)一將零件圖中各尺寸基準(zhǔn)作為毛坯尺寸基準(zhǔn)，導(dǎo)致毛坯在后續(xù)加工過(guò)程中余量誤差增大而浪費(fèi)材料。第三，附加運(yùn)動(dòng)方向不對(duì)。在滾齒機(jī)加工斜齒輪時(shí)，附加運(yùn)動(dòng)方向的判定比較困難，再加上銑削方式、工件螺旋方向及滾刀螺旋方向等因素的變化，更增加了判斷的難度。

1.2 齒形不對(duì)稱(chēng)。首先，滾刀安裝不對(duì)中。滾刀的安裝好壞影響著滾刀徑向、軸向跳動(dòng)，最終影響切齒精度。一般安裝滾刀前宜先校正刀軸，控制兩端徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm。臺(tái)階與螺母端面對(duì)軸線的垂直度應(yīng)小于0.01mm，墊圈應(yīng)淬硬磨平。滾刀裝到刀軸上需校正兩邊凸臺(tái)的徑向圓跳動(dòng)，盡可能使其“同步”，即兩端徑向圓跳動(dòng)的最高點(diǎn)在同一方向。其次，滾刀刃磨后，螺旋角或?qū)С陶`差大。常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時(shí)，滾刀相當(dāng)于一個(gè)螺旋角很大的螺旋齒輪，其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)，工件相當(dāng)于另一個(gè)螺旋齒輪，彼此按照一對(duì)螺旋齒輪作空間嚙合，以固定的速比旋轉(zhuǎn)，由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡(luò)成齒輪的齒形。

1.3 齒形誤差。齒形誤差是指在齒形工作部門(mén)內(nèi)，包容實(shí)際齒形廓線的兩理想齒形（漸開(kāi)線）廓線間的法向間隔。齒輪滾刀是加工外嚙合直齒和斜齒圓柱漸開(kāi)線齒輪最常用的一種刀具。這種滾刀側(cè)后刀面的軸向截形是直線，如果用它代替漸開(kāi)線滾刀切齒時(shí)，則切出的齒輪齒形不是漸開(kāi)線，因而在理論上造成了一定的齒形誤差，稱(chēng)為齒輪滾刀的造形誤差。另外，在實(shí)際加工過(guò)程中不可能獲得完全準(zhǔn)確的漸開(kāi)線齒形，老是存在各種誤差，從而影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性。齒輪的基圓是決定漸開(kāi)線齒形的惟一參數(shù)，假如在滾齒加工時(shí)基圓產(chǎn)生誤差，齒形勢(shì)必也會(huì)有誤差。

2 齒輪加工工藝過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題解決對(duì)策

2.1 正確確定齒輪齒數(shù)。首先，合理選用滾刀。我們要選擇模數(shù)、壓力角相同，螺旋角相近，變位系數(shù)差異在0.1mm內(nèi)，這樣齒根差異才不會(huì)太大。如果相差很大，也可以通過(guò)微調(diào)滾刀的安裝角度，以達(dá)到圖紙上要求的根徑。如果發(fā)現(xiàn)做出的齒輪齒頂變寬，根徑變小，情況不嚴(yán)重時(shí)，也可以適當(dāng)加大刀架角度，這樣滾出的齒輪的齒頂就會(huì)變尖一點(diǎn)。根徑變小。其次，確認(rèn)好工件毛坯尺寸。加工前的齒輪毛坯加工，在整個(gè)齒輪加工過(guò)程中占有很重要的地位。無(wú)論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加工。因此，在齒輪的技術(shù)要求中，應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，因?yàn)辇X厚的檢測(cè)是以齒頂圓為測(cè)量基準(zhǔn)的，齒頂圓精度太低，必然使所測(cè)量出的齒厚值無(wú)法正確反映齒側(cè)間隙的大小。第三，附加運(yùn)動(dòng)方向要準(zhǔn)確。目前，金屬切削機(jī)床書(shū)籍及有關(guān)資料中，對(duì)滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)工件附加運(yùn)動(dòng)方向的判定是：滾刀豎直移動(dòng)工件螺旋線導(dǎo)程的過(guò)程中，當(dāng)滾刀與齒輪螺旋線方向相同時(shí)，工件應(yīng)多轉(zhuǎn)一周，即工件附加運(yùn)動(dòng)方向與工件展成運(yùn)動(dòng)方向相同。反之，當(dāng)滾刀與齒輪螺旋線方向相反時(shí)，工件應(yīng)少轉(zhuǎn)一周。由此可見(jiàn)，附加運(yùn)動(dòng)是形成齒輪螺旋線的運(yùn)動(dòng)，附加運(yùn)動(dòng)方向與展成運(yùn)動(dòng)方向、銑削方式、工件螺旋方向有關(guān)。因此，附加運(yùn)動(dòng)一定要準(zhǔn)確才能保證齒輪加工質(zhì)量。

2.2 齒形要對(duì)稱(chēng)。齒形加工是齒輪加工的關(guān)鍵，其方案的選擇取決于多方面的因素，如設(shè)備條件、齒輪精度等級(jí)、表面粗糙度、硬度等。首先，保證滾刀的安裝精度。滾刀安裝在滾齒機(jī)的心軸上，需要用千分表檢驗(yàn)滾刀兩端凸臺(tái)的徑向圓跳動(dòng)不大于0.005 mm。同時(shí)，要適時(shí)竄位。滾刀在滾切齒輪時(shí)，通常情況下只有中間幾個(gè)刀齒切削工件，因此這幾個(gè)刀齒容易磨損。為使各刀齒磨損均勻，延長(zhǎng)滾刀耐用度，可采取當(dāng)滾刀切削一定數(shù)量的齒輪后，用手動(dòng)或機(jī)動(dòng)方法沿滾刀軸線移動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)齒距，以提高滾刀壽命。其次，控制滾刀刃磨質(zhì)量。積極采用滾刀刃磨床，它具有精度高、價(jià)格低、操作方便靈活等特點(diǎn)。采用高精度直線導(dǎo)軌、精密分度盤(pán)，保證了滾刀刃磨的精度。獨(dú)立的砂輪修整裝置和滾刀的螺旋進(jìn)刀、對(duì)刀裝置，大大提高了操作靈活性和刃磨滾刀的工作效率。第三，檢查交換齒輪的安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。交換齒輪是用以改變機(jī)床切削速度或進(jìn)給量（見(jiàn)切削用量）的可更換齒輪組，并在應(yīng)用中能夠交換位置使用的齒輪。通過(guò)使用交換齒輪能夠?qū)⒃瓉?lái)的升（降）速傳動(dòng)變成降（升）速傳動(dòng)，而傳動(dòng)比互為倒數(shù)。因此，為了保證車(chē)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須及時(shí)檢查交換齒輪的安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

2.3 避免齒形誤差。首先，合理選用工件裝夾。數(shù)控加工時(shí)夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時(shí)一是要通常考慮可調(diào)整夾具，組合夾具及其它適用夾具，避免采用專(zhuān)用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。當(dāng)在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮采用專(zhuān)用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。其次，充分考慮利用新工藝、新技術(shù)和新材料隨著毛坯制造專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，目前毛坯制造方面的新工藝、新技術(shù)和新材料的應(yīng)用越來(lái)越多，如精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料的應(yīng)用日益廣泛，這些方法可大大減少機(jī)械加工量，節(jié)約材料，有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。第三，做好定位基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同，而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大時(shí)則采用錐堵。頂尖定位的精度高，且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，齒輪的加工過(guò)程是由若干工序組成的。為了獲得符合精度要求的齒輪，整個(gè)加工過(guò)程都是圍繞著齒形加工工序服務(wù)的。如今，齒輪加工正朝著高效、高精度及綠色制造方向發(fā)展，齒輪加工也正朝著全數(shù)控、功能復(fù)合、智能化、自動(dòng)化及信息化方向發(fā)展。廣大技術(shù)工作者要抓住這一發(fā)展趨勢(shì)，更好地為我國(guó)的齒輪加工行業(yè)提供高效、復(fù)合、智能的技術(shù)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李文，王曉慧.基于工藝尺寸式的工藝方案優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2011，01.

[2]卞亞峰.基于零件加工過(guò)程的毛坯尺寸基準(zhǔn)的研究與應(yīng)用[D].太原科技大學(xué)，2013.

[3]王敏，徐濱士，王曉慧.毛坯尺寸基準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)床與液壓，2011，05.