■ 陜西法士特齒輪公司 （寶雞 722409）

姜雄濤

剃齒加工是齒輪最終熱處理前的一種精加工方法，因其加工精度和生產(chǎn)效率高，機床調(diào)整方便，大多數(shù)齒輪產(chǎn)品齒部加工都采用滾齒—剃齒工藝。但剃齒加工過程由于受齒坯精度、機床夾具精度、刀具設(shè)計、剃刀修形情況及切削參數(shù)等綜合因素影響，會出現(xiàn)齒形齒向、齒面表面粗糙度、齒距誤差精度超差等問題。

1. S齒形

（1）產(chǎn)生原因：如圖1 所示，剃齒加工過程中，剃刀與被剃齒輪的嚙合點是在不停變化的，各接觸區(qū)輪齒受力大小不同，被剃掉的余量也不同，這就造成了齒形不規(guī)則。一般情況，在偶數(shù)接觸區(qū)齒形誤差很小，在奇數(shù)接觸區(qū)齒形誤差增大，這樣就會形成齒形中凹。另外，剃刀設(shè)計和修形問題造成剃齒嚙合狀態(tài)不好，會導(dǎo)致剃齒齒形出現(xiàn)中凹。機床精度及剃刀安裝精度也會造成影響，在此不考慮機床精度及剃刀安裝精度。

圖 1

（2）解決辦法：①在設(shè)計時應(yīng)遵循齒輪參數(shù)對剃齒嚙合狀態(tài)的影響規(guī)律，使偶數(shù)接點區(qū)盡量長、奇數(shù)接點區(qū)盡可能短，奇數(shù)點接觸區(qū)長不大于偶數(shù)點接觸區(qū)長；應(yīng)避免出現(xiàn)剃刀外徑與齒厚不匹配、剃刀齒頂過高，導(dǎo)致碰齒根、剃刀修形曲線不適用等設(shè)計問題。②利用齒形誤差反向修形剃刀來控制剃齒齒形的變異，修形點按齒形的變化部位確定，修形量可取剃齒變形量的2/3～1倍，對于變形嚴(yán)重的剃齒齒形可采用多段修形。

2. 齒面拉毛

（1）剃齒齒面拉毛主要有以下幾種表現(xiàn)形式：

圖 2

圖 3

齒頂留有徑向劃痕（見圖2）。產(chǎn)生原因：如圖3所示，在齒輪基圓上徑向速度為零，齒頂上的徑向速度分量最大。如果刀具設(shè)計軸交角太小、徑向分量太大、齒向方向的速度太小，就會在齒頂留有徑向劃痕；剃刀的轉(zhuǎn)速過高，在接近齒輪外圓處的切削速度近似垂直，剃削效果不好，也會在齒頂留有徑向劃痕。

齒向上剃刀槽深痕（見圖4）。產(chǎn)生原因：齒輪每轉(zhuǎn)剃刀相對齒輪在齒向上的移動距離和剃刀小槽齒距相等（重合），剃齒的抬刀量和刀具抬高時的走刀速度不合理。

圖 4

剃齒表面粗糙，有劃痕（見圖5）。產(chǎn)生原因：剃刀容屑槽排列不合理；剃刀鈍化，切削性能下降；軸交角小，切削性能不好；剃刀刃磨時徑向跳動大；剃刀帶磁粘切屑或小槽里夾切屑；剃刀的轉(zhuǎn)數(shù)過高。

圖 5

另外，工件材料硬度低、塑性高；剃前齒輪的模數(shù)、螺旋角較大；剃刀有崩刃、鈍口和毛刺或刀槽過淺；切削液的潤滑性能不好等，這些都會加重上述3種現(xiàn)象。

（2）解決辦法：在設(shè)計和選用剃刀時，保證合理的剃刀螺旋角，使剃齒加工時軸交角在10°～15°，實踐證明，在剃削中等模數(shù)齒輪時，軸交角為12°時剃削效果最好，齒面質(zhì)量易保證。

選擇合理的切削用量。為了獲得較好的齒面質(zhì)量，在選用切削用量時，應(yīng)首先考慮采用較高的切削速度，合適的縱向走刀量即工作臺往返速度及較小的徑向進給量。

切削速度的選擇。一般以110mm/min左右較為合適。實際中為了方便操作，一般以控制剃刀主軸轉(zhuǎn)速來保證切削速度。實踐證明，在剃削中等模數(shù)齒輪時，選擇剃刀主軸轉(zhuǎn)速在145～175r/min，既能保證被剃齒輪齒面質(zhì)量，又不會降低剃刀壽命。

剃刀縱向走刀量即工作臺往返速度的選擇。避免齒輪每轉(zhuǎn)剃刀相對齒輪在齒向上的移動距離和剃刀小槽齒距相等。工作臺往返速度并不是越小齒面質(zhì)量就越好，相反工作臺往返速度過小，容易造成剃刀磨損加快，齒輪齒面出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象，工作臺往返速度為100～150mm/min較為合理。

徑向進給量的選擇。在既保證齒面質(zhì)量又保證合理剃刀壽命的前提下，每一往復(fù)行程剃刀的徑向進給量約為0.02～0.04mm。

通過毛坯的調(diào)質(zhì)或正火處理，使材料硬度提高，改善工件的切削性能，減小剃刀切削刃與加工材料粘結(jié)，改善齒面質(zhì)量。

及時刃磨剃刀，保證切削刃鋒利，不得有裂紋、黑斑、燒傷、毛刺、銹斑、崩刃和鈍口，剃刀刀槽深度＜0.40mm時報廢。

選擇合理的切削液。應(yīng)使用具有充足潤滑性和流動性好的切削液，如耐高壓添加劑的礦物油、極壓乳化油等，不建議使用水溶性切削液。另外，應(yīng)保持切削液的潤滑性能，以清潔和不變質(zhì)尤為重要。

3. 齒跟起臺

剃齒加工時，輪齒齒面根部和齒根應(yīng)該是光滑過渡的，但有時在齒面根部會出現(xiàn)一條沿齒寬方向分布的凸臺。這個凸臺對齒輪質(zhì)量影響很大，在齒輪傳動中會出現(xiàn)較大的噪聲、振動，甚至造成齒輪副安裝、運轉(zhuǎn)困難，打齒，損壞傳動機構(gòu)。

產(chǎn)生原因：剃刀設(shè)計不合理；剃刀重磨時外圓和齒厚不匹配，刀具外圓頂?shù)焦ぜX根或未達到齒面有效長度；剃前滾刀幾何參數(shù)不合理或滾刀凸角磨損，剃前余量過大或滾齒單邊齒根留臺。

解決辦法：①合理設(shè)計剃刀幾何參數(shù)：設(shè)計剃刀時盡可能不采用較大的負(fù)變位，盡量采用正變位，使刀齒根肥、頂尖，分度圓齒厚增加，嚙合角增大，避免剃齒時造成被加工齒輪齒根與剃刀齒頂發(fā)生干涉，使齒輪發(fā)生根切而產(chǎn)生根部起臺。②嚴(yán)格按剃刀重磨參數(shù)曲線刃磨剃刀，保證剃刀外圓和齒厚匹配，嚙合時使剃刀齒頂恰好介于齒輪根部沉切范圍內(nèi)。③嚴(yán)格控制剃前余量，及時刃磨剃前滾刀，防止?jié)L齒時移刀過偏，造成單邊齒根留臺，保證剃前滾刀齒頂凸角合適，剃刀能在輪齒根部沉切內(nèi)自由回轉(zhuǎn)。

4. 剃刀崩齒

產(chǎn)生原因：剃前齒輪齒面上有毛刺，剃削余量太大，切削速度或走刀速度過大都會導(dǎo)致剃刀崩齒。

解決辦法：①控制滾齒工件產(chǎn)生的毛刺，清理干凈方可剃齒。②嚴(yán)格控制剃前齒輪的切削余量，剃前的切削余量對剃齒精度及刀具磨損影響很大，余量應(yīng)盡可能小。③選定合適的切削速度和走刀速度。

5. 齒距誤差超差

剃齒加工特點決定其修正齒距誤差及公法線長度變動量誤差的能力較差，而且往往齒圈徑向跳動誤差還會轉(zhuǎn)化為公法線長度變動誤差，齒距累積誤差會因為修正徑向圓跳動誤差而稍有提高。因此，必須嚴(yán)格控制滾齒的齒距誤差和齒圈徑向跳動。另外，剃齒夾具的精度、機床的傳動精度、兩頂尖的跳動和同軸度對齒距誤差都有影響，在此不再贅述。

[1] 陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2] 國家機械工業(yè)委員會.齒輪工工藝學(xué)［M］. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.