隨著(zhù)齒輪工業(yè)的發(fā)展和齒輪制造技術(shù)的提高,以及現代機械精度的提升都對齒輪加工質(zhì)量提出了更高要求。如何加工出高質(zhì)量的齒輪值得探討。

    1、齒輪加工原理

    用齒輪滾刀加工齒輪,其傳動(dòng)原理與一對螺旋齒輪的嚙合原理相同,而滾刀可以看成是一個(gè)齒數無(wú)窮多(頭數可以為1)的螺旋齒輪。切削運動(dòng)是滾刀的轉動(dòng);分齒運動(dòng)是隨著(zhù)滾刀的轉動(dòng),齒坯也要相應轉動(dòng),要求滾刀轉速與齒坯轉速之間嚴格保持著(zhù)相當于齒條與這個(gè)被加工齒輪嚙合的關(guān)系。也就是滾刀轉動(dòng)中刀齒在軸向移動(dòng)一個(gè)齒距,齒坯也相應地轉過(guò)相應的齒距,這個(gè)運動(dòng)是滾齒加工最重要的運動(dòng)。垂直進(jìn)給運動(dòng)即滾刀沿齒坯齒寬方向的垂直進(jìn)給(走刀)，這就是齒輪加工的基本過(guò)程。

    2、齒輪加工工藝過(guò)程分析

    (1)加工的第一階段是齒坯進(jìn)入機械加工的階段。由于齒輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與滾齒時(shí)采用的定位基準（孔和端面）的精度有著(zhù)直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使齒的內孔和端面的精度基本達到規定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應盡量在這一階段的后期加以完成。

    (2)第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段就應當加工出完全符合圖樣要求的齒輪來(lái)。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)階段中加工出能滿(mǎn)足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以，這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段，應予以特別注意。

    (3)加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規定的硬度要求。

    (4)加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過(guò)淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達到最終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應對定位基準面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內孔和端面均會(huì )產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進(jìn)行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的；而以修整過(guò)的基準面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準確可靠，余量分布也比較均勻，便于達到精加工的目的。

    3、滾刀的正確安裝是確保齒輪加工質(zhì)量的重要前提

    滾刀安裝前應檢查刀具所注規格是否符合要求,然后將刀內孔、端面擦干凈,用手推入刀桿不允許用重錘敲擊。所用墊平行度誤差不大于0.01mm,而且墊的數量應越少越好。另外,要嚴格限制鎖緊螺母軸線(xiàn)對端面的不垂直度。滾刀緊固后,應用百分表檢查滾刀兩凸肩處跳動(dòng)量。應注意滾刀兩凸肩的徑向跳動(dòng)高點(diǎn)應力求一致。當滾刀安裝后跳動(dòng)量超差,可松開(kāi)螺母轉動(dòng)墊,使誤差相互補償。選擇滾刀的精度應與被加工齒輪的精度適應。一般AA級滾刀加工7級精度齒輪,A級滾刀加工8級精度的齒輪,B級精度的滾刀加工9級精度的齒輪。滾刀的安裝技術(shù)是齒輪工基本功之一,其操作質(zhì)量的好壞直接影響齒形精度,因而必須予以重視。

    4、切實(shí)提高齒輪加工質(zhì)量的具體措施分析

    4.1選擇合適的齒輪材料

    實(shí)踐表明，工件材料的硬度大于HB240-260時(shí)，滾刀的磨損會(huì )明顯上升,當走刀量過(guò)大時(shí),引起切削過(guò)程的沖擊和振動(dòng)也會(huì )過(guò)大,甚至折斷刀齒,進(jìn)而造成齒輪表面加工質(zhì)量的下降。因此在條件允許的情況下,被加工材料的硬度應盡可能控制在HB180-220范圍內。

    4.2選用合適的切削速度

    滾齒刀在切削塑性材料時(shí),由于切屑黏度較大,如果切削速度較慢,切屑在滾齒刀前刀刃上產(chǎn)生停留,刀刃推擠切屑碾壓齒輪加工面,會(huì )使齒輪加工面產(chǎn)生鱗狀毛刺,鱗狀毛刺的深度與切削速度有關(guān),還與齒輪的材質(zhì)有關(guān),每種材質(zhì)都對應著(zhù)一個(gè)最佳切削速度,當切削速度合適時(shí)便可控制毛刺的產(chǎn)生。需要注意的是,有些材質(zhì)的毛刺深度在一定范圍內與切削速度成正比,必須使切削速度加大到一定值鱗狀毛刺才會(huì )消失。

    4.3正確裝卡工件

    在齒輪加工過(guò)程中,滾齒刀對齒輪的徑向壓力相當大,如果工件裝卡不牢,滾齒刀會(huì )在齒輪的齒面產(chǎn)生震動(dòng),這種震動(dòng)有時(shí)會(huì )使齒輪的齒面產(chǎn)生微裂紋。微裂紋的大小及密度與振動(dòng)的頻率和切削速度有關(guān)。

    一般的齒輪要求齒圈徑向跳動(dòng)在0.07mm之內,齒圈徑向跳動(dòng)過(guò)大的原因是工件安裝的徑向跳動(dòng)及端面跳動(dòng)。如果工裝上的夾瓣牙形角太尖,開(kāi)始時(shí)能夾緊工件,使用一段時(shí)間以后,牙形角開(kāi)始磨損,并出現工件夾不緊的現象,造成齒輪齒圈徑向跳動(dòng)超差。如果把牙形角的角度改為70°角,并進(jìn)行淬火處理,消除牙形角磨損的現象,齒圈徑向跳動(dòng)就會(huì )在公差允許的范圍之內。

    4.4提高熱處理能力

    滲碳齒輪的熱處理變形直接影響到齒輪的精度、強度、噪聲和壽命，即使在滲碳熱處理后加上磨齒工序，變形仍然會(huì )降低齒輪的精度等級?？刂讫X輪變形也必須在制造齒輪的全過(guò)程中設法去解決：減少齒輪材料冶金因素對變形的影響；采用控溫正火或等溫退火來(lái)處理齒輪鍛件；改進(jìn)設備，優(yōu)化工藝，減少淬火對變形的影響。

    4.5提高基準加工精度

    齒輪的加工精度在固定的坐標內評判才有意義，這里的坐標是由齒輪的加工基準面形成的，基準包括兩個(gè)軸頸或者端面和內孔。軸頸必須與中心孔同心，如果存在偏心的話(huà)，將會(huì )使加工基準與安裝基準不重合，影響裝配精度；齒輪的端面基準要與內孔垂直，端面跳動(dòng)和內孔的圓度都應有嚴格的公差要求。

    4.6提高接觸精度

    研磨是在其他金屬切削加工方法未能滿(mǎn)足工件精度和表面粗糙度要求時(shí)，所采用的一種精密加工工藝。當齒輪加工精度低、齒面粗糙，在嚙合中僅有少數幾點(diǎn)接觸時(shí)，會(huì )產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，研磨可以降低噪聲，成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題。研磨劑可以用于各種材料的齒輪及蝸輪、蝸桿研磨，可以使其精度提高2個(gè)等級以上。因此，它是一種提高齒輪精度的有效方法。

    5、結語(yǔ)

    齒輪的加工,除了采取有效的工藝措施、正確的刀具安裝來(lái)保證外,還與滾刀的制造、機床自身精度誤差等因素息息相關(guān)。隨著(zhù)各種技術(shù)的發(fā)展，現有的加工工藝不斷取得突破，必然會(huì )推動(dòng)齒輪加工工藝不斷發(fā)展和完善。