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齒輪加工工藝過(guò)程中常見問題及對(duì)策探析

1 齒輪加工工藝過(guò)程常見問題

        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。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內(nèi)，包容實(shí)際齒形廓線的兩理想齒形（漸開線）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，如果用它代替漸開線滾刀切齒時(shí)，則切出的齒輪齒形不是漸開線，因而在理論上造成了一定的齒形誤差，稱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)程常見問題解決對(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，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。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。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，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?？紤]可調(diào)整夾具，組合夾具及其它適用夾具，避免采用專用夾具，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。