論齒輪滾剃加工中，滾齒挖根量不足時剃齒的調(diào)整方法

苗永順 牟朋真 楊青林

摘 要：本文論述在滾齒挖根量不足的情況下，如何通過調(diào)整剃齒，達(dá)到既滿足剃齒齒形又滿足剃齒挖根要求的方法。

關(guān)鍵詞：滾齒挖根量不足；調(diào)整剃齒齒形

16年8月25日，在進(jìn)行SOP的NMT主動五檔齒輪剃齒加工時，發(fā)現(xiàn)剃齒齒根沒有挖根，滾齒的齒根整個被剃刀挖掉，大家知道，成品齒輪的齒根要求有0.01～0.05的挖根量，既不能大也不能沒有，否則都會影響齒輪的齒根強度，而在本文敘述的剃齒后的挖根情況如圖一所示，從圖上看滾齒的挖根量被剃齒刀整個吃掉，這勢必會造成嚴(yán)重削弱齒輪的齒根強度，有斷一、原因分析

出現(xiàn)這種情況以后，首先想到的是滾剃搭配，即將滾齒的M值盡量往小里做，剃齒的M值偏上差做，在保證剃齒能夠剃得起來的情況下，盡量減小剃齒的剃量，避免剃齒時剃掉整個挖根，但經(jīng)過試驗證明這種做法沒有明顯的效果。經(jīng)過研究，確認(rèn)滾齒、剃齒各參數(shù)的互相影響程度及改善方法，找出了出現(xiàn)這種情況的根本原因如下：

1）滾齒的挖根量過小，從滾齒的齒形報告上看（圖二），滾齒的挖根只有不到0.04mm，小于0.05-0.08mm的工藝要求，這個是屬于刀具制造的質(zhì)量問題，長期的措施可以鏟磨滾刀，但暫時沒有辦法改變。因為5P 現(xiàn)在已經(jīng)SOP，沒有多余的滾刀可供使用，將滾刀發(fā)出去鏟磨不現(xiàn)實。這個是造成剃齒沒有挖根的主要原因。

2）剃齒的壓力角太小，滾剃的壓力角不匹配，左齒面剃齒的fHa實際在17.8u，工藝要求15+/-0.03u，已經(jīng)接近要求的上限，部份單齒已經(jīng)做到了20.2u，已經(jīng)超出了工藝要求的上限，右齒面的情況也是一樣。而滾齒的壓力角基本保持在零位，但離工藝要求的5+/-10u的要求偏大，這樣造成滾剃壓力角不匹配，剃齒的壓力角相對于滾齒壓力角太小，造成根部剃齒余量太大。

3）剃齒的齒形鼓形量較大，從圖一中我們可以看出，剃齒的齒性鼓形量左齒面為6.5u，右齒面為7.2u，工藝要求為4+/-3u，特別是右齒面，已經(jīng)超出了工藝要求的上限值，這樣，即使在分度圓剃量不大的情況下，因為前面所分析的滾剃的壓力角不匹配，再加上較大的齒形鼓形量，要想剃出整個齒面，必定會在齒根處造成過大的剃齒余量，挖掉整個齒根。

二、解決措施

問題梳理明確以后，針對每一條具體的原因，制定了相應(yīng)的措施：

措施1：

修磨剃齒刀，加大剃齒刀的壓力角：使剃齒刀修磨后剃出的工件的壓力角在7.5u左右，偏離工件的剃齒工藝要求15+/-3u（前提是根據(jù)工件的熱變形結(jié)果，熱后成品要保證合格，這個是大前提），盡量優(yōu)化滾剃齒的壓力角，使兩者更加匹配，這樣在滿足齒頂及節(jié)圓能正常剃出的情況下，盡量減小齒根的剃削余量。

措施2：

修磨剃齒刀，盡量減小齒形的鼓形量，事實證明，在同樣的壓力角及同樣的節(jié)圓剃量的情況下，越小的齒形鼓形量，齒輪根部的剃量就會越小，反之就越大，在今天的這個案例中，滾齒刀的挖根已經(jīng)無法再改變，通過減小齒形鼓形量，再配合壓力角的增大，來進(jìn)一步減小在剃齒時的齒根的剃量，以達(dá)到優(yōu)化剃齒齒根的目的，經(jīng)過計算，這里取剃齒的鼓形量為0～2u。

三、調(diào)整方法

經(jīng)過以上兩個步驟，如圖三中可以看出，在作了壓力角的匹配和較小鼓形量以后，剃出的齒形已經(jīng)有了明顯的改觀，特別是左齒面已經(jīng)有了明顯的改善，但還是可以看到剃齒齒根處仍有明顯的臺階。下面將通過調(diào)整滾剃搭配和微調(diào)螺旋角的方法進(jìn)一步調(diào)整，已消除齒根臺階。

（一）調(diào)整滾剃齒搭配

在齒輪的滾剃加工中，如果有微小的剃齒臺階的話，通常調(diào)整滾剃齒的余量搭配，是一種行之有效的手段，像在本例中的主動五檔齒輪，由于滾齒刀制作的原因，在修了剃刀以后，按照正常的工藝剃削仍有臺階，五檔主動齒的加工工藝要求，剃齒的單邊余量為0.03mm，M值方向的剃量為0.18mm。按照齒厚的計算公式，可以計算出，在齒厚方向上，每減小0.01mm的剃量，那么在M值方向上就要減小0.06mm的剃齒余量。在這種情況下，我們將滾齒的M值在中差上減小0.05mm，剃齒的M值在中差上加大0.01mm，這樣在齒厚方向上將減小0.01mm的剃削余量。經(jīng)過搭配調(diào)整以后，齒輪的根部形狀已經(jīng)大有改觀。

（二）調(diào)整螺旋角，微調(diào)左右挖根對稱、微調(diào)鼓形量

經(jīng)過修磨剃刀和上面的滾剃搭配，我們看到剃齒后的挖根已經(jīng)出來了，但是還存在左右挖根不是很對稱的情況，還有就是齒形的鼓形量偏小，我們進(jìn)一步調(diào)整剃齒機的齒向偏差fHb，可以使壓力角、左右挖根對稱度、齒形鼓形量方面有輕微的改變，反復(fù)調(diào)整如圖四中的參數(shù)fHb，直到達(dá)到理想的齒廓形狀如圖五所示，根據(jù)熱變形結(jié)果，熱后成品參數(shù)全部合格。

至此，因為滾齒挖根不足所造成的剃齒齒根被剃光的問題得以解決。

四、結(jié)語

在齒輪的滾剃加工中，除了fHα、fHβ、Cα、Cβ等參數(shù)以外，齒廓的根部形狀是最需要關(guān)注的，因為這將直接關(guān)系到齒的根部強度，當(dāng)齒廓的根部形狀出現(xiàn)問題，就必須進(jìn)行調(diào)整，同時要兼顧其他齒輪的參數(shù)在允許的范圍內(nèi)，這樣齒輪的強度及嚙合噪音才能夠同時得到滿足。

參考文獻(xiàn)：

[1] 成大先.齒輪傳動.化學(xué)工業(yè)出版社.機械設(shè)計手冊（單行本）.7-5025-4958-7.

[2] 中國機械設(shè)計大典中國機械工程學(xué)會編第四卷機械傳動設(shè)計江西科學(xué)技術(shù)出版社.7-5390-1945-X.