滾齒加工工藝實踐探討

丁明亮

摘 要：齒輪是機械產(chǎn)品設(shè)計中的常用零件，而在齒輪齒形加工中，滾齒應(yīng)用最廣泛，它除可加工直齒、斜齒圓柱齒輪外，還可以加工蝸輪、花鍵軸等。隨著齒輪的傳動速度、承載能力、使用壽命等要求的提高，以及運行噪聲、制造成本降低的需求，業(yè)內(nèi)對齒輪的設(shè)計、加工等提出了更高的要求。滾齒是齒形加工中生產(chǎn)率較高、應(yīng)用最廣的一種方法。

關(guān)鍵詞：滾齒;加工;工藝;技術(shù)

滾齒是一種常用的齒輪加工方法，滾齒加工的通用性較好，在滾齒機上用齒輪滾刀加工齒輪的原理，相當(dāng)于一對螺旋齒輪作無側(cè)隙強制性的嚙合，即用一把滾刀可加工模數(shù)相同而齒敷和螺旋角不同的直齒圓柱齒輪、斜齒輪，還可加工圓柱齒輪，又能加工蝸輪。在精度很高的滾齒機上，采用精密滾刀，可以加工出4—6級精度的輪齒。在普通級滾齒機上，用普通精度滾刀，只能加工出9級精度輪齒。

一、滾齒加工工藝特點

（一）生產(chǎn)效率較高。刀具與工件材料相互滾動，且互相嚙合，最終形成與刀具模數(shù)完全一致的齒輪。滾齒通常加工6-10級精度齒輪，最高4級，生產(chǎn)率較高。滾齒為連續(xù)切削，無空行程，可用多頭滾刀來提高滾率。所以滾齒生產(chǎn)率一般比插齒高。而且滾齒加工時主要是以兩中心孔和端面做定位基準(zhǔn)，因此分析滾齒的誤差來源，掌握保證和提高加工精度的方法非常重要。例如，高速干式滾齒的效率是傳統(tǒng)濕式滾齒的4～6倍，而刀具壽命是一般濕式加工的6倍。在齒輪加工中，使生產(chǎn)成本降低50%，不但節(jié)省了資源，降低了制造成本，而且沒有了環(huán)境污染，符合綠色制造的發(fā)展理念。

（二）適應(yīng)性好。滾齒加工法不但能加工直齒和斜齒圓柱齒輪，而且還可以加工渦輪。用高速鋼滾刀滾齒，切削速度可達300m/min，滾切齒輪齒面硬度高達62HRC。同時，由于滾齒加工是采用展成法加工，因而一把滾刀可以加工與其模數(shù)和齒形角相同的不同齒數(shù)的齒輪。滾齒加工適于加工直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪，但不能加工內(nèi)齒輪，扇形齒輪和相距很近的多聯(lián)齒輪。滾齒適用于單件小批量生產(chǎn)，也可大批大量生產(chǎn)。

二、滾齒加工工藝有關(guān)路徑

（一）完善生產(chǎn)工藝。在滾齒操作加工過程中要十分正確的選用合適的切削用量、滾刀的轉(zhuǎn)速，避免工件產(chǎn)生積屑瘤。 要正確的選用切削液，尤其要注意它的潤滑性能，對于發(fā)黑發(fā)臭，進水的切削油應(yīng)及時的更換。滾齒油要經(jīng)常添加新油，保持油箱中的油量，保證正常加工時油溫不升高。每周觀測一次油品外觀、氣味、判斷是否有水分混入，機械雜質(zhì)是否超標(biāo)。每周觀察超精質(zhì)量情況，有無端面發(fā)黑和粗糙度不合格等現(xiàn)象。保證滾刀的安裝精度，同時安裝滾刀時不能敲擊;墊圈端面平整;螺母端面要垂直;錐孔內(nèi)部應(yīng)清潔;托架裝上后，不能留間隙。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格按照齒輪于齒條的傳動比強制嚙合傳動時，滾刀刀齒在一系列位置上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。隨著滾刀的垂直進給，即可滾切出所需的漸開線齒廓。所以，為提高加工精度和齒面質(zhì)量，宜將粗、精滾齒分開。糟滾的加工余量一般為0.5—1mm，且應(yīng)取較高的切削速度和較小的進給量。

（二）選擇好滾刀。要選用專業(yè)滾刀生產(chǎn)廠家提供的滾刀，確保滾刀的制造精度達到要求。A 級可以加工7～8級齒輪，B 級可加工8～9級齒輪;C級可加工9～10級齒輪。滾刀的轉(zhuǎn)速加快，軸向走刀速度減慢，是可以提高齒面光潔度。滾齒工序的齒形誤差主要來源于滾刀精度、刀桿精度、滾刀和齒坯的基準(zhǔn)校正，而滾齒工序的齒向精度、周節(jié)積累精度等則主要取決于滾齒機精度和齒坯校正精度。滾刀不同級別的誤差在0.05MM級。滾齒時滾刀切入齒坯的方法有兩種：徑向切入和軸向切入。徑向切入比軸向切入行程短，可節(jié)省切入時間，對大直徑滾刀滾齒時尤為突出。滾刀刃磨質(zhì)量不好很容易出現(xiàn)齒形誤差。同時滾刀在安裝中產(chǎn)生的徑向跳動、軸向竄動（即安裝誤差）也對齒形誤差有影響。常見的齒形誤差有不對稱、齒形角誤差（齒頂變肥或變厚）、產(chǎn)生周期誤差等。例如，要提高滾刀的裝夾剛性，縮小支承間距離，帶柄滾刀應(yīng)盡量選用大軸徑等。要提高工件的裝夾剛性，盡量加大支承端面，支承端面（包括工件）只準(zhǔn)內(nèi)凹，縮短上下頂針間距離。

（三）不斷增強操作技能。要不斷加強相互交流討論技術(shù)才能減少工作中出現(xiàn)這樣那樣的超差和缺陷。技術(shù)人員需要測量齒輪齒條的運動比率，并根據(jù)齒條的尺寸規(guī)模，進行齒輪設(shè)計。滾刀刀齒在轉(zhuǎn)動過程中會分散出分散出不同的運動線路，不同的運動線路組合在一起，就形成了漸開線式齒廓。切削加工完成后，可以將工件直接進行淬火處理，節(jié)省了清洗工件表面切削油的過程。控制齒坯兩端面的平行度誤差，控制齒坯定位孔與端面的垂直度。多件加工，將幾個齒坯串裝在心軸上加工，可以減少滾刀對每個齒坯的切入切出時間及裝卸時間。還可以采用徑向切入，滾齒時滾刀切入齒坯的方法有兩種：徑向切入和軸向切入。徑向切入比軸向切入行程短，可節(jié)省切入時間，對大直徑滾刀滾齒時尤為突出。實際上，只要滾刀與工件齒形共軛，就可以加工其他齒形的工件，如圓弧齒輪、擺線齒輪、鏈輪、棘輪等。大型滾齒機除按展成法工作外，尚有分度銑齒裝置，用盤銑刀或指狀銑刀作仿形銑齒：或附設(shè)的內(nèi)齒滾刀架，用特定的內(nèi)齒輪滾刀，按展成法滾切內(nèi)齒輪。

三、結(jié)束語

在當(dāng)今機械加工中，滾齒加工一種應(yīng)用最廣的齒形加工方法，它具有著生產(chǎn)效率較高、成品工件精度較高等一系列特點。因此，在日常我們滾齒操作加工的過程中，不管齒軸還是齒輪的齒面，不可避免的存在著各種各樣的質(zhì)量缺陷。不論是滾齒機床的故障，還是操作工在平時操作時的失誤。這就要求我們每一位技術(shù)人員在平時的操作加工工作中要認(rèn)真仔細，要做到多看，多問，把工作中發(fā)現(xiàn)的各種問題自己要認(rèn)真總結(jié)和思考，從而不斷提高滾齒加工工藝技術(shù)。

參考文獻：

[1]陸曉平，滾齒工藝的微量潤滑技術(shù)研究[J];新技術(shù)新工藝;2019年02期

[2]凌勇堅，滾齒機液壓系統(tǒng)的改進與應(yīng)用[J];流體傳動與控制;2012年03期

[3]張榮闖，圓柱齒輪滾齒切削力預(yù)測的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2016年