提高齒輪加工精度新舉措研究

遲本江

摘 要：近年來，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有了一個長足的進(jìn)步，在機(jī)械精密化、智能化的進(jìn)程中，人們對機(jī)械加工的精良程度和使用性能都有了更高層次的要求。齒輪加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。

關(guān)鍵詞：齒輪;加工;精度;控制

齒輪是能互相吻合的有齒的機(jī)械零件，齒輪傳動可完成減速、增速、變向等功能。它在機(jī)械傳動及整個機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用極其廣泛。齒輪加工屬于機(jī)械加工的范疇，對于精度要求不同的的齒輪，其加工工藝是不同的，只有對于高精度齒輪才進(jìn)行精整加工，精整加工的目的是提高齒輪的精度。

一、影響齒輪加工精度主要因素分析

（一）滾齒精度有誤差影響精度。軸齒精度主要和運(yùn)動精度、平穩(wěn)性精度、接觸精度有關(guān)。滾齒加工中用控制公法線長度和齒圈徑跳來保證運(yùn)動精度，用控制齒形誤差和基節(jié)偏差來保證工作平穩(wěn)性精度。由于軸齒精度一般由齒圈徑跳、基節(jié)偏差、公法線長度等因素決定。因此，一旦這幾項因素發(fā)生偏差，滾齒加工精度均會受到較為嚴(yán)重的影響。包括運(yùn)動偏心、幾何偏心、齒形誤差、 齒向誤差、粗糙度分析等因素。當(dāng)被加工齒輪的齒數(shù)與多頭滾刀的頭數(shù)成倍數(shù) 時或用多頭滾刀進(jìn)行高速滾削加工時，在用多頭滾刀滾齒時會產(chǎn)生這類誤差。包括齒圈徑向跳動誤差、公法線長度誤差。還包括帶缺陷滾刀，竄刀機(jī)構(gòu)缺陷，刀架滑板鑲條松緊不合適，滾刀架竄刀滑板夾緊不合適。齒形誤差主要是滾刀齒形誤差決定的，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?；蛞蝽敿夂晚敿饪字圃觳涣?，使定位面接觸不好造成偏心，所以齒圈徑跳主要應(yīng)從以上原因分析解決。

（二）齒坯精度有誤差影響精度。在齒輪加工過程中，齒坯件的加工質(zhì)量對其精度有著根本性的影響，對齒輪加工精度影響是非常大的，因為其實齒輪后續(xù)加工的基礎(chǔ)直接關(guān)系著齒輪加工的安裝和定位精度。插齒夾具安裝不正，端跳不合格。清潔度或有磕碰傷。齒坯誤差大，插齒刀行程的超越量選擇過小，插齒時在齒寬上尚未切削完畢，工作臺帶動工件即已讓刀。 齒坯自重變形使?jié)L刀與齒坯相對位置發(fā)生改變，影響齒輪滾刀的切入角度和切削深度，進(jìn)而影響齒輪切線過程中切削力的大小。當(dāng)切削深度增大時，切削力也隨之增大，并且切入角度的改變對刀具的穩(wěn)定狀態(tài)也會產(chǎn)生一定的影響。齒輪加工時，齒坯裝夾不正和熱處理變形都會影響齒輪精度，特別是熱處理變形對齒輪精度的影響，不易控制。，也會造成齒坯兩側(cè)面的平行度、齒坯兩側(cè)面與中心線的垂直度存在一定誤差，從而影響加工精度。齒坯誤差主要是滾刀齒形誤差決定的，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、軸向竄動也對齒形誤差有影響。常見的齒坯誤差有不對稱、齒形角誤差、產(chǎn)生周期誤差等。

二、提高企業(yè)加工精度控制措施

（一）提高滾齒加工精度。齒輪的加工精度和檢測精度越高，即齒輪的尺寸和形狀精度越高，那么齒輪的傳動的噪聲越小，平穩(wěn)性、加速沖擊越小，效率就越高。要求齒輪傳遞運(yùn)動平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲要小。這就要求限制齒輪轉(zhuǎn)動時瞬時速比的變化要小，也就是要限制短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差。齒輪在傳遞動力時，為了不致因載荷分布不均勻使接觸應(yīng)力過大，引起齒面過早磨損，這就要求齒輪工作時齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置。一般采用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—淬火—校正基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒。磨齒是目前齒形加工中精度最高，表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可達(dá)3-5級。加工前應(yīng)仔細(xì)檢查機(jī)床零配件等各方面的細(xì)節(jié)，科學(xué)、仔細(xì)地調(diào)節(jié)切削用量、材料安裝等，尤其要注重刀具的選擇、幾何參數(shù)的設(shè)置和機(jī)器潤滑冷卻等。在齒輪加工前，應(yīng)提升刀具的剛度，并及時養(yǎng)護(hù)設(shè)備。必須保持滾刀刀齒的運(yùn)動方向與被切齒輪的齒向一致，然而由于滾刀刀齒排列在一條螺旋線上，刀齒的方向與滾刀軸線并不垂直。要想提升滾齒精度，必須使用精良的滾刀在精密的滾齒機(jī)上操作。此外，還應(yīng)確保機(jī)床回轉(zhuǎn)中心與齒輪中心完美重合，以有效減小徑向誤差。還應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準(zhǔn)的，齒頂圓精度太低，必然使所測量出的齒厚值無法正確反映齒側(cè)間隙的大小。

（二）完善齒坯加工精度。齒輪孔的尺寸精度，須在孔的偏差值的中間差附近左右分布，一般定在±0.003～±0.006mm，如果超差而又在孔的設(shè)計要求范圍內(nèi)，必須分別轉(zhuǎn)入切齒工序，以便采取措施;同時，孔的直線度必須控制在0.006mm之內(nèi)。在注意產(chǎn)生齒距累積誤差的問題外，還要檢查刀架體的固定導(dǎo)軌和滑動導(dǎo)軌的滑動面磨損不均勻，而出現(xiàn)平面度與φ160外母線平行度超差，致使插齒刀的運(yùn)動軌跡不正確。由于齒坯的周向變形呈周期性，切削力會呈現(xiàn)周期性波動，產(chǎn)生周期性誤差，影響切削過程的平穩(wěn)性，使齒廓表面出現(xiàn)波紋，增加了輪齒的表面粗糙度，降低齒形精度。定位基準(zhǔn)精度的提高，大大地提高了齒輪加工的精度，特別是齒向精度。要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，例如，必須把滾、剃工藝水平發(fā)揮到最好。而剃齒精度在很大程度上依鞍滾齒精度，安裝刀具前應(yīng)充分檢查。軸齒輪類零件一般以中心孔作為定位基準(zhǔn)，所以中心孔的制造精度一定要保證錐面粗糙度好，不允許有任何磕碰是關(guān)鍵。為了準(zhǔn)確地傳遞動力并保證齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)，要求主、被動齒輪在轉(zhuǎn)動過程中的轉(zhuǎn)角要準(zhǔn)確，也就是齒輪轉(zhuǎn)一周的實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角的誤差應(yīng)在要求的精度之內(nèi)，該精度稱為齒輪的運(yùn)動精度。

（三）加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平。數(shù)控技術(shù)是集計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、測試技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)為一體的綜合性高新技術(shù)，它將機(jī)工裝備的功能、可靠性、效率、質(zhì)量及自動貨程度等提高到一個新的水平，數(shù)控機(jī)床是一種過程控制設(shè)備，這就要求它在實時的每一個時刻都準(zhǔn)確無誤地工作。由于齒輪是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的常用零件，齒輪加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度?，F(xiàn)在的用戶對于齒輪精度的要求是非常的嚴(yán)格，因此，注意齒輪加工精度是非常重要的。精密齒輪的生產(chǎn)商也需要使用專業(yè)的檢測設(shè)備，如用來控制齒輪質(zhì)量的雙齒側(cè)面的滾動檢測器、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器。但是擁有正確的設(shè)備僅僅是個開始。那些試圖進(jìn)入精度齒輪行業(yè)的成型商也必須調(diào)整他們的成型環(huán)境來確保他們生產(chǎn)的齒輪。所以，要調(diào)整切削參數(shù)，采取降低切削進(jìn)給量，增加多次切削行程，也可以采取降低切削進(jìn)給量，增加多次切削行程（粗滾，精滾），重新設(shè)計齒輪結(jié)構(gòu)。由于設(shè)備使用年限長，主軸磨損之類的引起的降低精度，可以采取更換備件的方法。

三、結(jié)束語

總之，要強(qiáng)化齒輪加工精度管理，不斷增強(qiáng)工作人員的質(zhì)量意識，從齒輪加工的機(jī)床、夾具、刀具、各生產(chǎn)工序等著手，嚴(yán)把各道質(zhì)量管卡，并有效提升整個生產(chǎn)加工團(tuán)隊的技術(shù)水平，確保齒輪加工的科學(xué)性、規(guī)范性，從而保證齒輪精確度的提升。通過上述環(huán)節(jié)的精確控制，齒輪加工精度將得到有效提升，并最終達(dá)成齒輪加工精度提升的目標(biāo)。

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