孫喜艷

摘 要：機械轉動時，起到關鍵作用的是齒輪，然而根據目前現狀而言，在齒輪制造工藝中我國仍然無法與世界先進國家相媲美，還需要不斷完善和改進，制造過程出現的很多問題都需要逐步去解決和完善。文章中詳細討論齒輪制造工藝，內容涉及其常見的缺點，同時提出相應解決方案，以此保證提高齒輪加工水平。

關鍵詞：齒輪加工；工藝過程；齒形誤差

1 齒輪加工工藝中較為普遍存在的缺陷與不足

1.1 齒數有誤

齒數就是在齒輪上一圈上全部的輪齒數量。確定齒數之前，必須在設定加工工藝之前根據零部件具體結構要求來確定輪齒數量和軸直徑，以此保證齒輪符合標準。然而在齒輪加工時，仍然有很多問題出現，其原因主要有：第一，選擇錯誤的滾刀，由于齒輪加工工藝的復雜性導致其齒形自身非常繁瑣，受到多方面因素的制約，例如：滾齒設備自身的精確度、選擇齒輪材質及熱處理工藝、另外最為關鍵的因素是如何正確選擇齒輪滾刀；第二，錯誤的工件毛坯尺寸，在制造齒輪的過程中，往往有一個環(huán)節(jié)被忽視，那就是毛坯尺寸的測量工作，這就對齒輪加工工藝造成了不小的影響，尤其是浪費了巨大成本；第三，錯誤的附加運動方向，在滾齒機結束斜齒加工時，很難分辨附加運動的確切方向，加上受到來自各個方面的作用，更加阻礙了辨別方向的識別。

1.2 齒形兩側不相互對稱

齒輪加工過程中，經常會出現齒形兩側不對稱的現象，造成其不對稱的原因有兩方面：第一，中間點無法確定，滾刀安裝過程中不能準確定位中間點，眾所周知，安裝滾刀過程中，安裝效果影響著滾刀徑向基軸向的跳動，進而影響到切齒的精確度，一般來講，滾刀安裝前必須展開校對刀軸工作，以保障兩個端口跳動高度符合標準要求，臺階設計過程中，與螺母端保持一定垂直度數，讓墊圈維持平整狀態(tài)，滾刀安裝在刀軸之上，并且調整兩端凸臺直至其保持一致；第二，經過滾刀刃磨后，螺旋角的精確度為降低，齒輪制造工作展開后，滾刀會逐漸趨于螺旋角較大的螺旋齒輪尺寸，其自身所帶齒數等于滾刀頭數，根據固有設計速度展開旋轉工作，利用切削刀齒齒形直至最終完成齒形。

1.3 齒形不精確

在齒輪加工過程中，會出現一定的誤差，齒形不夠精準，制造外嚙合直齒和斜齒圓柱開線齒輪時，通常都會應用齒輪滾刀，軸向截形是直線的，例如用此代替漸開線滾刀切齒，齒輪齒形自然不會是漸開線形，因此不可能導致不精確的問題出現，這就是人們常說的造型誤差，以此同時，實際加工齒輪過程中沒有任何誤差的漸開線齒形也不會出現，這也制約著傳動穩(wěn)定性能。漸開齒形受齒輪基圓直徑的影響，一旦這一環(huán)節(jié)出現不精確的現象，勢必為影響到齒形的精確度。

2 傳動平穩(wěn)性誤差的分析及解決

究其根本，標準的漸開線是指利用剃齒生產出的齒輪輪廓。但是在實際制作過程中，人們通常利用精確的漸開線齒形的剃齒刀來進行加工，因此通常會得到齒高節(jié)點位置下陷的齒形，這種現象被人們稱之為：中凹，下陷在0.1到0.3厘米之間，中凹部分占據整個有效齒面的二分之一，如果齒輪齒數很少，這樣的現象將給質量帶來很大的影響，因此在實際加工時，一旦選擇凹齒形齒輪時，穩(wěn)定性能低、加工時產生較大噪音都非常普遍，為此一般情況下是要避免此類事情發(fā)生。故而在剃齒加工過程中形成凹齒形被視為非常普遍的缺點。

2.1 中凹齒形產生的機理

在剃齒加工過程中，剃齒刀和工件進行嚙合時能夠毫無側隙。此時人們把盤形剃齒刀視為變位圓柱齒輪，能夠在切削工作開展的過程中進行自由旋轉。從圖1中能夠看到，在處于法向齒形重疊系數處于1～2范圍區(qū)間的情況下，從其中一邊的側齒形的嚙合動作能夠看到：在齒1的齒頂進到嚙合里面的時候，這種情況下存在兩個齒形接觸點一起運作（見圖1a）；在齒1的齒腹進到嚙合里面的時候，這種情況下存在一個齒形接觸運作（見圖1b）；在齒1的齒根進到嚙合里面的時候，齒2的齒頂已經進到嚙合里面，這種情況下存在兩個齒形接觸點一起運作（見圖1c）。因為徑向進刀總的壓力值差不多是不變的，導致作用于每個接觸點分壓力出現變動。根部位置在雙齒嚙合區(qū)域內，金屬的切除量相對比較少，節(jié)圓位置在單齒嚙合區(qū)域內，金屬切除量相對比較大，所以導致了中凹問題。

圖1 瞬時齒形接觸點的變化圖

2.2 對中凹齒形采取的措施

其一，采用剃齒刀修形法來實現被剃齒輪的齒形修形。齒形修形是指對輪齒的齒頂與齒根進行修緣，使之修正后的齒形曲線在輪齒節(jié)圓附近形成一定的鼓形。針對主動齒輪和被動齒輪要實施不一樣的修形手段。被剃齒輪的精度和廓形在很大程度上取決于剃齒刀的精度和廓形，而剃齒刀的精度和刀齒廓形又是通過剃齒刀的修磨獲得的，因此，剃齒刀的修磨及剃齒刀磨床的性能對于保證剃齒質量十分重要。

隨著數控技術的發(fā)展，各種多軸數控剃刀磨床的出現使剃刀的修形變得非常容易。如德國HURTSRS410-CNC型剃刀磨床就是一種12軸全數控、5軸聯(lián)動且具有在線檢測功能的剃刀刃磨機床。它把繁瑣的調整機床轉變?yōu)檩p便快捷的鍵盤輸入，極大地提高了效率和修形精度。其修形采用在計算機屏幕上直接分段、作圖，直觀快捷，操作簡便，修形精度可達0.0001mm。

其二，利用平衡剃齒方法。此方法指利用改良后的刀具設計，讓工件嚙合時維持齒輪兩側接觸點數量保持相同，也就是說，讓齒輪無論何時嚙合，都能夠實現齒輪兩側都有相同數量的接觸點，同時期接觸點的壓力近乎等同，也就實現了壓力的平衡，此方法可以保障齒輪兩側的金屬量相同，加工制造的過程中更是不會出現凹現象。然而，此法實現剃齒平衡的齒輪并不多。當剃齒刀不斷接受修磨時，刀具勢必會變薄，也會間接影響到刀具的外徑，同時平衡嚙合角也會發(fā)生相應變化，這樣就破壞了平衡關系，導致凹現象仍然會出現。盡管經過改編刀具外徑可以適當補償平衡嚙合角的變化，但是由于制造加工工藝的復雜性，其改變也不是固定不變，因此即使平衡剃齒效果有效，但仍然還是受到一定的約束。

其三，利用徑向剃齒方法。其中簡單介紹徑向剃齒的工作原理，其主要是指在剃削嚙合時，刀具齒廓和工件齒廓是線接觸模式。桶普通剃齒比較而言，一是重合度被提高；二，齒面嚙合的壓力承受的面積無形中提高了，因此為了降低齒形中凹形成的可能性，可以利用剃齒剔除余量大小，降低嚙合時嚙合接觸點數量的變化敏感度。

3 結束語

總而言之，在齒輪的加工與制造包括很多的環(huán)節(jié)。要想制造出的齒輪成品具有較高的精準程度，就必須做好每一環(huán)節(jié)的加工工作。從當前的情況來看，隨著生產技術水平的提升，齒輪加工也逐漸地呈現出效率及精確度不斷提升的發(fā)展趨勢。作為生產操作人員，必須要認清當前的形勢，為我國齒輪生產行業(yè)的智能化現代化發(fā)展提供更多的技術保障。

參考文獻

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