齒輪作為最常見(jiàn)的一種傳動(dòng)零件，是所有機(jī)器和儀器中必不可少的零件。隨著人類社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的小振動(dòng)、低噪聲提出越來(lái)越高的要求。而齒輪的質(zhì)量直接影響著變速器整體的質(zhì)量，特別是噪音性能指標(biāo)。因而目前控制齒輪誤差是提高齒輪系統(tǒng)質(zhì)量的主要途徑。

一、齒輪加工方式

1、滾齒

滾齒加工是按螺旋齒輪嚙合原理進(jìn)行加工的。滾刀的外形似蝸桿，其本質(zhì)是一個(gè)螺旋角很大的斜齒輪，滾刀的頭數(shù)即是滾刀齒數(shù)。由于漸開(kāi)線滾刀制造困難，實(shí)際上均采用近似的阿基米德滾刀和法向直廓滾刀。

滾齒時(shí)機(jī)床具有下列幾個(gè)基本運(yùn)動(dòng)：1）滾刀的轉(zhuǎn)動(dòng)即切削運(yùn)動(dòng)，滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀齒沿軸向移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程；2）工件的轉(zhuǎn)動(dòng)即分齒運(yùn)動(dòng)，由機(jī)床分齒運(yùn)動(dòng)鏈保證工件與滾刀的展成運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾刀刀齒移動(dòng)一個(gè)齒距時(shí)，工件轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒；3）滾刀架沿齒輪軸線的緩慢移動(dòng)，即軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；4）加工斜齒輪時(shí)，在軸向進(jìn)給過(guò)程中，該通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)和分度蝸輪副獲得對(duì)應(yīng)于螺旋角β的附加轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滾刀軸向進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程時(shí)，工件附加轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。

2、插齒

插齒是按照齒輪副的嚙合原理進(jìn)行加工的，其中一個(gè)齒輪是插齒刀，另一個(gè)齒輪是工件。在展成過(guò)程中，被切齒形就是插齒刀相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線。插齒刀實(shí)際上是一個(gè)變位齒輪，為了形成切削刃和進(jìn)行切削，其一端面磨成錐面以形成刀齒的前角，在齒寬方向?qū)u開(kāi)線齒形磨成錐形以形成刀齒的后角。

插齒時(shí)，機(jī)床有如下五個(gè)運(yùn)動(dòng)：1）插齒刀的快速往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)，沖程數(shù)用掛輪來(lái)調(diào)整；2）插齒刀和工件作展成運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)用分齒掛輪來(lái)調(diào)整；3）插齒刀的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在插齒刀開(kāi)始接觸工件以后，在圓周進(jìn)給的同時(shí)，插齒刀向工件作徑向進(jìn)給，直至切出全齒高為止，而圓周進(jìn)給繼續(xù)進(jìn)行，直至工件轉(zhuǎn)一周時(shí)齒輪加工完畢；4）讓刀運(yùn)動(dòng)。在插齒刀向上的空行程中，為了避免工件和插齒刀的摩擦，工件應(yīng)相對(duì)有于插齒刀退讓一個(gè)距離；5）加工斜齒輪時(shí)，插齒刀在沿齒輪軸線縱向移動(dòng)過(guò)程中，還要作相應(yīng)于齒螺旋角β的附加轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、剃齒

剃齒也是根據(jù)螺旋齒輪嚙合原理進(jìn)行加工的，剃齒加工是自由嚙合展成法。即工件與刀具之間無(wú)剛性的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。剃齒刀本身是一個(gè)漸開(kāi)線螺旋齒輪，在其齒面上從齒頂?shù)烬X根開(kāi)有槽，以形成切削刃而進(jìn)行切削。剃齒時(shí)，由于刀具和工件的軸線互相交叉，在齒面上沿其母線方向產(chǎn)生滑動(dòng)速度分量（即切削運(yùn)動(dòng)），剃齒刀的切削刃就從輪齒表面上剃下很薄的一層金屬。

二、齒輪加工誤差

切齒加工時(shí)所產(chǎn)生的各種誤差的作用，可以歸結(jié)為如下四種：①?gòu)较蚣庸ふ`差：刀具被切齒輪之間徑向距離的變化；②切向加工誤差：刀具與工件的展成運(yùn)動(dòng)遭到破壞或分度不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的加工誤差；③軸向加工誤差：刀具沿工件軸線移動(dòng)的誤差；④齒輪刀具產(chǎn)形面的誤差。

1、徑向加工誤差

切齒加工的徑向誤差是由齒坯在機(jī)床上的定位誤差、刀具的徑向跳動(dòng)、齒坯軸或刀具軸位置的周期變動(dòng)（工作臺(tái)擺動(dòng)）引起的。

（1）齒坯定位誤差所產(chǎn)生的幾何偏心：所謂幾何偏心，是指齒輪在加工和使用（或檢驗(yàn)）時(shí)旋轉(zhuǎn)軸線的不重合度。

（2）刀具的安裝誤差：①滾刀的安裝誤差：在加工直齒輪時(shí)，滾刀的安裝誤差形成齒形誤差，破壞齒輪的工作平穩(wěn)性，減少齒高接觸區(qū)。在加工斜齒輪時(shí)，滾刀的安裝誤差形成接觸線的波度，使齒的接觸區(qū)減少。②插齒刀的安裝誤差：插齒機(jī)刀具軸的徑向跳動(dòng)、插齒刀的安裝偏心以及插齒刀本身的徑向跳動(dòng)綜合造成插齒刀的徑向跳動(dòng)，或稱插齒刀有幾何偏心。這種偏心不僅使齒輪產(chǎn)生徑向誤差，而且對(duì)公法線長(zhǎng)度也有較大的影響。除了上述誤差外，插齒刀的徑向跳動(dòng)還會(huì)使被切齒輪在接刀區(qū)產(chǎn)生誤差。

2、切向加工誤差

切向加工的切向誤差，對(duì)于滾齒和插齒來(lái)說(shuō)，主要是由于刀具和齒坯的展成運(yùn)動(dòng)遭到破壞而產(chǎn)生的。機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈各構(gòu)件的誤差，主要是最終的分度蝸輪副的誤差，是產(chǎn)生切向誤差的根源。分度蝸輪的誤差使被切齒輪和滾刀的嚙合產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偏心。

3、軸向加工誤差

切齒加工的軸向誤差主要是由于機(jī)床導(dǎo)軌的不精確、齒坯軸線的歪斜所造成的，在某些情況下，機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈也有影響。

4、刀具產(chǎn)形面的誤差

刀具產(chǎn)形面的誤差是由于刀具產(chǎn)形面的近似造形，及其制造和刃磨誤差而產(chǎn)生的。刀具產(chǎn)形面的齒形角誤差使工件產(chǎn)生基節(jié)偏差和接觸線方向誤差，從而影響直齒輪的工作平穩(wěn)性，并破壞直齒輪和斜齒輪的齒面接觸。

三、齒輪質(zhì)量控制

1、齒坯質(zhì)量控制

齒坯加工是齒輪機(jī)械加工的第一階段，它對(duì)齒形加工有著直接的影響，需十分重視。傳統(tǒng)的齒坯加工方法，對(duì)于盤類件多采用鉆孔—粗車—拉孔—多刀車—上錐度芯軸精車端面的方法。軸類齒輪一般采用齊端面打中心孔—仿形車—磨削的工藝方法�？梢钥闯鲞@種排布工序較多、基準(zhǔn)位置易磕碰劃傷。目前已廣泛采用數(shù)控車床加工齒坯的工藝方法，使得盤類零件只需兩道工序便可完成：先精車內(nèi)孔及一端面，然后以此作基準(zhǔn)精車其余部分；而軸類齒輪的加工，采用專門的卡盤甚至可一次裝卡精車完成。這不僅減少工裝數(shù)量及機(jī)床占地面積，減少了工件磕碰劃傷幾率，而且工件尺寸一致性好，大大地提高了齒坯的精度。

2、刀具質(zhì)量

刀具（包括滾、插、剃刀）的制造、安裝及重磨的質(zhì)量對(duì)切齒加工也有著直接的影響。刀具的制造精度一般由刀具廠家來(lái)保證，而刀具的安裝與重磨需要齒輪廠家的技術(shù)水平來(lái)保證。刀具的安裝要求嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，確保安裝精度；刀具的重磨不僅需要專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，還需要高精度的專門設(shè)備。特別是剃刀的重磨很關(guān)鍵。

3、工裝設(shè)計(jì)的控制

切齒夾具的設(shè)計(jì)與制造水平是齒輪加工的重要保證。盤類齒輪加工夾具在設(shè)計(jì)上采用雙錐面彈性漲套結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)夾緊時(shí)，彈性變形均勻，有效地實(shí)現(xiàn)了無(wú)隙定心，消除了齒輪加工的幾何偏心。軸類齒輪加工夾具在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了加工基準(zhǔn)從始至終基準(zhǔn)不變的原則，使軸類齒輪獲得較高加工精度及穩(wěn)定性。

4、機(jī)床

制齒設(shè)備的精度是對(duì)切齒精度的又一保證。機(jī)床的加工精度是由機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件的制造及運(yùn)動(dòng)精度的良好保持來(lái)決定的。因此熟悉機(jī)床性能，恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整及定期維護(hù)、保養(yǎng)，使機(jī)床處于良好工作狀態(tài)是十分重要的。

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