剃齿刀齿向误差对被加工件齿形误差的影响
剃齿齿形形状超差问题分析与对策
v 0n =v ωn ，而切向分量不等，齿面间存在相对滑动。
其滑动速度为两切向分速度代数和，即V p =v ωt ±v 0t ，“+”号用于两者螺旋方向相同时，“－”号用于两者螺旋方向相反时。
由此可推算出滑动速度，即剃齿加工时的切削速度为式中 d a0——剃齿刀外径(mm)； n 0——剃齿刀转速(r/min)；∑——轴交角(∑0ββω±=∑， 剃齿刀与工件旋向相 同用“+”，相反时0.005～0.01mm ）。
剃齿刀剃削工件时，它的齿侧面（侧后刀面）和工件的加工表面相切，所以剃齿时的后角等于0°，这将产生挤压现象。
因此剃齿是一个在滑移运动中产生切削与挤压的加工过程。
剃齿齿形质量问题针对径向剃齿，剃齿刀刃磨后的齿形形状完全决定了零件齿形合格与否。
因此，在剃齿批量生产中经常遇到零件齿形齿向，特别是齿形参数超差的问题。
受工艺原理的图1 剃齿原理图2 剃齿刀切削齿轮∑图3 剃齿缺陷零件齿形测量报告图4 剃齿加工程序优化图5 修磨前零件精测报告图图6 剃齿刀分段修形齿形测量报告评判要磨刀人员掌握。
日本精工株式会社（以下简称NSK)，将升降与回转机构与制动器、防水结构全部设计在同一轴上，开发了柱型升降回转执行器（柱型Z-θ执行器）。
NSK已于2019年12月18～21日在东京Big Sight（东京都江东区有明）举办的“2019国际机器人展（iREX2019）”中展出该产品参考模型。
同时，开始为希望提升单位面积生产效率的客户提供技术方案，并进行实证试验、销售等准备。
此次开发的柱型Z-θ执行器将升降与回转机构与制动器、防水结构全部设计在同一轴上，可以在加工区域只露出升降与旋转输出轴(作部)。
同时，可以更容易地将搬运机构设计在立式MC中或立式注塑机的模具附近。
另外，与传统的通过皮带连接2台马达与机械手（带花键滚珠丝杠）的结构相比，所占面积可以减少60%。
NSK成功研发柱型升降与回转执行器。
齿轮加工中剃齿误差产生原因及解决方法(精)
齿轮误差产生原因预防和解决方法齿形误差和基节偏差超差1剃齿刀齿形误差和基节误差2工件和剃齿刀安装偏心3轴交角调整不正确4齿轮齿根及齿顶余量过大5剃前齿轮齿形和基节误差过大6剃齿刀磨损1提高剃齿刀刃磨精度2仔细安装工件和剃齿刀3正确调整轴交角4保证齿轮剃前加工精度，减小齿根及齿顶余量5及时刃磨剃齿刀齿距偏差超差1剃齿刀的齿距偏差误差较大2剃齿大的径向跳动较大3剃前齿轮齿距偏差和径向跳动较大1提高剃齿刀安装精度2保证齿轮剃前加工的精度齿距累积误差、公法线长度变动及齿圈径向跳动超差1剃前齿轮的齿距累积误差、公法线长度变动及齿圈径向跳协误差较大2在剃齿机上齿轮齿圈径向跳动大（装夹偏心）3在剃齿机上剃齿刀径向跳动大（装夹偏心）1提高剃前齿轮的加精度2对剃齿刀的安装，要求其径向跳动量下能过大3提高齿轮的安装精度在齿高中部形成“坑洼”1齿轮齿数太少（12～18）2重合度不大保证剃齿时的重合度不小于1.5齿向误差超差（两1剃前齿轮齿向误差较大1提高剃前齿轮加工精度齿面同向）2轴交角调整误差大2提高轴交角的调整精度齿向误超差（两齿面异向，呈锥形）1心轴或夹具的支承端面相对于齿轮旋转轴线歪斜2机床部件和心轴刚性不足3在剃削过程中，由于机床部件的位置误差和移动误差，使剃齿刀和齿轮之间的中心距不等1提高工作和刀具的安装精度2加强轴交角的调整精度剃不完全1齿成形不完全，余量不合理2剃前齿轮精度太低1合理选用剃齿余量2提高剃前加工精度齿面粗糙度太高1剃齿刀切削刃的缺陷2轴交角调整不准确3剃齿刀磨损严重4剃齿刀轴线与刀架旋转轴线不同轴5纵向进给量过大6切削液选用不对或供给不足7机床和夹具的刚性和抗振性不足8齿轮夹紧不牢固9剃齿刀和齿轮的振动10当加工少齿数齿轮时，剃齿刀正变位置偏大和轴交角过大1及时刃磨剃齿刀，保持切削刃锋利2准确调整机床和提高刀具安装精度3合理选择切削用量4合理选用切削液5正确安装、紧固工作机床维修技术之——齿轮机床的维修1、齿轮加工机床分哪几类？各类机床中又包括哪些类型机床?答：齿轮加工机床是用来加工齿轮轮齿表面的机床。
浅谈剃齿刀修形的新方法
浅谈剃齿刀修形的新方法摘要: 剃齿是齿轮齿形精加工的高效传统工艺, 分析剃齿的原理及剃齿过程存在的问题, 提出一种用齿轮式金刚石修磨轮修形剃齿刀的新方法, 并说明制作金刚石修磨轮的方法,通过试验证明可行。
关键词: 剃齿; 修形; 齿轮式金刚石修磨轮1 剃齿的基本原理剃齿是利用一对交错斜轴齿轮啮合时齿面产生相对滑移原理, 使用剃齿刀从被加工齿轮的齿面上剃去一层很薄金属的精加工方法。
剃齿时, 应先将被加工齿轮装在心轴上, 再连心轴一起安装到机床工作台的两顶尖间, 使其可自由转动, 齿侧面作相对滑移。
因剃齿刀的齿侧面上有许多小槽, 槽与齿面的交棱就是切削刃, 所以齿轮的齿侧面沿其滑移时就被切去极细的切屑。
剃齿的加工范围较广, 可加工内、外啮合的直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮、多联齿轮等; 且剃齿的生产率很高。
由于剃齿能修正齿圈径向跳动误差、齿距误差、齿形误差和齿向误差等, 故经过剃齿齿轮的工作平稳性精度和接触精度会较大提高, 同时可获得较精细表面。
2 剃齿刀的修磨新方法被剃齿轮的精度和廓形在很大程度上取决于剃齿刀的精度和廓形, 而剃齿刀的精度和刀齿廓形又是通过剃齿刀的修磨获得的, 因此, 剃齿刀的修磨及剃齿刀磨床的性能对于保证剃齿质量十分重要。
剃齿工艺的主要问题是剃齿中凹现象 , 即剃出的齿轮在中部节圆附近出现不同程度的切入量( 约为0. 01~ 0. 03mm )。
目前生产中解决的方法多采用靠模板法, 即用大平面磨齿机上利用靠模板将剃齿刀齿形修磨成中凹状, 再用磨好的剃齿刀加工出中凸齿形的工件。
此方法费时费力, 须用专门的磨齿机和技术工人, 剃齿刀修磨1次需6~ 8h。
在大型齿轮加工企业中, 已开始使用数控剃齿机, 但进口价格极为昂贵, 仅限于少数进口国外相应机床的大型企业。
为较好地解决剃齿中凹现象, 笔者提出一种剃齿刀修磨新方法在机修磨法。
修形原理: 用一个与所剃齿轮几何参数完全一致, 制造精度较高的齿轮式金刚石修整轮装在剃齿机上, 取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合。
对剃齿中几个问题的认识及剃齿刀设计主要参数的选择
对剃齿中几个问题的认识及剃齿刀设计主要参数的选择{摘要}： 本文主要对剃齿时的剃齿速度、剃齿切削工况、容屑槽槽型进行了分析和论述，在剃齿刀设计中用分组的方法，对剃齿刀主要参数进行了不同的选择设计，对其产生的效果作了对比分析。
从理论上阐述了产生不同效果的原因，在实际中进行了验证。
一、前言刀具设计中的一个重要环节是刀具参数的选择和设计。
其中最主要的又是主切削刃的前角和后角。
剃齿刀作为齿轮的精加工刀具，为了保证产品加工精度和粗糙度，在设计中它的参数的选择显得尤为重要。
同时它的受力状况比较复杂，对于剃齿刀设计中的参数选择有一些较其他刀具不同的考虑和特殊要求。
二、对几个问题的认识(一)对轴交角与剃齿速度的认识剃齿作为齿轮加工的一种手段，剃齿刀切削过程，实质上是一对圆柱螺旋齿轮相互啮合的过程。
由于剃齿刀与齿轮的切向分速度不相等，因而二者会产生相对滑移。
其功能的实现是剃齿刀与工件在齿向方向有一个相对滑移速度，而这个相对滑移速度的产生在于剃齿刀与工件是交错轴啮合，即具有轴交角Σ。
（剃齿刀的切削速度见图一），剃齿刀与齿轮的法向速度是相等的，而切向分速度不相等，因而二者会产生相对滑移。
从图一a)中可以得出：剃齿刀与工件之间的滑移速度：Vw=V1sinΣ/cosβ2=V2t—V1t式中Vw——剃齿刀与工件之间的滑移速度；V1——剃齿刀工作时节点的圆周速度；V2——被剃齿轮工作时节点的圆周速度；Σ——剃齿刀与工件的轴交角，当剃齿刀与工件的螺旋角方向相同时，轴交角Σ等于两螺旋角之和；当剃齿刀与工件的螺旋角方向相反时，轴交角Σ等于两螺旋角之差；β1——剃齿刀的螺旋角； β2——被剃齿轮的螺旋角；V1t——剃齿刀的切向速度； V2t——被剃齿轮的切向速度。
剃齿时除剃齿刀旋转带动工件旋转产生的滑移速度Vw外，工件相对于剃齿刀还有轴向走刀Fx，使齿轮和剃齿刀齿面之间还产生相对滑移速度：从图一b)中可以得出：Vf=FxcosΣ/cosβ1 ——（注2）式中Fx——工作台轴向走刀量。
齿轮加工中剃齿的误差分析及处理
剃齿 加 工 过 程 中 ，刀 具 与 工 件 间 没 有 传 动 链 ， 而 是一种 自由运 动 。剃 齿 对 校 正 被 剃 齿 轮 的各 项 误 差 能力是 不 同的 ，有 些 剃 齿 误 差 能够 校 正 ，有 些 剃 齿误 差基 本 不 能 校 正 ，或 校 正 后 又 转 换 为 以别 的 误 差形 式 出现 。剃齿 是 “自由啮合 ”，无强 制 的分 齿 运 动 ，故分 齿均 匀性 无 法 控 制 。 由 于 剃 前 齿 轮 有 径 向 误差 ，在 开始 剃 齿 时 ，剃 齿 刀 只 能 与 工 件 上 距 旋 转 中心 较远 的齿 廓 作 无 侧 隙 啮合 的剃 削 ，而 与 其 他 齿 则变 成有 齿 侧 间 隙 ，但 此 时无 剃 削作 用 。连 续 径 向 进给，其他齿逐渐与刀齿作无侧 隙啮合。结果齿圈 原有 的径 向跳 动 △Ｆ 减 少 了 ，但 齿 廓 的位 置 沿 切 向 发生 了新 的变 化 ，公 法 线 长 度 变 动 量 △Ｆ 增 加 。其 转 移 量 的大小 可按 下式计 算 ：
合评价齿轮的运动精度时，其合成值 ￣／ＡＦＺｒ＋ＡＦＺｗ要 小 于 实测 的 运 动 精 度 。所 以 ，剃 齿 后 出现 齿 轮 公 法 线 长度 变 动 量 超 差 ，并 不一 定 意 味 着 该 齿 轮运 动 精
度 不合 格 。只要 齿 轮 的齿 圈 径 向 跳 动 和 公 法 线 长 度 变 动量 这两个 误 差项 目的实 际误 差 值 之 和 不超 过 两 单 项允 许误 差 之 和 ，即 可认 为该 Ｔ 件合 格 。这 就 避 免 了 因单 项误 差超 差就 判断齿 轮报 废而 造成 的损失 。
免这 种 中凹齿 形 的 产生 。 中 凹齿
形是 剃齿 加工 过程 中存在 的主 要 图１ 齿形中凹
剃齿精加工齿轮分析
剃齿加工分析剃齿加工是齿轮的一种精加工方法，它加工精度高，表面粗糙度好，生产效率高，因而得到很广泛的应用。
不过在剃齿加工中存在的误差长期以来是关心的研究的一个方面，本文从剃齿中齿形和齿向的两个方面误差产生原因及采取的措施作一些分析。
剃齿原理剃齿是根据一对轴线交错的螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。
如图一所示，Ⅰ为螺旋角为β1的左旋齿轮，Ⅱ为螺旋角为β2的右旋齿轮，两轮的轴交角为θ。
Ⅰ为有动轮（即剃齿刀），带动Ⅱ（即工件）旋转。
两者在啮合点P 的圆周速度分别为V1和V2，两圆周速度的法向分量和切向分量分别为V1n 、V2n 及V1t 、V2t ，根据螺旋齿轮的啮合条件，法向分量必须相等，即V1n=V2n ，而切向分量不相等，齿面间存在相对滑动。
其滑动速度为两切向分速度代数和，即Vp=V1t ±V2t （“+”号用于两者螺旋方向相同时，“-”用于两者螺旋方向相反时）。
由此可推算出滑动速度，即剃齿加工时的切削速度为：θβπsin cos 1000211n d Vp =式中： d1----------剃齿刀直径，㎜n1----------剃齿刀转速，r/minβ2---------工件螺旋角θ----------两轮轴线交角图1 图2 由螺旋齿轮啮合原理知，剃齿刀与工件两者啮合是点啮合时，可以通过纵向进给运动来完成整个齿宽上齿面的剃削。
另一方面，剃齿时剃齿刀与工件齿面是无侧隙双面啮合，刀齿的两侧面都能进行切削，但作用力是不相同的。
如图二所示，刀刃两侧的切削角不同，A 侧面为锐边同一个具有正前角，B 侧面为钝边具有负前角。
显然，剃削主要发生在具在正前角的A 侧面，B 侧面切削差以挤压擦光为主，当剃齿刀反向旋转时，两侧刀刃所起的作用随之变换。
剃齿原理（1）齿形误差生产实践表明，采用理论正确的渐开线齿形的剃齿刀，不能剃出准确的渐开线齿形的齿轮，它经常会在节圆附近出现齿形中凹，如图3a所示，凹入深度0.03㎜左右，通常称“齿形中凹”现象，即中凹误差。
剃齿过程中齿面扭曲问题研究与解决
３５㊀剃齿过程中齿面扭曲问题研究与解决一汽解放汽车有限公司 （吉林长春 １３００１１） 孙 鹏 逄 迪 王 辉 邵化全 刘学志一汽解放汽车有限公司商用车开发院 （吉林长春 １３００１１） 夏忠发摘要:剃齿工艺作为精加工工艺ꎬ剃齿后齿轮精度对齿轮的啮合噪声与强度影响很大ꎬ我公司发现剃齿过程中出现齿面扭曲现象ꎬ为解决剃齿齿面扭曲问题ꎬ我们制定了一套试验方案ꎬ通过控制单一变量的试验方法收集各个数据变量与扭曲的关系ꎬ再根据试验数据结合剃齿原理分析ꎬ总结出剃齿扭曲理论模型ꎬ最后根据剃齿扭曲理论制定扭曲解决方案ꎬ最终解决剃齿扭曲问题 ㊀㊀剃齿过程中出现齿面扭曲现象ꎬ齿面的扭曲将会导致齿轮在啮合过程中的两种危害:一是导致齿轮啮合时齿向上啮合点的偏移ꎬ引起齿轮的偏载ꎬ影响齿轮的强度ꎻ二是导致齿轮实际啮合齿形发生变化ꎬ影响啮合噪声ꎮ１ 问题描述我厂加工的剃齿齿轮ꎬ在剃齿后检测其三截面ꎬ发现三截面发生了扭曲现象ꎬ将检测报告转换成齿轮的立体图(见图１)ꎮ扭曲后齿轮在啮合过程中将会导致其啮合点在齿向上发生偏移ꎬ偏移到齿轮一侧ꎬ引起齿轮的偏载产生扭矩ꎬ影响齿轮的强度与寿命ꎮ齿形上将会发生如图２所示现象ꎬ导致齿轮的齿形压力角发生变化ꎬ影响齿轮的啮合噪声ꎮ图１㊀齿面扭曲三维图图２㊀扭曲齿形与齿向㊀㊀２ 剃齿扭曲因素如图３所示ꎬ列举出可能影响剃齿齿面扭曲的因素ꎬ并分出其层级关系ꎬ之后通过锁定其余变量ꎬ改变其中一个变量ꎬ再检测剃齿后产品的扭曲量ꎬ检验此变量参数与扭曲是否有关系ꎬ逐一变量进行试验ꎬ之后找到所有影响剃齿扭曲的因素ꎬ与剃齿原理综合分析ꎬ得出剃齿扭曲理论ꎬ最终制定解决方案ꎮ３６㊀图３㊀试验顺序与逻辑３ 试验过程(１)验证剃齿刀具对扭曲的影响:首先选取一种在剃齿过程中产生扭曲产品的剃齿刀ꎬ对其进行检测ꎬ检验其是否本身有扭曲现象ꎬ之后使用同一台剃齿机ꎬ使用相同的切削参数ꎬ分别使用１０ʎ㊁１２ʎ和１５ʎ轴夹角的剃齿刀进行剃齿ꎬ检测剃齿后齿轮的扭曲量ꎮ剃刀的检测结果是ꎬ刀具本身没有扭曲现象ꎬ因此本产品的扭曲不是刀具扭曲产生的ꎮ扭曲量与刀具螺旋角的关系如图４所示ꎬ随着轴交角的增大ꎬ扭曲量增大ꎮ图４㊀齿轮扭曲量与剃齿刀螺旋角的关系(２)验证剃齿设备对扭曲的影响:选取一种剃齿过程中出现扭曲的产品ꎬ使用同一把产生扭曲的剃齿刀ꎬ相同的切削参数ꎬ不同齿形修形原理的剃齿机ꎬ进行剃齿ꎬ剃齿后检测齿轮的三截面扭曲量ꎮ检测结果是ꎬ剃齿扭曲与剃齿设备无关(见图５)ꎮ(３)验证剃齿类型对扭曲的影响:选取一种产品ꎬ使用同一台设备ꎬ分别使用轴向剃齿与径向剃齿进行剃齿ꎬ剃齿后检测齿轮的三截面扭曲量ꎮ检测结果是ꎬ轴向剃齿不产生扭曲ꎬ齿向剃图５㊀齿轮扭曲量与剃齿设备的关系齿产生扭曲ꎮ(４)验证切削参数对扭曲的影响:选取一种剃齿过程中出现扭曲的产品ꎬ使用同一台设备ꎬ同一把剃齿刀ꎮ分别使用不同的切削参数进行剃齿ꎬ剃齿后检测齿轮的三截面扭曲量ꎮ检测结果是剃齿扭曲与切削参数无关(见表１)ꎮ表１㊀齿轮扭曲量与切削参数的关系转速/(ｒ/ｍｉｎ)进给量/(ｍｍ/ｍｉｎ)扭曲量/μｍ６００ ３２３９００ ３２５１２００ ５２１１５００ ５２４１８００ ７２２６００ ７２３(５)验证齿轮修形参数对扭曲的影响:齿轮的主要作用就是传动ꎬ在传动过程中受力会发生变化ꎬ导致其在承载情况下啮合的齿形齿向与理想值发生变化ꎬ导致传递的偏载荷影响强度和传递的不平稳ꎬ为了解决此问题ꎬ齿轮在设计时需要进行齿形齿向的修形ꎬ一般的修形方式是ꎬ齿形齿向修成鼓形齿ꎬ如图６所示ꎮ３７㊀图６㊀齿轮修形㊀㊀选取一种剃齿过程中出现扭曲的产品ꎬ使用同一台设备ꎬ同一把径向剃齿刀ꎬ分别将剃齿刀的齿向与齿形磨成不同的鼓形量进行剃齿ꎬ剃齿后检测齿轮的三截面扭曲量ꎮ剃刀的检测结果是ꎬ齿形的鼓形量与剃齿扭曲的关系如图７所示ꎬ齿轮剃齿的扭曲与齿轮的齿形无关ꎮ齿向的鼓形量与剃齿扭曲的关系如图８所示ꎬ齿向的鼓形量大小影响齿轮的扭曲量ꎬ且成正相关的关系ꎮ图７㊀齿轮扭曲量与齿形鼓形的关系图８㊀齿轮扭曲量与齿向鼓形的关系㊀㊀４ 试验数据总结通过前面试验可以得出如图９所示结论ꎬ径向剃齿的情况下才产生扭曲ꎬ扭曲的两个影响因素分别是齿向鼓形量与剃齿刀的轴交角ꎬ而径向剃齿与轴向剃齿的区别在于ꎬ径向剃齿刀带有齿向凹形量ꎬ因此ꎬ剃齿扭曲产生的因素总结后有两个:一是齿轮的齿向鼓形量ꎬ二是剃齿刀轴交角ꎮ５ 剃齿扭曲理论剃齿的原理是ꎬ一对齿轮在啮合过程中ꎬ齿面间是有相对切向滑移运动的ꎬ剃齿就是利用这一点ꎬ将剃齿刀制造成与被加工齿轮可以正确啮合的齿轮ꎬ同时将刀具螺旋角与齿轮螺旋角相差３８㊀图９㊀齿轮扭曲量影响因素总结一定角度ꎬ即轴交角ꎬ使其啮合过程中齿面的相对切向滑移产生轴向分向滑移ꎬ再在刀具上梳上垂直于轴向的齿槽ꎬ对齿轮进行轴向刮削ꎬ如图１０所示为剃齿过程ꎮ图１０㊀剃齿原理㊀㊀根据剃齿原理我们知道ꎬ剃齿过程中剃刀与齿轮由齿顶啮合到齿根ꎬ由于剃齿过程中有轴向滑移ꎬ因此齿轮一个截面的齿形是由剃齿刀轴向不同截面剃出的ꎬ将出现齿轮端面齿形的齿顶点由刀具一个截面的齿形的齿根点剃出ꎬ齿轮端面齿形的齿根点由刀具轴向滑移距离ａ处截面齿形的齿顶点剃出ꎬ当剃齿刀齿向带有凹形时ꎬ刀具轴向不同截面的剃削量是不同的ꎬ将会导致齿轮不同截面的齿形发生规律性变化ꎬ即产生齿面扭曲ꎮ剃齿扭曲的计算:ａ 轴向滑移量(见图１０)ꎻｓ 齿面相对滑移量(见图１０)ꎻＰ 啮合线长度(见图１１)ꎻβ 轴交角(见图１０)ꎻ由图１１得知齿轮啮合从Ｂ２(渐开线起始点)点啮入到Ｂ１(渐开线终止点)点啮出ꎬ啮合长度为Ｐꎬ图中也可看出在啮合过程中ꎬ齿面接触点切向的分速度方向是相反的ꎬ即产生相对滑移ꎬ由于整个啮合过程中都产生滑移(虽滑移速度在变化)ꎬ滑移长度为渐开线的啮合长度ꎬ即:ｓ＝ｐ(１)３９㊀图１１㊀啮合图由图１０得知ａ＝ｓ ｔａｎβ(２)所以ａ＝Ｐ ｔａｎβ(３)图１２㊀剃齿刀齿向图根据前面分析ꎬ刀具ｍ点所在截面的齿根剃削齿轮的齿顶ꎬｎ点所在截面的齿顶剃削齿轮的齿根ꎬ因此导致齿轮端面截面齿形的偏移量是图１２中的ｄꎬ也就是齿轮齿面的最大扭曲截面扭曲量ꎮｒ 刀具齿向凹形量所形成的圆的圆弧半径ꎻｂ 齿轮的齿宽ꎬ因为刀具比齿轮宽ꎬ实际啮合轴向长度是齿轮齿宽ꎻｃ 齿轮的齿向鼓形量ꎬ也是剃齿刀以齿轮齿宽计算出齿向凹形量ꎻｄ 齿轮齿面的扭曲量ꎻＰ 啮合线长度ꎬ齿轮与刀具设计后已经被锁定ꎬ是基圆齿距与啮合系数乘积ꎮ由图１２得知ꎬ(ｒ－ｃ＋ｄ)２＋ｂ２－ａæèçöø÷２＝ｒ２(４)ｂ２æèçöø÷２＋(ｒ－ｃ)２＝ｒ２(５)由式(３)ꎬ式(４)及式(５)得出:ｄ＝ｃ２ｃ２－ｂ２４＋ｃ２－ｂ２４æèçöø÷２－４ｃ２ｐｂｔａｎð－ｐｔａｎð－ｂ２２æèçöø÷[](６)从上述公式可以看出:剃齿扭曲的大小与齿轮的宽度㊁齿向鼓形量㊁刀具的轴交角有关ꎬ且是正相关关系ꎮ齿轮与径向剃齿刀设计锁定后ꎬ其扭曲量已经锁定ꎬ且扭曲量已经可以计算出来ꎬ可以直接从理论上得知产品加工后的精度效果可否接受ꎬ如不可接受ꎬ也可根据计算出的数值进行综合的调整ꎬ包括齿轮和刀具设计及其磨刀的参数的调整６ 剃齿扭曲解决方案(１)解决方案选择ꎮ根据前文分析得出ꎬ剃齿扭曲在径向剃齿中产生ꎬ其大小由公式(６)可以看出ꎬ与刀具轴交角ꎬ齿轮鼓形量都为正相关关系ꎬ因此解决剃齿扭曲的方法有以下几种:①取消径向剃齿ꎬ使用轴向剃齿ꎮ②齿轮齿向不带鼓形量ꎮ③尽量减小刀具轴交角ꎬ使得扭曲量降到可以接受范围ꎮ④将剃齿刀进行反扭曲磨削ꎬ补偿剃齿的扭曲ꎬ得到理想齿面ꎮ综合考虑上述４种解决方案ꎬ径向剃齿的效率是轴向剃齿的两倍ꎬ如果切换至轴向剃齿ꎬ公司产能将会受到很大影响ꎬ同时大大增加剃齿成本ꎬ取消齿轮鼓形量更是不可能ꎬ减小刀具轴交角将降低刀具切削性能ꎬ无法达到刀具设计需求ꎬ综合上述原因ꎬ公司的解决办法是ꎬ对剃齿刀进行反向扭曲磨削ꎮ(２)方案实施方法:方法是人为的调节剃刀４０㊀磨床使其产生ꎬ剃刀与砂轮之间啮合过程中产生基圆滚筒偏心ꎬ导致剃刀齿面发生扭曲ꎮ剃齿刀的修磨过程如图１３所示ꎬ剃刀磨床的修磨模拟的就是斜齿轮的啮合过程ꎬ与真正齿轮啮合过程不同之处在于ꎬ此啮合过程中虽然齿面接触的轨迹与斜齿轮啮合一样ꎬ但是动作实现形式不同ꎬ剃刀磨削过程中的展成运动全都由刀具图１３㊀剃刀磨床完成ꎬ刀具有两个轴ꎬ一个轴是转动轴ꎬ一个是直线轴ꎬ两个轴配合运动ꎬ使得砂轮与刀具的相对运动是齿轮的展成运动ꎮ剃刀修磨扭曲就是通过改变直线运动轴来实现的ꎬ当改变直线轴后ꎬ将会导致如图１４中接触线的磨削量发生变化ꎬ导致刀具齿面扭曲ꎮ图１４㊀斜齿轮啮合接触线(３)方案实施效果:刀具反扭曲磨削后ꎬ刀具与其加工出的齿轮检测报告如图１５所示ꎬ解决了剃齿的扭曲问题ꎮ图１５㊀刀具与齿轮检测结果７ 结语通过控制单一变量的试验方案ꎬ检验每一种变量与剃齿扭曲的关系ꎬ最终找出影响剃齿扭曲的因素ꎬ再根据得到的数据分析ꎬ结合剃齿理论形成剃齿扭曲理论ꎬ再根据剃齿扭曲理论制定剃齿扭曲的解决方案ꎬ最终解决了剃齿扭曲的问题ꎮ参考文献:[１]许洪基 齿轮手册[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２０１３[２]张泰昌 齿轮检测５００问[Ｍ].北京:中国标准出版社ꎬ２００７[３]杨叔子 机械加工工艺师手册[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２０１０ＭＷ(收稿日期:２０１９０７２８)。
齿轮加工误差特征及对面齿轮接触特性影响
齿轮加工误差特征及对面齿轮接触特性影响发布时间：2022-10-21T00:48:46.919Z 来源：《科技新时代》2022年第5月9期作者：童雅杰[导读] 目前,在齿轮加工过程中,经常存在许多的误差童雅杰陕西法士特沃克齿轮有限公司 713702摘要：目前,在齿轮加工过程中,经常存在许多的误差。
在保证齿轮加工制造的同轴度、垂直度和平行公差等质量要求的要求同时，误差是不可能出现绝对消除的。
但是如果我们能够准确地把握这些基准面之间的距离变化规律的话，那么就可以做到对同一个对象做不同方面的逼近处理来减少它们之间相对位置上由于发生相互偏差而带来的精度损失,从而提高产品的合格率与生产效率。
由于齿轮在工作过程中可能会出现不同的磨损和变形现象,因此，我们需要通过分析来确定它们产生的原因,从而达到对其接触面的控制。
关键词：齿轮加工；误差特征；面齿轮；接触特性在现代工程与工艺中,工件的质量和精度都在不断地提高，但是仍旧有各种误差的存在。
随着科学技术水平的发展提高及加工产品品种的日益丰富，市场竞争日趋激烈化。
众多的趋势作用使得对各类齿轮零件检测、检验方法也发生了一系列变化——由传统随机检查向非随机性检查转变，从过去仅仅关注测量表面粗糙度到现在重视平面度尺寸偏差、几何形状误差(如:齿宽或线径)的关系，精度的确定转向了更多地使用数字仪器和标定法。
在齿轮加工的过程中,由于多种因素的综合作用,使各工件产生不同程度或较细微小位置上的误差。
为了保证接触面的质量和精度能达到设计及制造水平的要求，必须对每个部位提出详细地技术要求。
一、面齿轮与齿轮加工误差1面齿轮加工分析面齿轮的加工是指将面磨削为平面,在其表面有齿槽和轮盘等。
首先要确定该面上是否存在齿条、线段及孔；其次对所有啮合件进行分析，检查平面外端光轴附近有无砂眼、飞溅物或其它杂屑现象,以及各部分几何尺寸精度要求；最后就是选材时尽量选择硬度适中的材料以保证其表面不发生划伤和变形等。
剃齿珩齿磨齿之差异
剃齿是一种利用剃齿刀与被剃齿轮做自由啮合进行展成加工的方法，。
剃齿刀与齿轮间没有强制性的啮合运动，所以对齿轮的传递运动准确性精度提高不大，但传动的平稳性和接触精度有较大的提高，齿轮表面粗糙度值明显减少。
剃齿是在滚齿之后，对未淬硬齿轮的齿形进行精加工的一种常用方法。
由于剃齿的质量较好、生产率高、所用机床简单、调整方便、剃齿刀耐用度高，所以汽车、拖拉机和机床中的齿轮，多用这种加工方法来进行精加工。
目前我国剃齿加工中最常用的方法是平行剃齿法，它最主要的缺点是刀具利用率不好，局部磨损使刀具利用率寿命低；另一缺点是剃前时间长，生产率低。
为此，大力发展了对角剃齿、横向剃齿、径向剃齿等方法。
近年来，由于含钴、钼成分较高的高性能高速钢刀具的应用，使剃齿也能进行硬齿面的齿轮精加工。
加工精度可达7级，齿面的表面粗糙度值Ra为0.8～1.6微米。
但淬硬前的精度应提高一级，留硬剃余量为0.01～0.03毫米。
剃齿工艺中的几个问题(1)剃前齿轮的材料剃前齿轮硬度在22～32HRC范围时，剃齿刀校正误差能力最好，如果齿轮材质不均匀，含杂质过多或韧性过大会引起剃齿刀滑刀或啃刀，最终影响剃齿的齿形及表面粗糙度。
(2)剃前齿轮的精度剃齿是齿形的精加工方法，因此剃齿前的齿轮应有较高的精度，通常剃齿后的精度只能比剃齿前提高一级。
(3)剃齿余量剃齿余量的大小，对剃齿质量和生产率均有较大影响。
余量不足时，剃前误差及表面缺陷不能全部除去；余量过大，则剃齿效率低，刀具磨损快，剃齿质量反而下降。
(4)剃前齿形加工时的刀具剃齿时，为了减轻剃齿刀齿顶负荷，避免刀尖折断，剃前在齿跟处挖掉一块。
齿顶处希望能有一修缘，这不仅对工作平稳系性有利，而且可使剃齿后的工件沿外圆不产生毛刺。
此外，合理的确定切削用量和正确的操作也十分重要。
珩齿的特点如下：1)珩齿后表面质量较好珩齿速度一般是1～3m/s,比普通磨削速度低，磨粒粒度又小，结合几弹性较大，珩齿过程实际上是低速磨削、研磨和抛光的综合过程，齿面不会产生烧伤和裂纹，所以珩齿后齿的表面质量较好。
剃齿加工中凹问题与刀具修形
剃齿加工中凹问题与刀具修形摘要:剃齿加工作为齿部最后精加工的手段,它既能满足当代发展对齿轮的品质越来越高和变速噪音越来越低的要求,又能满足高精度齿轮的大量生产,实现把径向跳动误差、齿距误差、齿形误差和齿向误差降到最小。
但由于剃齿刀具等诸多因素数的影响,使齿轮精加工过程中产生齿形中凹。
关键词:剃齿;中凹;修形1剃齿加工的意义随着科学技术的不断提高,高精度齿轮在市场上的需求量也越来越大。
剃齿加工手段已在我公司广泛使用,特别在近几年的齿轮生产中,作为主要的齿轮精加工手段,在出口对外齿轮加工中起了重要作用。
由于当代工业的迅速发展对齿轮噪音的要求也更为严格,对于大量生产的齿轮也要求进一步提其高精度。
剃齿可作为齿轮加工的最后工序,它不仅能够修正齿圈径向跳动的误差、齿向误差、齿距误差和齿形误差等,而且还会对剃齿齿轮的接触精度和工作平稳性精度会有较大提高,同时可以获得更较精细表面。
据报道,美国高速传动齿轮经剃齿加工的达90%左右。
通过剃齿加工,一般可提高齿轮精度1～3级,因此剃齿工序的精度质量尤为重要。
2剃齿加工原理及方式剃齿刀就是经过淬火磨削的齿轮形刀具,沿齿高方向有锯齿型刀槽。
剃齿加工就是利用齿轮工件与剃齿刀的啮合传动,剃削就是从齿轮工件的齿面切削去微小的加工余量。
剃齿刀与齿轮工件啮合旋转时,刀具轴与齿轮轴并不平行,剃齿刀和齿轮工件之间只有齿面啮合,剃齿刀和齿轮工件的轴之间也没有机械的联系,两者互相之间是自由旋转的。
这也是剃齿与其它齿轮切齿法与精加工方法的显著区别所在。
在剃齿过程中,两轴互相交错地啮合着的剃齿刀和齿轮,由于一面旋转而另一面在齿面上加压力,齿轮齿面和刀具在轴向和齿高方向产生相对滑移,这样使刀具齿面上的很多齿刃槽的边缘就成了切削刃。
而剃齿刀的锯齿刀槽的顶部构成刀具齿面,然后再用齿轮磨床进行齿形磨削,它并不像其它刀具(例如插齿刀)有齿面后角,而它却没有齿面后角。
所以,即使是用锯齿刃槽的刃背顶住齿轮工件的齿面,但也不会过度切入,所以可以采用0.02～0.05 mm的加工余量进行齿面精加工。
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唐山爱信齿轮有限责任公司 钱普军
【内容提要】 本文简要介绍了剃齿刀齿向误差对被加工件齿形误差造成的影响，并提出 了剃齿刀齿向误差的控制标准。
【关键词】 剃齿，剃齿刀重磨，齿形误差，齿向误差 一、概述
在现代汽车齿轮的大批量生产中，作为齿轮精加工工艺，径向剃齿逐渐占据了主导地位，随着径向剃齿刀广泛的应用，对于径向剃齿刀的重磨与检验技术日臻完善。
在我公司剃齿刀重磨后，往往只是检验剃齿刀齿形误差，而对剃齿刀的齿向误差检查不多。
究竟剃齿刀齿向误差对被剃工件的齿形误差存在什么样的影响，以及其齿向误差应该控制在什么范围内，我们在生产实践中发现了其中的某些规律，并初步确定了对其控制标准，现简要介绍其中的一些变化规律。
二、实例介绍
我公司的某种型号变速器的五档齿轮（如图1），工件主参数与剃刀主参数如表1：
在实际的生产实践中，出现了被剃工件齿形如图2所示的情况。
图 1
图 2
浅谈径向剃齿刀齿向误差对被加工件齿形误差的影响
图 3
剃刀修形参数与工件齿形参数如下：（图3为剃刀齿形修形形状） 单位：微米 此被剃工件齿形的特点：
1. 齿形压力角超差(根瘦)。
2. 齿形鼓形量超差。
3. 形状误差超差，鼓形量的最高点靠近齿顶。
第一次修磨：
针对被剃齿轮的压力角根瘦情况，把剃齿刀的齿形修的更加根肥一些，达到-0.036（图4）， 剃出的齿形形状如图5。
图 4
图 5
第二次修正后，压力角得到了修正，但是齿形形状误差没有改变，从而评价出的齿形鼓形量也是没有多大变化，而且出现了勺形的齿形。
究竟是什么原因造成这种现象呢？我们利用实验排除法排除了工件检测、剃齿切削用量、剃刀刃磨等方面的原因，做了各项试验，最后检测剃刀齿向误差，发现齿向偏小0.028。
如图6。
最后把剃齿刀齿向误差修正，检测结果如图7。
图 6
图 7
在检查到剃齿刀齿向误差比较大时，由于把剃齿刀的齿向误差进行了修正，根据啮合原理进行分析，把剃齿刀的压力角同时进行了修正如图8，剃出的工件齿形压力角如图9。
图 8
图 9
四、理论分析
造成此问题的原因就是剃齿刀齿向误差过大。
导致了非匹配啮合发生程度加大，所谓非匹配啮合就是当两螺旋齿轮作无侧隙啮合时，如果中心距、轴交角均等于计算出理论值时，则是匹配啮合。
反之，则是非匹配啮合。
匹配啮合的特点是啮合齿的左右两侧啮合线相交于两轴轴心连线上。
这时两侧齿面的接触线均通过齿宽中点，即啮合节点。
而非匹配啮合的特点则是啮合齿的左右两侧啮合线不相交于两轴轴心连线上，而成分离状态，这时两侧齿面的接触线均向齿的两端移动，而不相交且不通过啮合节点。
非匹配啮合发生时会使齿轮受到一个力偶，从而对齿轮的啮合不利。
在实际生产中，为了满足产品的设计齿形、齿向要求，剃齿时均有齿向误差要求，以补偿热处理变形量。
这样为了满足剃齿时的齿向误差要求，剃齿刀实际工作的轴交角不可能等于理论计算值，也就是非匹配啮合总是在发生，但是必须把它减小到最低程度。
由于齿轮的齿向误差已经固定，就要尽可能减小剃齿刀的齿向误差。
在上述实例中，剃刀齿宽为24.5，齿向误差为－0.028，则剃齿刀的实际分圆螺旋角为
B=29－Atn(0.028/24.5)= 28.935°
而工件的齿向要求为18±6，剃后工件实际分圆螺旋角为
B’=33.935+Atn(0.018/(19*0.6))=34.025°
根据交错轴螺旋齿轮无侧隙啮合原理计算出理论轴交角为： 4.847°
实际轴交角则为：34.025-28.935= 5.09°
就轴交角而言理论与实际相差相差：
5.09-4.847=0.243°
结合实践可以判断此状况不能很好的啮合，由于剃削时的非匹配啮合的发生，在实际的剃削过程中齿轮的受力会发生变化，从而剃出勺子形状的齿形，这种齿形会增加变速箱工作时的噪音。
五、结论
经过实践，剃齿刀在重磨时对其齿向误差的检查不能忽略。
但是对于剃齿刀齿向误差控制在什么范围内比较合理呢？就本文论述的被加工工件，由于剃刀工作时的轴交角很小、工件剃齿齿向误差要求比较大等原因，从而造成剃齿刀齿向误差对工件齿形误差影响较大。
目前我公司控制其误差范围是±0.005。
实际使用过程中，能够保证工件的加工精度。
工作状态为轴交角在12°～15°的剃刀刀齿向误差可控制在±0.008，均可满足实际使用要求。
参考文献
1.袁哲俊、刘华明《刀具设计手册》机械工业出版社，1999.6。