齿轮加工方案及问题应对方法

齿轮加工方案及技术措施齿轮做为常用的机械元件,一向广泛的被运用在机械的传动装置中,小至钟表用齿轮,大至船舶涡轮机用的大型齿轮,都能通过选配齿数组合,获得任意且正确的传动比;它的功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动准确、使用寿命长、结构尺寸小等特点已成为许多机械产品不可缺少的传动部件,也是机器中所占比重最大的传动形式;

现以带有内花键定位的盘状齿轮为例,该齿轮材料为20CrMo Ti,渗碳层1.8-2.2mm,齿面硬度为HRC58-62;

齿轮制造工艺方案,依据不同类型的齿廓形状、齿面硬度结构形式、精度与生产条件来确定;一般来说包括：毛坯准备、齿坯处理、齿坯粗加工、齿轮热处理、齿轮精加工5个阶段,在确定具体加工工艺内容时,着重考虑确定两项精度：

1、是齿轮各部分对中心轴线的形状精度;

2、消除经热处理渗碳淬火后的热变形对齿轮精度的影响;在确定工艺基准时,首先应该选定内花键的大径尺寸为加工工艺基准,这是因为内花键的加工,都是花键拉刀拉制而成的,而拉刀的外径尺寸精度比较高,拉出的花键大径尺寸比较稳定和可靠,完全可以作为齿坯加工的工艺基准,无论是

矩形花键孔或是渐开线花键孔都是一样;实际具体加工工艺为：

●毛坯锻造成形

●热处理正火处理

●粗车1、内孔尺寸一般设计为装配基准,在设定内孔粗车尺寸时一般是按花键拉刀的前导向尺寸确定,比图纸设计尺寸减小0.5-0.6mm,做为热处理后的精磨余量;2、选用拉床定位的端面时应尽量选用大端面,而且要求同内孔一次装夹车成,保证其垂直精度;3、齿坯的其余部分可在粗车加工时留有一定的精车余量;

●拉花键拉内花键用大端面和内孔定位拉制

●精车1、选用内花键的大径尺寸D定位;

2、用车工专用“花键微锥芯轴一次定位加工”在工件调头加工时,可随芯轴一起整体调头加工完成后,再拆卸工件;花键心轴如下图：

车工用微锥花键芯轴,实际上是一个圆柱微锥芯轴,因为在

设计芯轴时,已把花键的键宽和小径尺寸减小了0.5-0.7mm

渐开线花键的齿厚减小0.5使花键芯轴完全靠外径和微锥来定位锁紧齿坯的,这样主要是为了排除多点接触对精度的干涉

●滚齿滚齿的定位仍使用花键大径和大端面为工艺基准齿厚为粗切加工,磨削余量可按下表选择磨削余量：

●倒角齿廓倒角,一般是指齿高的两端和沿齿长的齿顶2×4 5Ｏ倒钝;

●热处理按热处理工艺渗碳淬火;

●磨削1、由于齿轮在渗碳淬火的热处理过程中会产生热变形,变形量大小不一,变形位置一般在孔的收缩或涨大和盘

状的翘曲变形;2、为了消除热变形,对齿轮各部加工的影响可按下列方法消除：a、仍以内花键大径为定位基准,上花

键芯轴,对齿轮的外径和大端面一次装夹后,磨光,磨去的,

便是变形量因为这是微量磨削,一般是不会造成尺寸变化的,

这样可以在工艺上保证两个精度,即齿节圆对内花键的同轴度和齿端面对内花键的垂直度;b、在内圆磨床上,将齿轮的大外圆和大端面的跳动同时校正在0.03mm以内,把花键内孔磨成;c、在以内孔和大端面定位磨齿面为成品尺寸;以上三步的做法主要为了保证齿轮各部位对内花键的形位精度,避免由于热处理变形而造成的内花键大径和小径的偏心,而影响装配;

二、滚齿误差产生原因消除方法

在齿轮整个工艺规程中,滚齿是经常产生误差的环节,滚齿经常产生的问题及原因主要有：

齿圈径向圆跳动超差;由于齿坯几何偏心和安装偏心；用顶尖装夹定位时,顶尖与机床中心偏心;通过提高齿坯基准面精度,提高夹具定位面精度,提高调整水平,更换或重新装调顶尖等方式解决;

公法线长度变动超差;由于机床分度蜗杆副制造及安装误差造成运动偏心；机床工作台定心锥形导轨副间隙过大,造成工作台运动中心线不稳定；滚刀主轴系统轴向圆跳动过大或平面轴承咬坏;通过提高分度蜗杆副的制造精度和安装精度,提高工作台锥形导轨副的配合精度,提高滚刀主轴系统轴向精度,更换咬坏的平面轴等方法解决;

齿距偏差超差;滚刀的轴向和径向圆跳动过大；分度蜗杆和分度蜗轮齿距误差；齿坯安装偏心;通过提高滚刀的安装精度,修复或更换分度蜗杆副,消除齿坯安装误差等方法解决;齿顶部变肥,左右齿廓对称;滚刀铲磨时齿形角度小或刃磨产生较大的正前角,使齿形角变小;通过更换滚刀或重磨齿形角及前刃面方法解决;

齿顶部变瘦,左右齿廓对称;滚刀铲磨时齿形角变大或刃磨时产生较大的负前角,使齿形角变大;通过更换滚刀或重磨齿形角及前刀面方法解决;

齿形不对称;滚刀安装对中不好,刀架回转角误差大,滚刀前刀面有导程误差;通过保证滚刀安装精度,提高滚刀刃磨精度,控制前刀面导程误差,微调滚刀回转角方法解决;

齿面出棱;滚刀制造或刃磨时容屑槽等分误差;通过重磨滚刀达到等分要求方法解决;

齿形周期性误差;滚刀安装后,径向或端圆跳动大,机床工作台回转不均匀,分齿交换齿轮安装偏心或齿面有磕碰,刀架滑板松动,齿坯装夹不合理,产生振动;通过控制滚刀的安装精度,检查、调整分度蜗杆副传动精度,重新调整分齿交换齿轮、滑板和齿坯方法解决;

齿向误差超差;垂直进给导轨与工作台轴线平行度误差或歪斜,、下顶针不同轴,下顶针轴线与工作台回转轴线同轴度差；夹具和齿坯的制造、安装、调整精度低；分齿、差动

交换齿轮误差大；齿坯或夹具刚性差,夹紧后变形;通过提

高夹具、齿坯的制造和调整精度,重新计算分齿及差动交换齿轮,修正误差,改进齿还或夹具设计,正确夹紧方法解决;

撕裂;齿坯材质不均匀；齿坯热处理方法不当；滚刀用钝,

不锋利；切削用量选择不当,冷却不良;通过控制齿坯材料

质量,采用正火处理45钢、40cr钢、18CrMnTi,滚刀移位或更换新刀,正确选用切削用量,选用润滑性能良好的切削液,充分冷却方法解决;

啃齿;刀架立柱导轨太松或太紧；油压不稳定；刀架斜轮啮合间隙大;通过调整立柱导轨塞铁松紧,保持油路畅通,油压稳定,刀架斜齿轮若磨损,应更换;

振纹;机床内部某传动环节的间隙过大；工件与刀具的装夹刚性不够；切削用量选用过大；后托架安装后,间隙大;

通过修理或调整机床,提高刀装夹刚性,缩小支承间距离,加大轴径,提高工件刚性,尽量加大支承面,正确选用切削用量,正确安装后托架方法解决;