滚齿时产生缺陷的原因与消除方法
机床齿轮损坏原因及解决策略分析

机床齿轮损坏原因及解决策略分析前言机床作为制造业最重要的基础设施之一,承载着制造业发展的使命。
其中,齿轮作为机床传动系统中最重要的零部件之一,负责转动机床各个部位。
然而,在实际使用中,机床齿轮损坏较为常见,给企业的生产带来了巨大的损失,因此,找出机床齿轮损坏的原因及解决办法具有重要意义。
机床齿轮损坏原因1.磨损。
机床齿轮在长期使用中,齿面与齿面之间摩擦会造成磨损。
当磨损超过一定程度时,会导致齿轮工作不稳定,因此,磨损是机床齿轮损坏的一个常见原因。
2.过载。
机床齿轮在长期使用过程中,会经常接收到大扭矩、大载荷等因素的影响,如果超载时间过长,会导致齿轮扭矩异常增大,引起齿轮损坏。
3.装配不当。
机床齿轮在组装过程中,如轴承安装不当、齿轮对齿轮轴线串联不恰当等,易造成齿轮运转不稳定,从而损坏机床齿轮。
4.疲劳。
长期使用会导致机床齿轮疲劳。
当疲劳达到一定程度时,齿轮会发生失效,造成损坏。
5.材料缺陷。
一些材料的制造过程容易产生材料缺陷,可能导致机床齿轮损坏。
如果这些材料被用于机床齿轮的制造中,将增加机床齿轮损坏的可能性。
解决策略1.定期保养。
在机床齿轮运转过程中,要定期进行检查,清洗油污、润滑齿面、检测轮齿啮合,确保齿轮工作稳定。
2.合理选用材料。
机床齿轮在制造过程中,应选择质量好、质量稳定的材料,尽可能避免材料缺陷对齿轮造成影响。
3.注意装配质量。
在机床齿轮组装过程中,要注意有关技术参数。
如:轴承安装的紧度、齿轮对齿轮轴线串联的精度、齿轮啮合精度等。
4.设计优化。
机床齿轮的设计应根据工作条件,进行有效优化。
设计过程中要避免齿轮干涉及过载等问题,确保设计质量。
5.提高维修技能。
实施运转和维修过程中,要受过专业培训的人员进行操作和维修。
技术人员必须具备专业的维修知识和操作技能。
结论通过对机床齿轮损坏原因及解决策略的分析,我们可以看出,齿轮损坏是多方面因素造成的结果。
因此,正确的维护方法、加强装配质量和设计优化等都是预防齿轮损坏的关键。
滚齿机的刀具崩裂与破损分析方法

滚齿机的刀具崩裂与破损分析方法随着工业的发展和技术的进步,滚齿机作为一种重要的工业切削设备已被广泛应用于许多行业,特别是在齿轮加工领域。
滚齿机通过“滚切”原理对齿轮进行加工,具有高效、高精度的特点。
然而,滚齿机在使用过程中,由于各种原因,刀具的崩裂与破损问题时有发生,严重影响了生产效率和产品质量。
因此,开展滚齿机刀具崩裂与破损分析成为了工程师们的重要任务。
滚齿机刀具的崩裂与破损问题可能受到多种因素的影响,包括刀具质量、刀具材料、刀具设计、切削参数等。
为了准确分析崩裂与破损问题的原因,我们需要采取一系列科学的方法和步骤。
首先,我们需要进行现场调查和实地观察。
通过对滚齿机的实际运行情况进行观察和分析,可以发现一些潜在的问题。
例如,我们可以观察刀具在加工过程中是否遭受冲击、震动、过载等现象。
同时,我们还需要检查刀具的安装情况,确保刀具与滚齿机的匹配度和同步性。
其次,需要对刀具进行详细的检测和分析。
这包括对刀具的材料、硬度、尺寸等进行测试,并通过显微镜、扫描电镜等工具对刀具的表面和内部进行观察和形貌分析。
这可以帮助我们了解刀具是否存在缺陷、裂纹、疲劳等问题。
在进行刀具分析的过程中,我们还需要注意对切削参数的评估。
切削参数包括切削速度、进给速度、切削深度等。
通过调整切削参数,可以有效减少刀具的磨损和破损。
因此,我们需要仔细分析切削参数是否合理,并结合实际情况进行调整。
此外,由于滚齿机在运行过程中会产生较大的热量,因此刀具的冷却系统也是我们分析刀具崩裂与破损问题的重要方面。
刀具的过热可能导致刀具材料的退火、软化等问题,进而影响刀具的使用寿命。
通过对冷却系统的检测和分析,我们可以确定冷却系统是否正常工作,并采取相应的措施进行修复或改进。
最后,我们需要从整体的系统层面进行分析。
滚齿机刀具崩裂与破损问题往往是系统的综合结果,受到多种因素的共同影响。
因此,我们需要从滚齿机的整体结构、传动系统、润滑系统等方面进行分析,并借助数值模拟、有限元分析等工具,对滚齿机的性能进行评估。
齿轮缺陷

齿面缺陷(2)啃齿由于滚刀与齿坯的相互位置发生突然变化所造成:1)立柱三角导轨太松,造成滚刀进给突然变化立柱三角导轨太紧,造成爬行现象2)刀架斜齿轮啮合间隙大3)油压不稳定寻找和消除一些突然因素:1)调整立柱三角导轨:要求紧松适当2)刀架若因使用时间久而磨损,应更换3)合理保养机床,尤其是清洁,使油路保持畅通:油压保持稳定齿面缺陷(3)振纹由于振动造成:1)机床内部某传动环节的间隙大2)工件与滚刀的装夹刚性不够3)切削用量选用太大4)后托架安装后,间隙大寻找与消除振动源:1)对于使用时间久而磨损严重的机床及时大修2)提高滚刀的装夹刚性,例如缩小支承间距离;带柄滚刀应尽量选用大轴径等。
提高工件的装夹刚性:例如,尽量加大支承端面,支承端面(包括工件)只准内凹;缩短上下顶针间距离3)正确选用切削用量4)正确安装后托架齿面缺陷(4)鱼鳞齿坯热处理不当,其中在加工调质处理后的钢件时比较多见1)酌情控制调质处理的硬度2)建议采用正火处理作为齿坯的预先热处理在设计中综合考虑被加工齿轮左右齿面与齿宽上切削平衡,齿轮圆角部分影响,三菱神户工具公司开发了可输出预想齿形系统,只要输入前加工刀具和被加工齿轮诸参数就可以输出预想齿形,选定合理的啮合压力角。
剃齿是对未淬火齿轮进行精加工的一种方法。
剃齿的原理是:一对互相交叉构成一定轴交角的齿轮啮合传动,传动时齿面间有相对滑动,在这一对齿轮中的一个齿面上制出许多小槽(梳形齿),梳形齿槽构成剃齿刀的侧刃与顶刃,这些刀刃在齿面相对滑动中,对另一齿面工件进行切削。
由图1可见剃齿刀设计成斜齿或直齿以便得到必要的轴交角,当剃齿刀与加工齿轮二者螺旋角方向相同时轴交角为二者之和,相反时为二者之差。
图1 在节圆上的中啮合与切割啮合点的相对滑动速度也与二者螺旋角大小与方向有关。
相同时为二者之和,相反时为二者之差。
剃齿刀刃的运动轨迹见图2。
剃齿加工有以下优点:加工时间短,生产率高;可使被加工齿轮精度显著提高;每加工一个齿轮,消耗刀具费用低;可进行齿形修整;可简单使被加工齿轮在齿向上形成中鼓;不需要熟练工操作。
滚齿刀使用事项及对称

滚齿刀使用注意事项及产生不良品对策一、滚齿刀切齿:1.切削条件:针对切削速度、进给量(走刀速度)及滚刀摩耗量之关系,一般有:(1)为了减少滚刀之摩耗量,切削速度变慢会比较好。
但是切削进给量太小反而不好;(2)为了增加滚刀耐久性,与其采用高切削速度,不如采用高切削进给量,不过齿面会不好;(3)切削速度加快(回转数变大),进给量降低,齿面会变好;(4)滚齿机自身之刚性,对滚刀寿命有非常大影响。
(5)滚刀材质分:(1)工具钢(镀钛);(高速钢、氦石)(2)超硬(钨钢);(6)依滚刀之螺旋方向被切削齿轮之螺旋方向确认是否加装惰轮。
二、滚刀及其应用:滚刀的精度等级可分为A A A、A、B、C级,相应加工6级以上、7、8、9、10级齿轮。
三、滚齿刀(H O B)之切齿:1.滚刀是在螺牙上加上几个纵沟,螺牙导程上有许多切刃之切齿用刀具;(1)一体型滚齿刀(本厂用之滚齿刀)(2)组合型滚齿刀2.滚刀和工件之关系:(滚齿过程、成形方法)。
滚刀装设时,刀刃导程会对准齿轮之齿筋方向,此时滚刀之刀刃导程相当于假想之齿条,在渐开线齿轮场合,齿条刀刃形状是直线,滚刀只要有回转,接二连三的刀刃往工件里切入,切出齿。
因为刀刃是沿着螺纹分布,随着回转而切入之刀刃往左边移动,工件也配合此动作往左边移动。
只要回转齿轮工件就会从齿顶部逐渐往齿部切出齿形。
1条(单口,本厂均是)滚刀之场合,滚刀1回转,相当于假想齿条前进一个节距。
齿轮工件也只需运转1个节距即可。
即要切削Z齿数齿轮时,相对于齿轮工件之1回转、滚刀必须有Z回转才可。
四、滚刀精度误差对其生产中之影响:1.因滚刀再研磨引起之齿形误差(1)滚刀分割误差:有分割误差发生时会反应在齿形误差上,影响非常大,压力角20º之滚刀在外周有0.1m m之分割误差时,会造成6u m之齿形误差。
(2)倾斜角误差:滚刀倾斜角误差会变成齿轮之压力角误差,滚刀之倾斜角误差1º时,压力角误差约为3´,并非大影响。
关于齿轮滚齿误差产生的种类及原因分析

角左 右 对称 ,检 测 出的 齿形 图如 图: { 叶 的l 、2 .【 J j 1 是 刀 刃u的
图2
压 力 角 存在 误 差 ;如 果 左 右不 对 称 .检 洲 出 的齿 形 图 像 l 冬 j : { 中 的 1 、2 ,但 齿形 的方 向 是 平 行 的 .9 1 I J 是 刀 县 刀 口的 压 力 角干 ¨ 机I 术
其 检 测 出的 齿 形 图 的 形状 也 不 同 若 是 l 刳s _ 中的 齿 形 } l l l 线 变 成
s 形 ,则 是加 工 中 刀具和 工 件装 夹 部存在 误差
2 . 2形误 差 产 生的 原 因
图2 中1 、2 主 要是 刀具 的压 力角 偏差 较 大
如果 刀具 的压 力
3 4 ;
I 恤
2 O 1 6 年・ 第1 2 期
在 齿轮 制造工 艺 中.保证齿
轮 齿 部 精 度 的 方 法 有 挤 齿 、 滚
齿 、剃 齿 、磨 齿 、珩 齿 、 研齿 等。一般 小模数 齿轮 只能通过滚 齿 的方 法达 到齿 轮精 度要求 在 滚齿过 程 中,由于存在 刀具 、机
刀刃在切削工件时有时有 多切 、有
时有 少 切 .导 致 实 际 齿 形 从 齿 根到
齿顶一段 低于标准渐开线 .一段 高 于标 准渐 开线 ( 见图 3 中3 )。
技 术 创 新
图5 主 要 是 工件 孔 中心 与 工作 台 刚转 中心 不 重合 ,可 通过 齿 形 图 、跳 动 和 双 啮 合 检 测 出 。压 力 角偏 大 的 位 置 是 双啮 合和 齿 跳 的 高 点 、压 力 角偏 小 的 位 置是 双 啮 合 和 齿 跳 的 低 点 ;且 双 啮 合 和齿 跳 的 高 、低 点 误 差 大 ( 垂 直 中心 线 的 上 下位 置 齿 形 ),
滚刀使用中常见问题及解决方法

返或搬错 , 造成刀齿的一侧 面在切削时没有后角与工件齿 面发生 挤压 , 因此 在安 装滚 刀时一定要仔细检查安 装的角度 ; 二是滚刀 在制造时出现翘尾现象 , 刀齿侧面的靠容屑处 比刀齿刃 口高 出 , 在切削 时高 出的部分与工件表面发生挤压而造成工件表面拉伤 , 在 齿形 角小 的情况下这种现象 常常出现 。此 时只有 重新铲磨滚 刀来解决这个 问题 。
圈 3 齿面出现挤压拉伤痕迹 图 4齿面 出现振纹
25 齿 面 出现局 部缺 陷 .
抑制 鳞刺 的产生。另外 , 润滑性能较强 的切削液 , 消除 使用 也是
鳞刺 降低粗糙度的有效方法。
滚齿过程 中,有时可能在齿轮 每一 齿的 同一部位 出现纵 向
的沟纹或粗糙条纹影响齿 面粗糙 度 , 图 5 见 。产生这种现象 的原
滚齿过程 中如有振动存在 , 齿面上就会 出现振纹 , 图 4 振 见 。 纹 的疏密程 度 , 取决 于振 动的频率和切削速度 。在 加工过程 中 , 机床 、 刀具和工件系统 的刚性好 坏 , 直接 影响着滚切过 程中的振 动现象 , 因此 , 凡是引起滚齿 过程发生振动 的原 因, 如滚刀安装时 径 向跳 动过 大 , 切削大螺旋角 斜齿 轮时切 向切 削分 力太大等 , 以 及影 响机床 、 刀具 、 件系统 刚性 的原 因 , 滚齿机 主轴窜 动太 工 如 大 、 床运动部件间隙太大、 机 工件安装支承不牢等 , 都有会 使齿面 产生振纹。为减小 切削中振动 , 加工 时应按 照正确的安装方法装 夹工件和滚刀 , 及时维修和调整机 床。当振纹发生 时 , 应适 当减 小进给量和加强冷却润滑 。
齿轮加工误差分析及提高加工质量方法

齿轮加工误差分析及提高加工质量方法摘要:齿轮在加工过程中,机床本身精度误差,工件与工装装夹误差,齿坯的加工误差,滚刀的制造和安装误差,齿坯的找正误差等因素都会影响齿轮的加工精度,造成齿轮的加工误差。
关键词:齿轮加工误差分析提高加工质量1 引言在机械行业的发展过程中,齿轮产品对机械的传动起到举足轻重的作用。
但是齿轮在加工过程中,机床本身精度误差,工件与工装装夹误差,齿坯的加工误差,滚刀的制造和安装误差,齿坯的找正误差等因素都会影响齿轮的加工精度,造成齿轮的加工误差。
本文就讨论齿轮误差产生的原因,并且如何来提高齿轮的加工精度。
2 齿轮加工方法及原理用齿轮滚刀加工齿轮,其传动原理与一对齿轮的啮合原理相同,而滚刀可以看成是一个齿数无穷多的螺旋齿轮。
切削运动是滚刀的转动,分齿运动是随着滚刀的转动,齿坯也要相应转动,滚刀转动中刀齿在轴向移动一个齿距,齿坯也相应地转过相应的齿距,这个运动是滚齿加工最重要的运动。
3 齿轮加工误差的成因分析3.1 机床本身精度:包括工作台上、下顶尖径向跳动;两顶尖间不同轴;工作台分度误差。
3.2 工件与工装装夹误差:包括工件基准孔与夹具心轴之间误差;夹具心轴本身的径向跳动;工件端面与基准孔轴线的跳动误差;胎具中心与工作台回转中心不重合等。
3.3 基准端面定位不好,夹紧后内孔相对工作台回转中心产生偏心。
3.4 调整夹具时,心轴和机床工作台回转中心不重合。
3.5 齿坯基准孔与心轴间有间隙,装夹时偏向一边。
此外,造成齿轮加工误差的其他因素还有机床立柱导轨误差、进给丝杠的周期性误差、热变形误差、切削过程中的振动等等。
4 提高齿轮加工质量的方法4.1 提高滚齿加工精度滚齿是一种常用的齿轮加工方法,在精度很高的滚齿机上,采用精密滚刀。
在普通级滚齿机上,用普通精度滚刀,只能加工出8级精度轮齿。
滚齿如何提高加工精度,可以从以下几方面来完成:(1)保证齿轮的中心与机床的回转中心重合,减少齿圈径向跳动误差;(2)提高滚齿机工作台蜗轮副回转精度,尽量减少传动链引起的分度不均匀,减少公法线长度误差;(3)调整机床、刀架的垂直进给方向与零件轴线的偏移量,使上尾座顶尖中心与工作台回转中心保持一致,提高差动挂轮计算精度;(4)滚齿时要控制留磨量,余量不能过大,否则磨齿后齿轮的表面渗碳硬度层会被磨掉,造成硬度下降,降低齿轮的接触疲劳强度。
滚齿精度分析

刀对中不好 齿面上个别点凸出或凹 滚刀容屑槽槽距误差 进 齿形面误差近似正弦分 刀杆径向圆跳动太大 布的短周期误差 滚刀和刀轴间隙大 滚刀分度圆柱对内孔轴心线径向 圆跳动误差
齿形一侧齿顶多切,另 滚刀轴向齿距误差 一侧齿根多切切呈正弦 滚刀端面与孔轴线不垂直 分布 垫圈两端面不平行 基圆齿距偏差超差fpb 滚刀轴向齿距误差 滚刀齿形角误差 机床蜗杆副齿距误差过大 载荷分 机床几何精度低或使用磨损(立 布均匀 柱导轨、顶尖、工作台水平性 性 等) 齿向误差超差 夹具制造、安装、调整精度低
载荷分 布均匀 性 齿向误差超差 齿坯制造、安装、调整精度低 滚刀因素 滚刀刃磨质量差 滚刀径向圆跳动量大 滚刀磨损 滚刀未固紧而产生振动 辅助轴承支承不好 切削用量选择不当 切削挤压引起 齿坯刚性不好或没有夹紧,加工 时产生振动 机床有间隙 工作台蜗杆副有间隙 滚刀轴向窜动和径向圆跳动大 刀架导轨与刀架间有间隙 进给丝杠有间隙
影响 因素 影响传 递运动 准确性
滚齿误差 齿距累 积误差 超差
主要原因 1.齿坯几何偏心或安装偏心造成
2.用顶尖定位时,顶尖与机床中 齿圈径向圆跳 心偏心 动超差Fr 3.用顶尖定位使,因顶尖或中心 孔制造不良,使定位面接触不好 造成偏心 滚齿机分度蜗轮精度过低 公法线长度变 滚齿机工作台圆形导轨磨损 动量超差FW 分度蜗轮与工作太圆形导轨不同 轴 影响传 齿形误 齿形变肥或变瘦,且左 递运动 差超差 右齿形对称 的平稳 一边齿顶变肥,另一边 、噪声 齿顶边瘦,齿形不对称 、振动 滚刀齿形角误差 前面刃磨产生较大的前角 刃磨时产生导程误差或直槽滚刀 非轴向性误差
表面粗糙度差
采取的措施 提高齿坯基准面精度要求 提高夹具定位面精度 提高调整技术水平 更换顶尖及提高中心孔制造质量,并在加 工过程中保护中心孔 提高顶尖及中心孔制造质量,并在加工过程
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4、鱼鳞:由于齿轮坯硬度较高
1、对撕裂:选用适当的热处理方法以保证材质;合理控制滚刀的磨钝标准;选择合理的切削用量和冷却润滑剂;
2、对啃齿:调整垂直走刀丝杆上方的油压,使之稳定(保持15~20大气压);调整刀架导轨楔铁;检查刀轴后面的两个止推滚动轴承;
1、对机床有关部分进行调整或检修;
2、使心轴、垫圈、夹紧螺母及顶针保持所需的精度和光洁度;
3、把夹具调整到所需的精度或改进夹具结构;
4、保证齿坯的加工精度
公法线长度超差
主要是滚齿机工作台每一转中回转不均匀的误差太大,归纳为:
1、机床:分齿蜗轮副传动精度差;工作台径向和轴向跳动;分齿挂轮啮合太松;
2、刀具:滚刀安装不正确及精度不符合要求
3、工件:齿轮毛坯尺寸不对
1、重新调整分齿挂轮与介轮;
2、选择合适的滚刀;
3、更换齿轮毛坯
齿向误差超差
主要是滚齿机刀架的垂直走刀方向与齿坯内孔中心线方向偏离,对于斜齿轮还要加上附加转动不正确的原因。归纳为:
1、机床:垂直走刀导轨与工作台的轴心线不平行;上下顶尖不同心;工作台有轴向窜动或径向跳动;分齿蜗杆、蜗轮有间隙或蜗轮副传动有周期性误差;走刀传动丝杆螺距有误差;分齿挂轮调整误差太大;差动挂轮不对,计算误差太大或刀架转动不对(加工斜齿轮时);
1、检查分齿蜗轮副部分及工作台回转精度;
2、调整分齿挂轮要检查齿面有无严重磕碰,并保证啮合齿面的间隙;
3、滚切斜齿轮时尽可能使用滚刀与斜齿轮的螺旋线方向相同;
4、调整滚刀安装及检查滚刀精度,使它符合要求
齿形误差超差
主要是滚刀齿形误差太大或分齿运动瞬时速比变化太大。归纳为:
1、齿面出棱:滚刀刃磨后刀齿等分性差。滚齿时滚刀轴向或径向跳动太大;
5、齿根圆角误差:滚刀刀刃磨损后圆角加大或两侧刀尖磨损不均匀,造成齿根部过渡曲线不对称
差和前刀面导程误差等;
2、保证滚刀安装精度:必须保证刀轴和滚刀安装后两凸台的径向跳动和端面跳动满足加工精度的要求;滚刀安装时只能用手轻推,严禁敲打;调整支架时,先用手推入,稍紧螺钉后,用铜棒轻敲支架,以消除间隙,再交错地拧紧螺钉;如发现滚刀中间刀齿磨钝,可移动滚刀轴向位置,让新刀齿进入滚切;
3、对振纹:注意滚刀刃磨和安装调整、齿坯安装、机床调整等质量或适当减少走刀量;加大滚刀直径;同时加强冷却润滑;
4、对鱼鳞:采用适当的预先热处理方法,若对齿面为最终加工时,必须避免;若后面还有剃磨等工艺时,可以不避免
3、保证分齿运动的回转精度:检查分度蜗杆蜗轮的传动精度,使分齿挂轮的啮合面有一定的间隙
齿面缺陷
1、撕裂:齿轮坯的材质不均匀,滚刀刀刃磨损,产生积屑瘤;
2、啃齿:滚刀与齿轮坯的相互位置发生变化;垂直走刀架有爬行现象;滚切时滚刀产生不规则的轴向跳动,刀轴上的一对斜齿轮和飞轮轴上的一对锥齿轮的啮合间隙过大,刀架转动角度过大而分度蜗轮副的间隙又没调好;
2、工件:两端面不平行或安装时有径向跳动
1、对机床垂直走刀导轨与心轴中心线平行度、上下顶尖、工作台回转中心等误差进行调整或检修;
2、重新调整分齿及差动挂轮;
3、控制工件两端面的平行度或安装时的径向跳动量
齿圈跳动超差
主要是在安装工件时,它的内孔中心(对于轴齿轮就是轴颈中心)与工作台的回转中心不重合或偏心太大。归纳为:
1、机床:工作台径向跳动;心轴对工作台回转中心不重合或长期使用磨损;心轴本身摆差太大;使用顶针加工时,上下顶针有偏摆或松动;夹具定位端面与工作台回转中心不垂直;垫圈两平面不平行或夹紧螺母端面对螺纹中心不垂直;
2、工件:内孔定心时,由于内孔与心轴配合间隙过大,引起安装偏心;外径定心时,由于外圆本身的径向跳动或椭圆度较大;工件夹紧刚性差
控制工件两端面的平行度或安装时的径向跳动量齿圈跳动超差主要是在安装工件时它的内孔中心对于轴齿轮就是轴颈中心与工作台的回转中心不重合或偏心太大
滚齿时产生缺陷的原因与消除方法
缺陷名称
产生原因
消除办法
齿数不正确
1、机床:分齿挂轮调整的不正确;滚刀与工件的转向不配合。
2、刀具:滚刀的模数、头数、螺旋线方向等选择不当;
2、不对称:滚刀对中不好。滚刀刃磨后径向性不好(即刀刃前刀面位置不对)。前面螺旋升角或导程误差太大。刀架转动角度误差大;
3、齿形角误差:滚刀本身齿形角误差太大。滚刀刃磨后径向性不好。刀架转动角度误差太大;
4、齿形周期性变化:滚刀安装后径向或轴向跳动太大;机床工作台回转不均匀。分齿挂轮安装偏心或齿面有磕碰;