隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在很多行業(yè)都會用到一些機(jī)械設(shè)備。而在機(jī)械這種行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，齒輪傳動是機(jī)械傳動的主要零部件，擁有好質(zhì)量的齒輪對于機(jī)械的轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性起到非常大的作用。現(xiàn)在的用戶對于齒輪精度的要求是非常的嚴(yán)格，特別是汽車行業(yè)要求更高。因此注意齒輪加工精度影響機(jī)械傳動的重要因素。本文就齒輪加工精度的因素及如何控制齒輪加工精度齒輪是汽車等大型機(jī)械中必備的傳動裝置，要確保齒輪傳動的平穩(wěn)性、低噪音、和振動荷載分布的均勻性。如果精度不達(dá)標(biāo)，會影響齒輪工作性能和質(zhì)保等。在齒輪加工過程中，影響精度的因素是多方面的，我們經(jīng)研究和論證齒輪精度提升的一些原因，解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

　　一、前言

　　對于現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，齒輪的加工也受到非常嚴(yán)格的要求，如果齒輪在制造過程中制造誤差過大、在使用過程中使用條件不當(dāng)或者設(shè)計(jì)不當(dāng)，都可能會使齒輪失效。在汽車行業(yè)，由于齒輪屬汽車傳動的核心部件，如果失效，將會喪失齒輪的力矩傳遞功能，車輛不能正常行駛。現(xiàn)在制造商在積極的分析齒輪加工精度的影響因素，以此來提高齒輪的質(zhì)量。然而影響齒輪加工精度的原因有很多，若還是用以前的老方法，就會直接影響齒輪的質(zhì)量問題，并不能滿足現(xiàn)在社會的需求。現(xiàn)在對于齒輪的精度是有一個標(biāo)準(zhǔn)要求的，一般汽車齒輪的要求是要符合DIN3965標(biāo)準(zhǔn)要求7-8級。如果齒輪精度不好，則會直接影響汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，且差的精度會導(dǎo)致載荷分布不均勻、部分接觸應(yīng)力集中，容易造成早期磨損，影響質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)打齒的嚴(yán)重后果。為達(dá)到汽車領(lǐng)域的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，本文就影響齒輪加工精度的因素和控制精度的方法做一講解。

　　二、影響齒輪加工精度的因素

　　生產(chǎn)過程和機(jī)床本身精度和機(jī)床調(diào)整：

　　在齒輪加工過程中，機(jī)床的本身精度和機(jī)床的傳動會影響齒輪加工，出現(xiàn)一點(diǎn)誤差就會影響精度;機(jī)床的調(diào)整是一個重要的環(huán)節(jié)，如不精準(zhǔn)調(diào)整，很容易影響精度。在等高齒切齒(干切)時有大量鐵屑飛濺，會進(jìn)入機(jī)床各個部位，就會降低機(jī)床本身的精度。此時要及時對切削過程中的鐵屑采用高壓吹氣的方式進(jìn)行吹掃，從而使機(jī)床內(nèi)部保持干凈，對于采用油冷卻漸縮齒齒形的切齒方法，要及時清理機(jī)床腔內(nèi)的切屑，同時還有及時更換冷卻油，以免大量的油污進(jìn)入機(jī)床的傳動鏈內(nèi)影響機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)精度。

　　工裝夾具：

　　工裝夾具要定期校驗(yàn)和保養(yǎng)，達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。如工裝夾具精度不達(dá)標(biāo)或在使用中磨損，就會影響齒輪精度。要使用精度高確保加工精度，耐用保持穩(wěn)定可靠一致性，和適用安全性，滿足加工的精度需求，在實(shí)際生產(chǎn)中主被齒切齒夾具的徑向跳動和軸向跳動應(yīng)采用校正棒和校正環(huán)進(jìn)行校驗(yàn)，徑向跳動和軸向跳動均應(yīng)控制在≤0.02mm，具體檢測部位及檢測方法如圖1和圖2所示：

　　刀具：

　　銑刀、涂層刀頭、拉刀、刀盤刀具的刃磨精度和裝刀精度會直接影響到加工齒輪的精度，刀具在加工過程中要盡量減少刀高跳動和徑向跳動。使用刀具要具備高硬度、高耐磨性，和高強(qiáng)度韌性，耐熱性和工藝性能經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)際生產(chǎn)中徑向跳動≤0.025mm,刀高跳動≤0.025mm，對于弧齒錐齒輪來說無論是內(nèi)刀或是外刀，刀高和徑向跳動均如此要求，具體檢測部位及檢測方法及檢測結(jié)果如下圖所示。

　　刀盤轉(zhuǎn)速和切削力和產(chǎn)生的摩擦溫度：

　　一是切削時工件受力，工件易發(fā)生相互作用力，易變形不穩(wěn)定性，離心力、重力等外力相互影響出現(xiàn)誤差。二是銑齒時刀具與工件產(chǎn)生摩擦產(chǎn)生熱量，溫度過高會影響加工過程降低精度。三是應(yīng)力問題。在實(shí)際生產(chǎn)中要保持機(jī)床恒溫20~25度，刀盤轉(zhuǎn)速要與粗切的余量相匹配，一般粗切后齒坯的余量保證在0.3-0.5mm左右;對于。

　　三、齒輪加工精度提升的措施

　　先提升齒坯的精度，增加齒輪毛坯的等溫正火工藝：

　　齒坯的精度直接關(guān)系到齒輪安裝和定位精度，齒坯安裝縫隙的偏差大會出現(xiàn)加工偏心問題，導(dǎo)致齒跳徑跳過大，影響合格率。因此在齒輪加工過程中，要嚴(yán)格把控齒坯的余量和精度，包括齒輪毛坯的預(yù)先熱處理，因?yàn)橛绊扆X輪傳動精度的主要原因是由于齒輪毛坯硬度不均造成切削應(yīng)力不均，從而導(dǎo)致齒輪在隨后的滲碳過程中齒形變化無規(guī)律。采用齒坯等溫正火工藝是提高齒輪傳動精度的有效途徑。在我國毛坯的預(yù)先熱處理工藝往往不被重視，因而長期以來齒輪毛坯熱處理質(zhì)量不穩(wěn)定，毛坯正火后的硬度不均給隨后的機(jī)械加工帶來困難，降低了加工精度，增加了加工成本，使熱處理變形難以控制。

　　隨著引進(jìn)國外轎車生產(chǎn)技術(shù)，對齒輪毛坯熱處理質(zhì)量要求嚴(yán)格了，按過去的正火工藝根本無法滿足要求，等溫正火工藝在這種情況下才逐步受到重視，并相應(yīng)地開發(fā)了等溫退火設(shè)備。相信隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，等溫退火工藝及設(shè)備亦會同步地得到發(fā)展。

　　控制齒輪加工過程中的精度：

　　目前絕大多數(shù)齒輪生產(chǎn)企業(yè)主要采用五刀法加工漸縮齒齒輪，五刀法加工漸縮齒是一種傳統(tǒng)的加工方法，接觸區(qū)是在小輪兩個側(cè)面分別調(diào)整，互不影響，技術(shù)成熟，因此長期以來在國內(nèi)、外廣泛應(yīng)用。在大批量生產(chǎn)中常采用五臺以上機(jī)床為一組，加工一對齒輪需要五次裝卸，轉(zhuǎn)換品種時間長、調(diào)整工作量較大。延伸外擺線等高齒采用兩刀法加工，大、小輪兩個側(cè)面都是用一把刀同時加工的，接觸區(qū)調(diào)整比較復(fù)雜，國內(nèi)以前應(yīng)用不多，只有少數(shù)一些企業(yè)采用此方法。近年來，隨著切齒調(diào)整計(jì)算分析軟件和切齒機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，調(diào)整計(jì)算準(zhǔn)確度提高、數(shù)控機(jī)床定位精度提高、調(diào)整參數(shù)更加簡單方便，兩刀法加工的接觸區(qū)調(diào)整已不再是難題，另外由于兩刀法加工采用兩臺機(jī)床為一組，加工一對齒輪僅需要兩次裝卸，加工時間短，生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低，因此應(yīng)用越來越廣泛，在中、重型卡車齒輪上對等高齒進(jìn)行了研究和推廣，生產(chǎn)實(shí)踐證明，等高齒的強(qiáng)度和壽命明顯高于漸縮齒。目前在國外已基本上形成了兩種主要的加工方式：一種是采用等高齒，熱后研齒;另一種是采用漸縮齒，用全工序法切齒，熱后磨齒。在美國廣泛采用第一種方式，用于各種卡車和SUV等領(lǐng)域。而在歐洲，輕、重型卡車通常采用第一種方式，各種高端客車和豪華后驅(qū)轎車等主要采用第二種方式。使用滾切結(jié)合的加工工藝，在原工藝基礎(chǔ)上更優(yōu)化工藝，提升精度。控制周節(jié)積累誤差和公法線長度的變動量和齒圈的經(jīng)跳，確保加工精度和質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中齒輪精度為6級以下(標(biāo)準(zhǔn)DIN3965或GB/T11365)齒距誤差、累積誤差、齒圈跳動等指標(biāo)要求。

　　優(yōu)化刀具及參數(shù)：

　　螺旋錐齒輪數(shù)控加工過程中,用直廓截形代替盤狀銑刀刀刃理論截形的偏差影響螺旋錐齒輪齒面加工精度。在分析了螺旋錐齒輪數(shù)控加工原理這一基礎(chǔ)上，,運(yùn)用克林貝格公司(奧利康)KIMoS'5建立刀刃到形成齒面的數(shù)學(xué)模型;依據(jù)空間嚙合理論計(jì)算盤狀銑刀刀刃實(shí)際截形,分析并建立了盤狀銑刀刀具半徑誤差與齒面的誤差的關(guān)系;進(jìn)一步通過加工工件齒面點(diǎn)反算推導(dǎo)出刀具實(shí)際截形誤差,對實(shí)際的螺旋錐齒輪加工過程中齒面精度的提高具有重要的指導(dǎo)意義。優(yōu)化刀具和正確操作可以保證齒輪的加工精度。同時還要經(jīng)常檢查刀頭的磨損程度，及時更換，保證刀盤刀槽無雜物。另外，在磨刀之后還要及時對刀盤刀條進(jìn)行退磁處理。

　　減小齒坯加工誤差和偏心影響：

　　圓柱齒輪的偏心會影響著磨齒的精度，會導(dǎo)致齒向、齒距以及齒廓之間都產(chǎn)生誤差，影響著嚙合。因此需要對偏心現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算其偏心的數(shù)值，再對其進(jìn)行校驗(yàn)和調(diào)整，保證磨齒的精度。采用模型分析法，對其偏心現(xiàn)象對成形磨齒精度的影響進(jìn)行分析，再結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，以及成形磨齒機(jī)磨削原理，提出了相應(yīng)的補(bǔ)償方法，來對成形磨齒精度的控制提供參考。

　　圓柱齒輪在磨齒加工過程中，容易受齒輪、砂輪形位誤差的影響，產(chǎn)生齒輪偏差、砂輪偏差，從而使加工出的齒輪精度較差。因此在加工過程中，需要注意加工元件形位的變化規(guī)律，以此來控制成形磨齒的精度。其實(shí)齒輪偏差、砂輪偏差對于齒輪精度的影響是不同的，當(dāng)發(fā)生偏差時，一般都是通過反向安裝的方式來進(jìn)行精度補(bǔ)償，但是該過程非常復(fù)雜，而且補(bǔ)償?shù)木纫卜浅Ｓ邢蕖Ｒ虼吮疚幕诖耍诨凇禝SO1328-1：1995》的標(biāo)準(zhǔn)，通過模型的方式，以齒輪偏心誤差為主要的研究對象，對于精度的影響展開分析，最后提出了相應(yīng)的補(bǔ)償對策。結(jié)合自己日常的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可以利用現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)來對磨齒加工過程中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)槠渚哂袕?qiáng)大的誤差補(bǔ)償功能。徑向補(bǔ)償。徑向補(bǔ)償主要是指將齒廓的形狀進(jìn)行等距的平移，以此來降低齒廓的傾斜誤差，將其誤差率降低60%，也就是說將其由原來的0.013mm，降到補(bǔ)償后的0.005m，這種補(bǔ)償方式不會改變齒廓的形狀。徑向補(bǔ)償改變了左右齒距誤差的相位關(guān)系，但是其無法對齒距誤差、齒向誤差進(jìn)行改變。徑向和切向綜合補(bǔ)償。采用此補(bǔ)償方法可以補(bǔ)償由于齒輪偏心引發(fā)的齒廓誤差和齒距誤差，但是無法對齒向誤差進(jìn)行補(bǔ)償。因?yàn)辇X向誤差是因?yàn)辇X輪安裝偏心導(dǎo)致的螺旋線偏離，通過綜合補(bǔ)償無法糾正已經(jīng)偏離的螺旋線，需要通過旋轉(zhuǎn)傾角的方式來對齒向誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在采用磨削加工實(shí)驗(yàn)的方法來對方法的正確性和可行性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選擇一個數(shù)控成形磨齒機(jī)作為研究對象，對其補(bǔ)償前后的齒輪進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果顯示，綜合補(bǔ)償方法可以有效的提高齒廓、齒距的加工精度。先保證齒坯的質(zhì)量和齒坯孔的定心精度，再將幾何偏心和運(yùn)動偏心的相互影響進(jìn)行一定的抵消。

　　優(yōu)化熱處理工藝和研齒工藝：

　　優(yōu)化熱處理工藝，最大化控制齒輪變形和淬火。優(yōu)化研齒工藝和研磨液配比，使精度有效的提高。熱處理對齒輪的精度影響甚大。為確保后續(xù)加工，關(guān)于一般結(jié)構(gòu)的零件，應(yīng)規(guī)則零件熱后內(nèi)孔橢圓度不大于0.03，公法線尺度變動量不大于0.03;關(guān)于較薄且內(nèi)孔與齒部外徑相差較大的零件，除了上述規(guī)則外，該零件的端面翹曲度應(yīng)不大于0.05;關(guān)于帶內(nèi)花鍵的零件，應(yīng)防止內(nèi)花鍵變形過大。

　　研齒加工屬于一種精加工，研齒最重要的目的在于降噪和改善輪齒表面接觸狀況。研齒是修正淬硬齒輪微小齒形誤差和改善表面質(zhì)量的一種精加工方法。由于前面工序的切齒加工或熱處理變形引起的誤差，會導(dǎo)致嚙合精度下降，研齒的目的就是精化輪齒的接觸表面，以改善輪齒的光滑滾動特性，保證輪齒安靜地嚙合，提高承載能力。研齒是極小量金屬切除過程，這一過程由與齒面相對滑動有關(guān)的速度和作用力來完成，研齒至少要求能夠?qū)崿F(xiàn)降噪，噪聲降低的程度根據(jù)不同的研齒工藝參數(shù)以及齒輪副初始狀況有所不同。研齒對噪聲的改善可以通過各種精密的脈沖聲級計(jì)來測量。研齒還要求不降低齒輪副的承載能力，從另外一個角度來說，也就是研齒不會破壞輪齒的初始接觸區(qū)，最好是能夠有效的改善輪齒接觸區(qū)。研齒雖然不能像磨齒那樣對齒輪副進(jìn)行精確的修形，提高齒輪副的精度等級，但是通過適當(dāng)?shù)牟捎梦恢命c(diǎn)停留控制技術(shù)、扭矩實(shí)時控制技術(shù)等，還是可以有效的改善輪齒接觸區(qū)，比如說根據(jù)工藝要求增加或者減小齒廓或齒長方向的齒面鼓形，對齒面接觸區(qū)在接觸長度、位置和偏轉(zhuǎn)狀態(tài)幾方面做較小的修正。但是，不能指望完全用磨齒來達(dá)到產(chǎn)品所要求的的接觸區(qū)質(zhì)量，也不要因?yàn)榻佑|區(qū)質(zhì)量較好而不研齒。

　　四、結(jié)束語

　　綜上所述，在齒輪加工過程中，影響精度的因素較多，我們要提升齒輪的精度，就要從操作工的本身整體素質(zhì)，機(jī)床，工裝夾具，刀具和生產(chǎn)環(huán)節(jié)銜接入手，嚴(yán)把各個工序質(zhì)量管控，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇_保提升齒輪質(zhì)量精度。齒輪的加工，除了采取有效的工藝措施、正確的刀具安裝來保證外，還與滾刀的制造、機(jī)床自身精度誤差等因素息息相關(guān)。通過影響齒輪加工精度因素的分析，來尋求提高滾齒精度的途用規(guī)徑，使齒輪加工精度得到不斷提高，是我們在今應(yīng)用后的生產(chǎn)實(shí)際中需要不斷研究和解決的。