滚齿加工工艺水平探讨及滚齿加工误差分析
(包头市东河区供暖管理所，内蒙古 包头 014000)
摘 要： 文章对滚齿加工工艺水平和滚齿加工后出现的齿形误差和齿向误差超差进行了分析探讨， 提出了保证齿轮加工精度的主要措施。
关键词：齿形误差；齿向误差；滚刀精度
中图分类号：TH161+.1 文献标识码：B 文章编 号：1007—6921(2009)10—0105—01
齿轮是构成机械产品的关键零件。齿轮质量的优劣关系到整个机械工业产品的水平 。目前传动机构日益向高承载、高寿命、高速及低噪声方向发展，而保证这些要求，对齿轮 材料性能及热处理技术水平、加工工艺、机床、切削刀具等都有了更高的要求。
内蒙古地区齿轮生产绝大多数以一人一刀的普通机床作为加工手段，且设备陈旧，技术改造 缓慢。从生产的汽车、工程机械、拖拉机齿轮来看，大多是批量大，中等精度的齿轮。在滚 齿加工中有些齿轮表现为齿形误差和齿向误差达不到精度标准。而影响产品的使用性能和寿 命。下面以滚齿为例来探讨提高滚齿加工工艺水平和减小齿形误差和齿向误差的措施。
1 滚齿加工工艺
滚齿是热处理前齿形加工应用最广的方法，滚齿的精度和效率在很大程度上决定于滚齿机的 精度和刚度。目前各企业使用的Y38型滚齿机采取一些适当的措施，可以加工出7级精度的齿 轮，具体措施为：
1.1 调整精化滚齿机
机床传动链误差是影响齿形误差△ft的因素之一，在调整控制滚齿机各项几何精度的基 础上，对传动链进行动态测量，找出其薄弱环节进行调整检修，对高滚齿精度有一定效果。
1.2 提高滚齿刚度
随着切削刀具性能逐步提高，滚齿速度也在不断提高。高速钢滚齿速度一般在60～80m/min 左右，但切削速度的提高，需采取相应措施来提高机床和工艺设备的刚度，如通过调整机床 各运动副的配合间隙，加粗刀杆直径等。
1.3 刀具材料及制造工艺
提高滚齿速度对滚刀材料及锻造、热处理工艺有更高的要求。这主要是因为滚刀的硬度及 耐磨性不仅与材料的牌号成份有关，而材料的金相组织冶金状态也有重要影响。随着国内不 断出现一些新的高速钢材料使新型刀具材料的潜力得到充分发挥。
1.4 采用合理的滚切切削用量
切削用量对滚刀的耐用度有很大影响，滚齿速度在80m/min左右，进给量在2.5~3mm/r时， 可得到即经济生产率又高的效果。且能保证齿面有较高的表面质量，其原因为这样的切削速 度避开了机屑瘤产生的切削速度。
2 齿形误差和齿向误差分析
2.1 试验数据
在包头市工程齿轮厂Y38型滚齿机上加工直齿圆柱齿轮。
被加工齿轮尺寸及精度要求：
模数：m=3mm;齿数Z1=100
分度园压力角：αf=200;齿宽B=50mm
齿形公差：ft=0.013mm
齿向公差：Fβ=0.016mm;精度等级：7FL。
滚刀参数及精要求：
滚刀采用I型AA级单头滚刀，园周齿数：z0=10；模数：mn=3mm；轴向齿形角： α=20°1′；外径：dα=80mm；节径：d′=71.15mm;αn=20°;螺旋导程:pz=9.433mm ;刀齿铲削量:k=5mm;β=2°25′;齿形角误差：Δαn=±3′;前角非径向性误差:ΔY=0. 032mm；啮合误差:ΔTΣ=0.013;轴向齿距误差:Δρ=0.025mm;安装后滚刀径向跳动量和 轴 向 跳动量分别为:ΔD=0.016mm;Δb=0.016mm;滚刀找正安装两凸台径向跳动近点为ΔΕ刀a=0.005mm;远点为ΔΕ刀b=0.009mm。
齿坯和夹具安装后端面跳动:
Δb夹=0.045mm;Δb坯=0.045mm。
刀架拖板导轨误差:
纵向:Ω1=0.035/150;横向:Ω2=0.03/150。
加工后测得齿轮的齿形误差Δft=15μm;齿向误差:ΔFβ=16.8μm,此二项误差全部超差 。
2.2 误差分析
2.2.1 齿形误差Δft
影响齿形误差的主要原因有：滚刀的制造和安装误差；夹具误差；机床导轨误差；分度蜗轮 副和制造和安装误差及传动链的运动误差。上述因素中滚刀的制造和安装误差所引起的齿形 误差应小于或等于被切齿轮齿形公差ft的80%。故首先分析计算滚刀制造和安装误差引起 的齿形误差。.gif)
由Δft刀的数值可以看出滚刀方面引起的齿形误差基本接近规定的数差,稍有超出。故齿形误差数值的原因主要来自分度蜗轮副误差和传动链方面。
2.2.2 齿向误差ΔFβ
影响齿向误差的主要原因有：机床导轨误差；毛坯误差的夹具误差。
与实测齿向的误差接近，而齿坯和夹具安装后的端面跳动符合标准要求,故超差的主要原因 为导轨误差的影响。
2.2.3 减小措施
根据以上误差分析超差的原因主要是由于机床导轨误差和分度蜗轮副误差的影响。滚刀制造 误差和安装误差引起的齿形误差稍有超差，考虑到滚刀的制造误差都在标准要求以内，故稍 有超差的原因可能为滚刀安装误差的影响。采取措施如下：
2.2.3.1 滚刀安装误差由滚刀径向跳动和滚刀几何轴线倾斜产生，滚刀歪斜通常由刀孔 和刀轴配 合间隙、刀杆变形及刀轴轴承轴向窜动和滚刀两端的压紧垫不平行或滚刀端面与刀孔轴不垂 直而引起。
通过测量我们发现刀轴磨损而使配合间隙增大，为此我们更换了刀轴，使刀轴与刀孔的配合 间隙减小，并调整了刀轴的轴承间隙。保证了垫片与滚刀端面的平行度要求。
2.2.3.2 分度蜗轮副的制造精度符合标准要求，故我们调整和提高了蜗轮副的安装精度 ，使用权 蜗轮的径向和端面跳动＜25μm，蜗杆的径向跳动和轴向窜动分别＜25μm和20μm。
2.2.3.3 修刮刀架拖板导轨面及压板面，使其歪斜度为：
纵向:Ω1=0.015/150mm
横向:Ω2=0.01/150mm
并适当调整力柱导轨镶条间隙。
采取以上措施后加工齿轮经检测，其齿形误差和齿向误差分别为Δft=12.76μm,ΔFβ= 13.85μm。均满足精度要求。
3 结束语
综上所述，尽管齿轮误差项目多，影响这些误差的工艺因素又是错综复杂的，但我们只要抓 住主要矛盾，分清主次，通过正确合理的加工工艺品及合理的切削用量，对滚齿产生的误差 进行合理分析，并采取相应的措施，在Y38A滚齿机上是完全能够加工出7级精度的齿轮。
［参考文献］
［1］ 小模数齿轮编写组小模数齿轮加工［M］北京：国防工业出版社，1992.
［2］ 齿轮精度国家标准宣贯工作组齿轮精度国家标准［S］.北京：兵器工业出版 社，1990.
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