浅析齿轮加工误差的产生和分析

浅析齿轮加工误差的产生和分析

徐逊

徐逊

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

摘要：我国的经济不断发展，机械制造行业也进入了快速发展阶段。在机械生产制造的过程中，机械齿轮承担着重要的职能。只有对机械齿轮进行精准加工，才能保证机械连续运转，提升机械装置的工作效率。为了提高机械制造的质量和水平，机械制造行业必须掌握基础的机械齿轮加工工艺。本文就齿轮加工出现的误差问题，做一个简要的分析，并提出一些降低齿轮加工误差的方法。

关键词：齿轮加工误差与问题解决方法

1.齿轮加工过程中常见的误差

1.1加工机床精密度存在误差

齿轮加工机床的精密度受两个主要因素的影响。第一个是机床本身就是有诸多齿轮、丝杠、台面等零部件组成，各种零部件的精密度与配合度直接影响到机床自身的精密度；第二个是在生产加工过程中，在机床的纵向轴径或横向轴径方向上，会因为机械传动的振动而发生不同角度不同程度的跳动；第三个是环境温度变化会引起金属零部件与材料出现热胀冷缩，造成机床自身精度发生变化。

1.2加工工装卡具存在误差

生产加工齿轮，必然会在生产设备上设定基准孔和夹具中心轴，在孔与中心轴的生产过程中，会因为生产加工者的人为误差而产生误差，会因为机床与工装卡具自身的误差而存在误差，更何况夹具本身存在精度误差，都会影响齿轮精度。因此在生产工程中，机床的性能直接制约着加工的稳定性，装卡再严格紧密，也会出现因振动而产生的跳跃误差，导致齿轮轴心与加工中点之间发生相对位移。

1.3齿轮加工工艺存在的误差

在齿轮加工的过程中，不论如何编排生产加工工艺，只要存在不同工序组合，必然会存在生产加工误差。一个齿轮的生产，必定是由多个工序构成的，这个误差是无法消除的，只能减小。

2.解决齿轮加工误差的办法

找到了误差产生的原因，就可以有针对性地想办法加以解决或降低齿轮加工过程中出现的误差。

2.1提高齿轮加工设备的精密度

齿轮加工设备包括加工机床、辅助器材、刀具、润滑系统等设备，机床的设计、装配精度，辅助器材是否配套、合格，刀具的淬火、磨制、材料的选择；润滑系统的流速、润滑剂的选配。一丝一毫的偏差都会引起齿轮加工误差的增大。要想降低齿轮加工误差，首先要从生产硬件上加以改进和修正，做好平日里的维护保养工作。

2.2降低工装的装配误差

工装的设计、加工、装配，对于降低齿轮加工的误差也非常关键，根据待加工齿轮的特点和加工要求，设计制作合适的工装，可以有效改善基准孔轴、中心轴的校准度。从而可以有效达到降低齿轮加工误差的目的。

2.3改进齿轮加工工艺

在改进齿轮加工工艺方面，有以下几个方面需要重点关注。

（1）保持轴心的重合度。工装卡具的底面存在一个固定的端口，是为了方便装卡，这个端口与工作台面存在一个很小的间隙，虽然间隙很小，但是仍然会出现偏心现象，端口无法消除，就需要在齿轮加工的过程中进行调整，将偏心位置找出来并回归原位，或是使用可调端口的卡具代替固定端口的卡具。更重要的是，在生产过程中，严格遵照加工工艺规定，在固定时间内认真检查芯轴跳动，固定时间一般是指在每班生产前，也可以根据实际生产情况另外制定。

（2）仔细检查刀具。一名齿轮生产者的基本功就是选择刀具、加工刀具。在正式加工生产齿轮之前，首先要根据加工图纸标注的齿轮情况选择合适的刀具，尤其是刀头部分，材料、刀刃角度、前后角改进，都要符合待加工齿轮的要求，对于不符合条件的，必须立即重新磨制改刀。生产工艺中明确规定了刀具的使用寿命、进刀量，规定了单把刀具加工齿轮的数量。因此，当刀具达到规定好的加工齿轮数量时，必须更换刀具，以减少因刀具磨损导致切削力增大而产生的误差。

（3）提高滚齿加工精度。滚齿加工是当前齿轮加工中比较常用的方法。该方法是使用滚齿机进行齿轮加工，滚齿机的精度比较高，与之配套的滚刀必须配套使用，若是出现高机低配的现象，就会大大影响齿轮加工的精密度。为了提高加工精密度，可以从四个方面加以关注。①关注机床的回转中心与齿轮中心的重合性，以减少齿轮径向误差。②提高工作台蜗轮的副回转精度，降低传动链的不均匀振动，以降低公法线的长度误差。③调整机床、平台、刀架、刀具、齿轮的垂直方向的同轴性，调整并对正顶尖中心与回转中心，达到提高差动挂轮精密度的目的。④滚齿加工之后的预留磨量不需要过多留存，以免出现打磨过度而误伤齿轮表面渗碳硬度层，影响后面的淬火效果，导致不必要的误差产生。

（4）提高加工基准面的精密度。加工基准面是加工坐标的基础，依照加工坐标可以较好地保证基准孔的装配精度，因此，对于加工基准面的精密度必须严加关注。

（5）提高热处理的能力。齿轮加工过程中的不同的热处理，是为了保证后续工序的顺利进行，是为了保证齿轮的生产性能。掌握住热处理的准确度，对提高齿轮质量，降低齿轮加工误差也是至关重要的。所以要对齿轮的热处理进行严格控制。

（6）调整齿轮生产工艺，对精度要求较高的齿轮（如8级精度），可采用热处理后进行二次切削的工艺。随着刀具材料和寿命提高，目前，对精度要求较高的齿轮，多使用直接热处理再加工的工艺代替磨齿工艺，大大提高了生产效率和齿轮加工精度。

3.我国机械制造行业机械齿轮的加工工艺

3.1渐开线式加工工艺

为了方便阐述，下文将介绍三种常用的渐开线式齿轮加工方法：第一，滚齿机的加工工艺。这种加工工艺在我国的机械制造行业中非常普遍，在应用这一加工工艺时，技术人员需要应用齿轮滚刀，根据机械设备的参数调整滚轮的外形、齿数等，并分析齿轮的实际转动情况。当滚齿发生旋转，刀齿可以看成是一个固定的项，当滚齿连续转动，刀齿也发生移动，需要将刀齿看成是变化项。当二者发生同时转动时，技术人员需要测量齿轮齿条的运动比率，并根据齿条的尺寸规模，进行齿轮设计。滚刀刀齿在转动过程中会分散出不同的运动线路，不同的运动线路组合在一起，就形成了渐开线式的齿廓。第二，插齿的加工工艺。在应用这一加工工艺时，技术人员需要对齿轮的形状进行判定，优化和调整齿轮的齿条和齿面。在插齿加工中，插齿刀承担着重要的工作职能，插齿刀能改变齿轮的外形，因此技术人员要对齿轮的运动轴线进行分析，如果齿轮偏离了运动轴线，应该磨损齿轮的棱角。齿轮在固定的转动区间进行反复运动，插齿机会不断磨削齿轮的外围，直到齿轮的外形已经满足机械制造的固定标准；第三，剃齿和磨齿的加工工艺。在应用这两种加工工艺时，技术人员需要应用剃齿刀和砂轮对齿轮进行加工。这两种加工工艺不同，应用的顺序也呈现出较大的差异性。一般来说，在热处理之前，应该采用剃齿刀对齿轮进行切削。在热处理之后，应该采用砂轮对齿轮进行磨齿精加工。

3.2其他加工工艺

在我国机械制造行业的机械齿轮加工中，可以应用其他加工工艺。除了上述的加工工艺外，机械制造行业还可以采用其他的齿轮加工方法，如挤压、车齿等。以挤压加工为例，在应用这种技术时，需要专机对齿轮进行成型挤压（冷/热）。以车齿加工为例，在应用这种加工技术时，需要专用车齿设备进行。

4结论

随着科技的进步，新设备的研发使用，齿轮加工技术必然会得到不断提升，随着精密加工工艺水平的改进，广大科研工作者与生产者必然会研究出更多的解决方案，齿轮加工误差必然会得到更完美的解决。

参考文献：

[1]刘继胜，罗姜.常见齿轮加工误差问题分析[J].机械与电子，2008（12）.

[2]李校伟，王国强，路兴飞.机械齿轮加工工艺探讨[J].河南科技，2012（8）.