齒輪gear加工方法

齒輪的加工方法很多，但主要方法有滾齒、插齒、剃齒和磨齒。其他尚有銑齒、刨齒、梳齒、擠齒、珩齒和研齒等。近年來，在加工技術(shù)，如硬齒面技術(shù)、計算機(jī)數(shù)控技術(shù)等方面的發(fā)展，已使各種加工方法出現(xiàn)了嶄新面貌。

（一）滾齒

滾齒于1897年即被應(yīng)用，是目前應(yīng)用最廣的切齒方法，可加工漸開線齒輪、圓弧齒輪、擺線齒輪、鏈輪、棘輪、蝸輪和包絡(luò)蝸桿。滾齒精度一般可達(dá)4~7 級。表面粗糙度Ra3.2~1.6um。國產(chǎn)滾齒機(jī)（Y31800A）加工最大直徑達(dá)8m，最大模數(shù)達(dá)40mm。目前高速鋼滾刀的切削速度可達(dá)100~200 m/min，加工齒面硬度最高達(dá)300~400HB。硬質(zhì)合金滾刀切削速度可達(dá) 300m/min，滾切齒面硬度最高達(dá)HRC62。滾齒是一種高效切齒方法。

目前滾齒的先進(jìn)技術(shù)有：

1、多頭滾刀滾齒

一般雙頭滾刀可提高效率約40%。但滾刀各頭之間的偏差影響齒輪的齒向精度。

2、滾齒機(jī)數(shù)控化或普通滾齒機(jī)安裝數(shù)顯裝置

80年代國外已制造了全數(shù)控（CNC）機(jī)床，即用計算機(jī)數(shù)控，用電子系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)床各種運(yùn)動，可減少調(diào)整時間和提高加工精度。

3、硬齒面滾齒技術(shù)

硬齒面滾齒擴(kuò)展了滾齒領(lǐng)域。該方法也稱刮削齒加工。刮削可作為大型齒輪磨前予加工工序，去掉淬火變形量，直到留有合理的磨削余量，以減少磨齒時間，降低成本。刮削作為精加工工序，可達(dá)到6級精度，如果與蝸桿珩齒相結(jié)合，可獲得良好的齒面質(zhì)量，避免磨削燒傷和裂紋?？杀葐渭兡X提高效率1~5倍，費(fèi)用降低一半以上。

硬齒面滾齒的滾刀刀齒采用硬質(zhì)合金或金屬陶瓷材料，表層涂氮化鈦，這些新材料已經(jīng)能夠控制刀具的崩刃。同時也提供了干式（不用切削油）切削的可能性,干式切削優(yōu)點(diǎn)是不需準(zhǔn)備和處理冷卻液，不要求油霧處理（由空氣排放）的工作，干切屑無污染，零件也沒有清理的要求。如果切削時使用切削油，則可提高刀壽命。

4、大型齒輪滾齒

大型齒輪滾齒，由于工件體積大，重量重，裝卡不便。所以大型齒輪滾齒設(shè)備的發(fā)展趨勢是綜合性加工。

（二）插齒和梳齒

插齒是一種廣為采用的切齒方法，特別適合于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。采用特殊刀具和附件后，還可加工無聲鏈輪、棘輪、內(nèi)外花鍵、齒形皮帶輪、扇形齒輪、非完整齒齒輪、特殊齒形結(jié)合子、齒條、端面齒輪和錐度齒輪等。數(shù)控插齒機(jī)能加工橢圓齒輪、非圓齒輪和特殊形狀的齒輪。梳齒是用齒條刀插削圓柱齒輪。特點(diǎn)是加工精度高，可達(dá)DIN5級。由于刀具結(jié)構(gòu)簡單、制造刃磨方便，精度高、刃磨次數(shù)多，便于采用硬質(zhì)合金刀片和立方氮化硼（CBN）刀片加工淬硬齒輪。

（三）剃齒

剃齒是一種高效齒輪精加工方法，最早于1926年在美國應(yīng)用。和磨齒相比，剃齒具有效率高、成本低、齒面無燒傷和裂紋等優(yōu)點(diǎn)。所以在成批生產(chǎn)的汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等齒輪加工中，得到廣泛應(yīng)用。對角剃齒法和徑向剃齒法還可用于帶臺肩齒輪的精加工。

（四）珩齒

珩齒是一種輪齒表面光整加工技術(shù)，可有效地改善齒面質(zhì)量，粗糙度由Ra2.5減小到Ra0.63以下。某些珩齒方法還能在一定程度上提高齒輪精度，由于效率高，成本低，齒面無燒傷，所以廣泛用于7級以下精度的軟、硬齒面齒輪加工。

珩齒方法有齒輪形珩輪外嚙合珩齒、蝸桿式珩輪珩齒和內(nèi)嚙合珩齒。 齒輪形珩輪外嚙合珩齒已廣泛應(yīng)用，能有效地降低齒面粗糙度，但提高齒輪精度的能力甚微。

（五）磨齒

磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。發(fā)達(dá)國家都用硬齒面齒輪，磨齒成為高精度齒輪的主要加工方法。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN2級，但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN3~4級，效率高，適用于中、小模數(shù)齒輪磨齒，但砂輪修正較為復(fù)雜。

磨齒的主要問題是效率低、成本高，尤其是大尺寸齒輪。所以提高磨齒效率，降低費(fèi)用成為當(dāng)前主要研究方向，在這方面，近年來出現(xiàn)的新技術(shù)有：

1. 改進(jìn)磨削方法如減少磨削次數(shù)，壓縮展成長度，縮短磨削沖程，可以提高磨齒效率。

2. 應(yīng)用立方氮化硼（CBN）砂輪高效磨齒 CBN砂輪具有硬度高、耐磨性好、壽命長、精度保持性好、切削性能好、熱擴(kuò)散系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)。因此，用CBN砂輪磨齒輪比用單晶鋼玉砂輪磨削效率提高5~10倍，被磨削表面不易發(fā)生燒傷和裂紋，表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)，疲勞強(qiáng)度高。

（六）螺旋錐齒輪加工

螺旋錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、石油地質(zhì)鉆機(jī)、坦克、直升飛機(jī)和機(jī)床的驅(qū)動。這類齒輪的設(shè)計制造質(zhì)量主要取決于兩方面因素。一是加工設(shè)備及其工夾具的精度。二是由復(fù)雜的共軛計算所確定的機(jī)床及刀具的調(diào)整參數(shù)保證的齒形精度，這是提高這類齒輪質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

在螺旋錐齒輪加工方面。美國格利森公司占有很重要的地位。近十余年間，格利森公司在加工設(shè)備方面，創(chuàng)造了高效準(zhǔn)雙曲面齒輪磨齒機(jī)和數(shù)控多功能銑齒機(jī)。在質(zhì)量檢驗(yàn)分析和控制技術(shù)方面，研制了具有三坐標(biāo)測量功能的計算機(jī)輔助檢測系統(tǒng)，可快速準(zhǔn)確測出齒形誤差，并得出最佳的切齒修正調(diào)整參數(shù)。在設(shè)計制造技術(shù)方面，研制了一套包括幾何、強(qiáng)度設(shè)計、切齒（或磨齒）調(diào)整參數(shù)計算，考慮輪齒邊緣和輪齒接觸分析和有限 元應(yīng)力接觸分析的計算機(jī)軟件系統(tǒng)。

我國現(xiàn)已能制造較先進(jìn)的弧齒錐齒輪切齒機(jī)床，如Y2250A、Y2080I等。在軟件開發(fā)方面，重慶大學(xué)、北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)等分別研制的弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪設(shè)計制造應(yīng)用技術(shù)軟件系統(tǒng)，可完成齒輪幾何參數(shù)設(shè)計，加工時機(jī)床離刀盤的調(diào)整參數(shù)計算，輕載下的輪齒接觸分析（TCA）以及精密磨齒調(diào)整參數(shù)計算。

（七）研齒

為了改善齒面粗糙度，可采用研齒。有時由于裝配誤差及受載變形等因素影響，使原本精度較高的齒輪在滿載下，齒面接觸情況變壞，也可用研齒方法進(jìn)行改善。研齒時，必需用齒輪專用研磨劑，以避免損傷齒面，或研磨后清洗不掉，造成齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)后損傷齒面，以及研磨劑進(jìn)入軸承，損傷軸承。

（八）齒輪檢測

齒輪檢測技術(shù)在齒輪制造中占有重要地位，沒有先進(jìn)的檢測技術(shù)和儀器，不可能制造出性能優(yōu)良的齒輪?，F(xiàn)代齒輪檢測技術(shù)向非接觸化、精密化、多功能化、高速化、自動化、智能化、集成化（計算機(jī)控制）、經(jīng)濟(jì)化方向發(fā)展。在檢測領(lǐng)域方面，解決大模數(shù)和小模數(shù)齒輪的檢測問題。 目前齒輪檢測方法有單項誤差的測量和綜合誤差的測量兩大類。1968年我國成都工具研究所首創(chuàng)了齒輪整體誤差測量理論和方法。揭示了齒輪傳動特性和各種誤差之間的內(nèi)在聯(lián)系，為控制傳動質(zhì)量，改進(jìn)齒輪設(shè)計和制造提供依據(jù)。1970年后，我國成都工具研究所、哈爾濱和北京量具刃具廠等運(yùn)用該方法分別研制成了截面整體誤差測量儀。從而將我國齒輪測量技術(shù)發(fā)展到動態(tài)綜合測量的新階段。