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

目前滾齒的先進技術有：

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、滾齒機數(shù)控化或普通滾齒機安裝數(shù)顯裝置

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

3、硬齒面滾齒技術

硬齒面滾齒擴展了滾齒領域。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，可達到6級精度，如果與蝸桿珩齒相結合，可獲得良好的齒面質(zhì)量，避免磨削燒傷和裂紋。可比單純磨齒提高效率1~5倍，費用降低一半以上。

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)點是不需準備和處理冷卻液，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、特殊齒形結合子、齒條、端面齒輪和錐度齒輪等。數(shù)控插齒機能加工橢圓齒輪、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。特點是加工精度高，可達DIN5級。由于刀具結構簡單、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。所以在成批生產(chǎn)的汽車、拖拉機和機床等齒輪加工中，得到廣泛應用。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，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DIN2級，但效率很低。蝸桿砂輪磨齒精度達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，降低費用成為當前主要研究方向，在這方面，近年來出現(xiàn)的新技術有：

1. 改進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、熱擴散系數(shù)大等優(yōu)點。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，表面呈壓應力狀態(tài)，疲勞強度高。

（六）螺旋錐齒輪加工

螺旋錐齒輪和準雙曲面齒輪廣泛應用于汽車、拖拉機、工程機械、石油地質(zhì)鉆機、坦克、直升飛機和機床的驅(qū)動。這類齒輪的設計制造質(zhì)量主要取決于兩方面因素。一是加工設備及其工夾具的精度。二是由復雜的共軛計算所確定的機床及刀具的調(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備方面，創(chuàng)造了高效準雙曲面齒輪磨齒機和數(shù)控多功能銑齒機。在質(zhì)量檢驗分析和控制技術方面，研制了具有三坐標測量功能的計算機輔助檢測系統(tǒng)，可快速準確測出齒形誤差，并得出最佳的切齒修正調(diào)整參數(shù)。在設計制造技術方面，研制了一套包括幾何、強度設計、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 元應力接觸分析的計算機軟件系統(tǒng)。

我國現(xiàn)已能制造較先進的弧齒錐齒輪切齒機床，如Y2250A、Y2080I等。在軟件開發(fā)方面，重慶大學、北京農(nóng)業(yè)工程大學等分別研制的弧齒錐齒輪和準雙曲面齒輪設計制造應用技術軟件系統(tǒng)，可完成齒輪幾何參數(shù)設計，加工時機床離刀盤的調(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，造成齒輪運轉(zhuǎn)后損傷齒面，以及研磨劑進入軸承，損傷軸承。

（八）齒輪檢測

齒輪檢測技術在齒輪制造中占有重要地位，沒有先進的檢測技術和儀器，不可能制造出性能優(yōu)良的齒輪。現(xiàn)代齒輪檢測技術向非接觸化、精密化、多功能化、高速化、自動化、智能化、集成化（計算機控制）、經(jīng)濟化方向發(fā)展。在檢測領域方面，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，改進齒輪設計和制造提供依據(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發(fā)展到動態(tài)綜合測量的新階段。