圓柱齒（chǐ）輪的加工原理及誤差分析
2019-3-18 來源（yuán）： 中國重（chóng）汽集（jí）團大同齒輪有限公司工藝部（bù） 作者：管衛紅
摘 要：闡述圓柱齒輪的加工（gōng）原理，簡要分析（xī）在滾齒過程中（zhōng）產生的誤差（chà），根據（jù）不同的齒輪加工問題（tí）製定相應的解（jiě）決方法，為生（shēng）產實踐過程提供了理論方麵的支持，以（yǐ）提高生產效率。
關（guān）鍵詞：圓柱齒輪 滾（gǔn）齒 加工誤差
引言
在機械製造中，齒輪加工方法很多（duō），按照齒廓行程原理可以分為：仿形法，如用成形銑刀在銑床上銑齒；展成法，如（rú）用滾（gǔn）刀在（zài）滾齒（chǐ）機上滾（gǔn）齒。本文主要介紹展成法加工圓柱（zhù）齒輪的原理，以及對齒輪加工過程中產生的誤差的來源進行分析。
1、 展成法圓柱齒輪加工原理
展成法是目（mù）前齒輪加工（gōng）中（zhōng）最（zuì）常見的一種方法，如插齒、滾齒、磨齒等都屬（shǔ）於這種方（fāng）法。展（zhǎn）成法是利用齒廓齧合基本（běn）定律（lǜ）來切製齒廓的。假想將一對相齧合的齒輪（或（huò）者齒輪與齒條）之一作為刀具，而另一個作為輪坯，並使兩者仍按照傳動比傳動，同時刀具作切削運動，則在（zài）輪坯上便（biàn）可加（jiā）工出與刀具輪廓共軛的（de）齒輪齒廓（kuò）（圖 1）。
圖 1 展成法圓柱齒輪加工示意圖
2 、圓柱齒輪加工誤差
滾（gǔn）切加工齒輪的（de）誤差主（zhǔ）要來源於機床—刀具—齒坯係統的周期（qī）性（xìng）誤差，主要分以（yǐ）下四方麵。
2.1 偏心
偏心分為幾何偏心和（hé）運（yùn）動偏心。幾何（hé）偏心是由於齒坯基準（zhǔn）孔軸線與（yǔ）滾齒機工作台旋（xuán）轉軸線不重合引起的安裝偏心。幾（jǐ）何偏心是（shì）加工過（guò）程中齒坯相對於滾刀的距離產生（shēng）變（biàn）化，切出的齒輪一邊短而（ér）肥（féi）、一邊瘦而長。
當以齒輪基準孔中心定位進行檢（jiǎn）測時，在齒輪一轉內產生周期性的齒圈徑（jìng）向跳動誤（wù）差，同時齒距和齒厚也產（chǎn）生周期性變化。運動偏心式由於滾齒機分度渦（wō）輪（lún）加工誤差和分度渦輪軸線與工作台軸線有安裝偏心。
運動（dòng）偏心使（shǐ）齒坯相對於滾刀的轉速不（bú）均勻而使被（bèi）加工齒輪各齒廓產生切向錯移。加工齒輪時，渦輪蝸杆中心（xīn）距周期（qī）性變化，相當於渦輪的節圓半徑在變化，而蝸杆的線速度（dù）是恒定不變的，則在渦輪（lún）一轉內，渦輪轉速必然（rán）呈周期性變化（huà）。
當角速度增加時，使齒（chǐ）距和公（gōng）法（fǎ）線都變長；當角速度減少時，切齒滯後使齒距（jù）和公法線都（dōu）變短，使齒輪產生切向周（zhōu）期性變化的（de）切向（xiàng）誤差。
2.2 機床傳動鏈的高頻誤（wù）差
加工直齒輪時，主要受分度鏈中各傳動元件誤差的影響，尤其是（shì）受分度蝸杆的安裝偏心（它引起分度蝸杆的徑向跳動）和軸向（xiàng）躥動（dòng）的影響，是渦輪（齒坯）在一（yī）周範圍內轉速出現多（duō）次變化，加工出來的齒輪產生齒鋸偏差和齒形誤差。加（jiā）工斜齒輪時，除分度鏈誤差外，還有差動鏈誤差的影響。
2.3 滾刀的（de）加工誤差
滾刀的加工誤（wù）差主要是指滾刀本身的（de）基節、齒形等製造誤差，它們都會（huì）在加工齒輪過程中被複映到被加工齒輪的每一個齒上，使加（jiā）工出的齒輪產生基節偏差和（hé）齒形誤差。
滾刀（dāo）在滾齒過程中，切削用量（liàng）的多少也非常關鍵，當加工（gōng）齒輪時，選擇比較大的（de）切削用量和過（guò）快的切削速度時，事（shì）必會（huì）導致滾刀刀刃的損傷（shāng），輕則使（shǐ）滾（gǔn）刀微變（biàn）形，影響（xiǎng）工件精度要求（qiú）；重（chóng）則使刀具嚴重受損（sǔn），甚至工（gōng）件報廢的（de）嚴重後（hòu）果，從而造成不必要的損失。
因此，在生產過程中，選擇適當的（de）切削用量和相對應（yīng）的切削速度非常（cháng）關鍵，它不僅保護（hù）了滾刀，還使工件的合格（gé）率大大提高。
2.4 滾刀的安裝誤差
滾刀偏心使被加工齒輪產生徑向誤（wù）差。滾刀刀架（jià）導（dǎo）軌或齒坯軸（zhóu）線相對於工作台旋轉軸線（xiàn）的傾斜及軸向（xiàng）躥動，是滾刀的進刀方向與輪齒的理論方向不一致，直接造成齒麵沿齒長方向（軸向）歪斜，產（chǎn）生齒向誤差，主要影響載荷分布的均勻性。
由於齒廓的行程是（shì）滾刀對齒坯周期地連續滾切的（de）結果，因此（cǐ），加工誤差具有周期性是齒輪誤差的（de）特點。上述（shù）幾方麵產生齒輪加工誤差中，兩種偏差（chà）所產（chǎn）生的齒輪誤差一齒輪一（yī）轉為周期，稱為長周期誤差；後三項因素所（suǒ）產生的誤差，一分度蝸杆一轉或齒輪一齒的周期，而且頻率較高，在齒輪一轉（zhuǎn）中多次重複出現（xiàn），稱為短周期誤差（或高頻誤差）。
在齒輪精度分析（xī）中，為了便於分析齒輪各種誤差對齒輪傳動質量的影響，按誤差相對（duì）於齒輪的方向，又可分（fèn）為徑向誤差、切向誤差和軸向（xiàng）誤差。按齒輪誤差項目對齒輪顫動性能的主要影響（xiǎng），將齒輪加工誤差分為三組，即影響運動（dòng）準確性的誤差，為第一組；影響傳動穩定性的誤差，為第二組；影響（xiǎng）載荷分布性和均勻性（xìng）的誤差，為第三組。
3 、結語
通過上述（shù）圓柱齒輪的加工原理以及在加工過程中影響齒輪（lún）精度的各個因素的闡述和分析，為（wéi）生產實踐過程提（tí）供了理論（lùn）方（fāng）麵的支持。根據不同的齒輪加工問題製定相應的解決（jué）方法，選擇合理的切削速度和切削（xuē）用量。
隻有通過全方位地分析圓（yuán）柱齒輪的工作原理以及誤差，才（cái）能更快更好地解決生產現場的問題情（qíng）況，提高產品質量，提高生產效率。
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