前言 隨著科學(xué)技術(shù)的......



前言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高精度齒輪市場需求量越來越大。剃齒加工是美國耐森納爾波洛奇公司在1926年率先發(fā)展起來，五十年代后期開

始逐漸推廣到各個部門，在目前全球的齒輪生產(chǎn)中，是最主要的齒輪精加工手段。由于當(dāng)代工業(yè)的發(fā)展對齒輪噪音提出了嚴(yán)格的要求，大量生

產(chǎn)的齒輪也要進(jìn)一步提高精度。剃齒可作為齒形加工的最后工序能修正齒圈徑向跳動誤差、齒距誤差、齒形誤差和齒向誤差等，故經(jīng)過剃齒齒

輪的工作平穩(wěn)性精度和接觸精度會有較大提高，同時可獲得較精細(xì)表面。據(jù)報道，美國高速傳動齒輪有90%經(jīng)剃齒加工。通過剃齒，一般可提

高齒輪精度1-3級，因此對剃齒寄予了很大厚望。
一、剃齒加工原理及方式
1、剃齒加工原理
剃齒刀是經(jīng)過淬火磨削的齒輪形刀具，沿齒高方向有鋸齒刀槽。剃齒加工就是利用剃齒刀與齒輪工件的嚙合傳動，從齒輪工件的齒面切削去微

小的加工余量，進(jìn)行剃削。齒輪工件與剃齒刀嚙合旋轉(zhuǎn)時，齒輪軸與刀具軸并不平行，而是互相交錯；齒輪工件和剃齒刀之間只有齒面嚙合，

兩者的軸之間沒有機(jī)械的聯(lián)系，互相之間自由旋轉(zhuǎn)。這也是剃齒與其它齒輪精加工方法、切齒法的顯著區(qū)別所在。
剃齒過程中，兩軸互相交錯地嚙合著的齒輪和剃齒刀，由于一面在齒面上加壓力而一面旋轉(zhuǎn)，刀具和齒輪齒面在齒高方向和軸向產(chǎn)生相對滑移

，刀具齒面上的很多齒刃槽的邊緣就成了切削刃。剃齒刀的鋸齒刀槽的頂部構(gòu)成刀具齒面，用齒輪磨床進(jìn)行齒形磨削，沒有齒面后角，不像其

它刀具（例如插齒刀）有齒面后角。因此，即使是用鋸齒刃槽的刃背頂住齒輪工件的齒面，也不會過度切入，可以用0.02～0.05毫米的加工余

量進(jìn)行齒面精加工。剃齒刀齒側(cè)面的切削刃槽通常是平行于刀具端面或垂直于刀具齒向，使兩側(cè)切削刃分別具有正、負(fù)前腳或零前角，剃齒刀

切削工件時，它的齒側(cè)面和工件的加工表面相切，所以剃齒時的后角等于0°，這將產(chǎn)生擠壓現(xiàn)象，因此剃齒是一個在滑移運(yùn)動中產(chǎn)生切削與

擠壓的加工過程。
2、剃齒加工方式
按剃削齒輪的移動方向或按嚙合點(diǎn)移動方式可以將剃齒法分為幾種，具有代表性的有軸向剃齒、切向剃齒、對角線剃齒及徑向剃齒法。軸向剃

齒是通過刀具或齒輪沿齒輪軸向移動來達(dá)到剃齒刀與齒輪嚙合點(diǎn)的移動，可以遍及齒輪的齒寬；切向剃齒是刀具或齒輪垂直于齒輪軸移動，所

能加工到的齒寬限于刀具的齒寬覆蓋范圍內(nèi)，但移動量僅為普通剃齒的幾分之一，所以加工時間顯著縮短；對角線剃齒介于上述兩者之間，刀

具或齒輪在傾斜于軸的方向移動，剃削得齒寬可以寬于刀具的齒寬，刀具或齒輪的移動量介于兩者之間；徑向剃齒法在剃削過程中，剃齒刀與

齒輪為線接觸，因此具有效率高、刀具耐用度高、齒形精度高和加工表面粗糙度值低，有強(qiáng)制性的齒向修正能力，且特別適合于加工多聯(lián)齒輪
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等優(yōu)點(diǎn)。
另外，按切削所必需的壓力加在齒輪工件和刀具齒面上的方式，剃齒法可以分為過盈嚙合剃齒和制動剃齒兩種。過盈嚙合剃齒是：使刀具和齒

輪無側(cè)隙嚙合，再通過縮短中心距對齒面加以必需的切削壓力；制動剃齒是：制動被動的刀具或齒輪的軸，將必需的壓力加于嚙合齒面，這種

加工方法通常用于只需加工一側(cè)齒面或剃齒刀和齒輪以任意嚙合角嚙合的情況，通常用于大型齒輪的齒向誤差矯正。
二、剃齒中凹問題及原因
剃齒時，剃齒刀與工件是一對無側(cè)隙的螺旋齒輪嚙合。盤形剃齒刀可以看成是一個圓柱齒輪，切削時經(jīng)過加工的工件（剃前齒輪）裝夾在心軸

上，頂在機(jī)床工作臺上的兩頂尖之間，可以自由轉(zhuǎn)動。在螺旋齒輪嚙合中，兩齒輪的齒面接觸在理論上是點(diǎn)接觸，隨著齒輪旋轉(zhuǎn)接觸點(diǎn)傾斜于

齒面移動，在齒高方向不斷移動的同時，在齒寬方向也不斷地移動。因此，在重合度大于1的情況下，兩對齒輪同時嚙合時，兩個接觸點(diǎn)在相

鄰兩齒的齒高方向和齒寬方向都處于不同位置（這種現(xiàn)象是鼓形齒剃齒固有誤差產(chǎn)生的唯一原因）。同時，在剃齒刀和齒輪工件嚙合時，刀具

的切削刃形成齒面鋸齒刃槽，其邊緣棱角咬入齒輪齒面，齒面接觸并不是點(diǎn)接觸，嚙合實(shí)際狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生變化。

剃齒時齒形接觸點(diǎn)的位置數(shù)量變化規(guī)律
齒輪制造精度對噪聲的影響主要有基節(jié)誤差、齒形誤差、齒圈跳動、接觸精度和齒面粗糙度等五大因素構(gòu)成。齒形誤差與剃齒加工中產(chǎn)生的誤

差密不可分，而剃齒加工中的重要不容忽視的問題是齒形中凹。
1、中凹現(xiàn)象機(jī)理
剃齒刀和被剃齒輪的重疊系數(shù)一般不是整數(shù),造成同時接觸的齒面數(shù)是變化的。當(dāng)齒面由偶數(shù)齒接觸過渡到單齒接觸時其兩側(cè)齒廓上接觸點(diǎn)的

數(shù)量也在變化（見上圖）。當(dāng)齒頂或齒根進(jìn)入嚙合時, 有兩對齒同時接觸。當(dāng)齒的齒腹進(jìn)入嚙合時，只有一對齒接觸。由于徑向進(jìn)刀的總壓力

大致一定，反映在單齒接觸區(qū)中的每個接觸點(diǎn)上的齒面壓力顯然要比兩齒接觸區(qū)所承受的壓力大得多，根部處于雙齒嚙合區(qū)，金屬的切除少。

節(jié)圓附近處于單齒嚙合區(qū)，金屬的切除較大。這就造成了剃齒齒廓中凹現(xiàn)象的發(fā)生。
2、引起齒形中凹的原因
標(biāo)準(zhǔn)齒形剃刀剃齒后齒形中凹有多方面的因素,新剃刀剃齒齒形中凹大,經(jīng)過多次重磨后的剃刀剃齒齒形中凹小,有時甚至不凹;被剃齒輪齒數(shù)越

少,模數(shù)越大,齒形中凹越嚴(yán)重;剃齒刀與齒輪軸交角越大,剃后齒形曲線越差。滾齒齒形超差、滾齒徑跳、超差、剃齒刀的有關(guān)設(shè)計參數(shù)的選取

、剃齒刀與被剃齒輪的滑動比、剃齒切削要素的選取及剃齒時切削行程和光整行程次數(shù)的比等都對剃齒中凹有不同程度的影響。其中,滾齒齒

形超差和剃齒刀變位系數(shù)即端面嚙合角的選取是剃齒中凹的主要影響因素。除此之外，因預(yù)加工滾齒中凹引起的剃齒時剃齒刀切削刃受力不一

致而導(dǎo)致剃齒刀磨損程度不同,也會使齒部中間部位多切去一些,從而產(chǎn)生不同程度的中凹。
中凹現(xiàn)象的存在意味著齒輪齒形不能加工成正確的漸開線，而且在剃齒中被動的齒輪或刀具旋轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定，意味著產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)波動從而形成噪
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音。從剃齒本身看，從其開始發(fā)展到至今，中凹現(xiàn)象一直是產(chǎn)生剃齒故障的原因。