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解析影响圆柱齿轮滚齿加工精度的因素
来源: 时间:2022-10-18

质量优秀的齿轮产品能在市场竞争中占据优势,尤其是新能源电动汽车和机器人行业对齿轮的要求更高。一般情况下,滚齿的精度很大程度影响着齿轮的精度。齿圈径跳、基节偏差、公法线变动量、齿形齿向误差等是导致滚齿精度降低的因素,因此,必须严格控制误差,才能保证滚齿的精度。

一、影响滚齿加工精度的因素分析

齿轮夹具加工调质时需要注意哪些问题?


  1. 齿圈径跳误差:齿圈径跳又叫几何偏心,是指“齿轮一转范围内,测头在齿槽内或轮齿上,与齿高中部双面接触,测头相对于轮齿轴线的最大变动量。”简言之,齿圈径跳就是轮齿齿圈出现轴中心线偏心的情况,导致这种现象的原因,多发生在零件安装时期,由于零件与工作台出现回转中心不重合或者存在较大偏差的情况,引发偏心。同样的,滚齿芯轴顶尖孔或者齿轮机顶尖制造不良,由于定位面接触不良,导致偏心的情况。
  2. 公法线长度误差:滚齿使用展成法原理进行齿轮加工,从刀具到齿坯之间的分齿传动链需要有着一定的传动比,保证齿轮运动的精确性。由于传动链通过一系列的元件组成,在制造或者装配期间存在误差,必然会影响到传动链的零件上,导致相对运动出现偏差,齿轮的精度下降。公法线长度主要用于表示齿轮牙齿分布的最大误差,由于滚齿机工作台蜗杆副出现不均匀回转导致。除此之外,圆形导轨与分度涡轮不同轴或者圆形导轨磨损,分齿挂轮太紧或者太松,分齿挂轮齿面出现磕碰等,都会导致公法线误差偏大。
  3. 齿形误差:在实际滚齿加工中,渐开线齿形非常容易出现各种误差,误差的出现会影响齿轮传动的平稳性。一般情况下,进行滚齿加工时,渐开线齿形是通过齿坯和滚刀之间保持的分齿来确定。因此,齿形误差的出现主 要是受到滚刀齿形的影响,滚刀刃磨质量不好从而引发齿形误差。安装滚刀时出现的轴向窜动、径向跳动等,也会影响到齿形误差,出现齿顶变尖或变肥。
  4. 齿向误差:齿向误差主要分布在分度圆柱之上,全齿宽范围之内,两条齿向线之间的端面距离。出现齿向误差的原因有,刀架、机床的垂直进给方向同零件轴线出现偏移导致;滚齿机尾座顶尖中心和工作台回转中心存在偏差;计算差动挂轮时,误差偏大,导致传动链齿轮调整和制造有着较大误差。此外,齿坯、滚齿夹具在制造、安装等环节,也会由于精度不高,导致齿向误差的出现。齿坯、机床、夹具等误差也会引发齿向误差。
  5. 齿面粗糙度:一般而言,齿面粗糙度较差主要表现为啃齿、发纹、撕裂、鱼鳞等。导致齿面粗糙度差的原因有:机床、刀具或者工件系统存在较大间隙,整体刚性差;切削参数存在问题;工件和滚刀出现位置变化;零件本身材质不均匀、滚刀刃磨不当等。

二、提高滚齿加工精度的方法

通过上面的叙述,我们对影响滚齿精度的因素有了一定的了解,尤其是知道存在的各种误差原因等,结合上面的问题,笔者认为,提升滚齿加工精度,可以从工艺系统精度、加工零件本身、加工刀具、加工机床、加工过程等方面加以控制,从而提升滚齿的加工精度,具体的途径有: 

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滚齿夹具4

  1. 提升齿坯加工质量:对于齿轮加工而言,齿坯的质量直接影响着齿轮的精度,提升齿坯质量是提升齿轮精度的基础和关键。齿轮内孔和齿轮端面是齿轮加工的定位基准,以往普通卡盘加工的齿坯端面跳动≥0.05mm,而东龙精车夹具采用专利粘接涨套技术,夹具精度可以达到0.005mm,加工齿坯精度≤0.015mm,提升定位基准的精度,可以大幅度提升齿轮加工精度,尤其是齿向精度。
  2. 提升滚齿夹具的精度:滚齿夹具的制造和安装精度会影响到齿坯的精度。一般而言,滚齿夹具都是采取上下顶尖定位的方式,以此加固零件外圆。东龙制造的滚齿夹具成套精度0.005mm,安装精度高,能够实现快速换产,有效降低齿向误差和齿圈径向跳动,顶尖根据客户需求定制,减少对于齿圈径跳的影响,模块化设计能够实现更换部分快换件即可实现换产,避免反复校准的同时保证加工精度
  3. 提升刀具刃磨精度:刀具刃磨精度也会影响到齿形精度。为了确保刀具有着良好的加工精度,选择刀具时,需要选择精度等级较高的,而且注意刃磨精度的提升,按照加工齿轮的精度选择刀具精度。最为简单的办法就是选择国外生产的滚刀,可以保证刃磨精度。
  4. 提升机床的精度和调整精度:在上面的误差分析中,我们得到机床传动链存在传动误差的情况,导致齿轮出现运动偏心,影响到分度蜗杆副。为了提升齿轮精度需要我们保证机床本身有着良好的精度。齿轮加工都是在机床上完成加工制作,只有保证机床的精度才能确保齿轮加工的精度。我们在生产作业中,一旦发现滚齿后出现公法线表动超差的情况,就需要进行检查,检查机床工作台的啮合情况,啮合间隙>=0.03mm就需要进行调整,需要将其控制到0.03mm以内,不然就需要进行蜗杆副的检修。我们在进行滚切斜齿时,需要注意,计算差动挂轮比必须准确无误,一般要精确到小数点的后六位。机床刀架滑板也会影响到滚齿的齿向误差,比如,刀架滑板和回转轴线之间的平行度。因此,提升刀架导轨精度也是提升滚齿精度的一种方法。
  5. 控制齿面的粗糙度值:控制齿面的粗糙度也是提升滚齿加工精度的途径之一。可以采取适当的预备热处理的方式,让齿坯材料的内部组织做到硬度一致、组织均匀, 可以通过控制滚齿的切削参数,采取冷却润滑的方式,也可以通过对滚刀采取定期刃磨的方式,降低齿面的粗糙度值。

综上所述,滚齿加工精度是提升滚齿质量的重要方式。影响滚齿加工精度的因素有:齿圈径跳误差、公法线长度误差、齿形误差、齿向误差、齿面粗糙度。通过对存在的误差进行分析,可以从以下几点提升滚齿加工精度:提升齿坯加工质量、提升滚齿夹具的精度、提升刀具刃磨精度、 提升机床的精度和调整精度、控制齿面的粗糙度值。

西安东龙精密工具拥有30年齿轮工装夹具设计研发生产经验,为十多家国内外设备厂提供产品配套服务。自2008年起,公司开始专注进口夹具国产化,进过十多年的发展,夹具质量与国外同类产品性能相当,完全具备进口替代能力,深受客户信赖。如果您对快换精密齿轮夹具感兴趣或者有疑问,请点击联系我们的在线客服,或致电:029-85433180;