高精度齿轮数控滚齿工艺解析

数控滚齿机由于传动链缩短，传动误差大为减少，提高了加工精度。但对高精度齿轮，特别是齿数多、直径大、齿面长、精度要求高且加工周期长的齿轮，它们在滚切过程中要求有严格的工艺保证，必须控制好齿坯加工、夹具、刀具、机床调整及环境等各个环节。否则，即使采用数控滚齿机，也难以加工出合格的高精度齿轮。

1.齿坯加工

齿坯特别是直径较大的齿坯，装夹时很容易发生弹性变形，因在滚齿机上很难弥补，因此可能造成齿轮啮合精度的丧失。由于齿面加工常以齿轮孔和端面为基准面，所以齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、孔和端面的位置精度有较高的要求(参见GB10095-88)。如6级精度的齿轮，定位孔的尺寸和形状精度等级为IT6，粗糙度 Ra1.6µm，分度圆直径在125～400mm 范围内的齿轮定位孔径向跳动和端面圆跳动公差不超过0.014mm。一般采用两种加工方法保证：①直接装夹车削(一次安装完成孔和基准端面的精车)：②穿轴车削(以先加工好的孔为基准，完成端面、外圆的车削)。无论采用哪种方法，都应使齿坯达到规定要求，要有一个高精度的滚齿定位基准面。

1.滚刀架 2.特制车刀架 3.车刀 4.夹具 5.滚齿机工作台
图1

1. 心轴2.夹具座
图2

2.滚齿夹具

滚齿夹具要有足够的强度和能满足齿轮滚齿定位的精度。夹具定位基面在其它机床上加工后再装在滚齿机工作台上，常常不容易保证平行度。

因此，可采用在滚齿机上车削定位平面的方法。如图1所示，将滚刀和刀杆拆下，利用滚刀架上的螺栓孔，将一特制车刀架固定在滚刀架上。编一径向走刀程序，让滚齿机工作台带动夹具转动，滚刀架送进车刀做径向进给。注意工作台的转速不要超过其额定转速，车刀切入深度一次不过0.2mm。

夹具在机床工作台上安装后如图2所示，必须检验A 、B、C三点的跳动量，A，B之间的距离视齿轮毛坯长度(几个齿轮毛坯串联加工时视几个齿轮毛坯长度的总和)而定，一般要求允许最大跳动量A处为0.006mm，B处和C处为0.003mm。

3.滚刀系统的安装与调整

滚刀杆的安装与检验

安装要平稳地将刀杆装入滚刀主轴锥孔中，并用拉杆拉紧，而后松开拉杆，以消除其拉伸应力，但不得使刀杆再次脱开。重新旋紧拉杆，恰好足以夹持滚刀杆，并将其固定。这是由于拉紧刀杆进入主轴锥孔所产生的拉力使拉杆处于拉伸状态。在机床运转过程中，因机床温升引起主轴锥孔膨胀，刀杆将被拉伸状态的拉杆更深地拉入锥孔。当停机冷却后，主轴锥孔收缩，会给拆卸刀杆带来困难。

1.千分表 2.滚刀杆 3.主轴
图3

1. 轴套 2.调整垫片 3.滚刀 4.滚刀杆 5.千分表 6.联接键
图4

检验如图3 所示，将两块千分表分别固定在机床滚刀架上，使千分表测头触及刀杆圆柱表面。旋转滚刀杆，检验a和b处，其允许跳动量由机床加工精度而定。如加工精度为6级的滚齿机，允许最大跳动量a处为0.005mm，b处为0.002mm。

滚刀的安装与调整

滚刀的安装根据齿轮的精度，选择相当精度的滚刀，一般6级精度以上的齿轮，须用AA级精度的滚刀。用调整垫片调整好滚刀相对机床中心的位置后夹紧。滚刀的夹紧应该通过滚刀、轴套及调整垫片端面之间的静摩擦力来达到驱动要求，即使是带轴向键槽的滚刀，一般情况下，键连接只起备用驱动作用。

滚刀调整对高精度齿轮的加工，必须在滚刀杆上对滚刀仔细找正。如图4 所示，将两块千分表分别固定在机床上，使其触头触到滚刀两端的找正圆面上。旋转滚刀，观察千分表的跳动情况，再通过滚刀、调整垫片或轴套方位的调整，来消除滚刀的径向跳动。一般要求允许最大跳动量a处为0.006mm，b处为0.003mm。

4.温度对加工精度的影响

这里讨论的温度是机床温度和环境温度。对于加工周期长的大齿轮，温度的变化对齿轮加工精度影响很严重。在加工中，温度的变化会使滚齿机各个滑座相对工件的位置发生微量的变化。实践证明，温度对齿轮精度，特别是齿向精度影响较大，会使齿轮啮合的接触斑点量下降。一般数控滚齿机都有机床内部温度自动调整功能，并有数值显示。因此，在加工中一定要注意观察，并着重控制好室内温度，最好保持室内恒温。

本文所介绍的滚齿工艺是针对高精度齿轮而言的，在实际应用中应视工件的具体情况和不同要求采取相应的工艺措施，以免增加不必要的费用。