论齿轮滚剃加工中，滚齿挖根量不足时剃齿的调整方法

苗永顺 牟朋真 杨青林

摘 要：本文论述在滚齿挖根量不足的情况下，如何通过调整剃齿，达到既满足剃齿齿形又满足剃齿挖根要求的方法。

关键词：滚齿挖根量不足；调整剃齿齿形

16年8月25日，在进行SOP的NMT主动五档齿轮剃齿加工时，发现剃齿齿根没有挖根，滚齿的齿根整个被剃刀挖掉，大家知道，成品齿轮的齿根要求有0.01～0.05的挖根量，既不能大也不能没有，否则都会影响齿轮的齿根强度，而在本文叙述的剃齿后的挖根情况如图一所示，从图上看滚齿的挖根量被剃齿刀整个吃掉，这势必会造成严重削弱齿轮的齿根强度，有断一、原因分析

出现这种情况以后，首先想到的是滚剃搭配，即将滚齿的M值尽量往小里做，剃齿的M值偏上差做，在保证剃齿能够剃得起来的情况下，尽量减小剃齿的剃量，避免剃齿时剃掉整个挖根，但经过试验证明这种做法没有明显的效果。经过研究，确认滚齿、剃齿各参数的互相影响程度及改善方法，找出了出现这种情况的根本原因如下：

1）滚齿的挖根量过小，从滚齿的齿形报告上看（图二），滚齿的挖根只有不到0.04mm，小于0.05-0.08mm的工艺要求，这个是属于刀具制造的质量问题，长期的措施可以铲磨滚刀，但暂时没有办法改变。因为5P 现在已经SOP，没有多余的滚刀可供使用，将滚刀发出去铲磨不现实。这个是造成剃齿没有挖根的主要原因。

2）剃齿的压力角太小，滚剃的压力角不匹配，左齿面剃齿的fHa实际在17.8u，工艺要求15+/-0.03u，已经接近要求的上限，部份单齿已经做到了20.2u，已经超出了工艺要求的上限，右齿面的情况也是一样。而滚齿的压力角基本保持在零位，但离工艺要求的5+/-10u的要求偏大，这样造成滚剃压力角不匹配，剃齿的压力角相对于滚齿压力角太小，造成根部剃齿余量太大。

3）剃齿的齿形鼓形量较大，从图一中我们可以看出，剃齿的齿性鼓形量左齿面为6.5u，右齿面为7.2u，工艺要求为4+/-3u，特别是右齿面，已经超出了工艺要求的上限值，这样，即使在分度圆剃量不大的情况下，因为前面所分析的滚剃的压力角不匹配，再加上较大的齿形鼓形量，要想剃出整个齿面，必定会在齿根处造成过大的剃齿余量，挖掉整个齿根。

二、解决措施

问题梳理明确以后，针对每一条具体的原因，制定了相应的措施：

措施1：

修磨剃齿刀，加大剃齿刀的压力角：使剃齿刀修磨后剃出的工件的压力角在7.5u左右，偏离工件的剃齿工艺要求15+/-3u（前提是根据工件的热变形结果，热后成品要保证合格，这个是大前提），尽量优化滚剃齿的压力角，使兩者更加匹配，这样在满足齿顶及节圆能正常剃出的情况下，尽量减小齿根的剃削余量。

措施2：

修磨剃齿刀，尽量减小齿形的鼓形量，事实证明，在同样的压力角及同样的节圆剃量的情况下，越小的齿形鼓形量，齿轮根部的剃量就会越小，反之就越大，在今天的这个案例中，滚齿刀的挖根已经无法再改变，通过减小齿形鼓形量，再配合压力角的增大，来进一步减小在剃齿时的齿根的剃量，以达到优化剃齿齿根的目的，经过计算，这里取剃齿的鼓形量为0～2u。

三、调整方法

经过以上两个步骤，如图三中可以看出，在作了压力角的匹配和较小鼓形量以后，剃出的齿形已经有了明显的改观，特别是左齿面已经有了明显的改善，但还是可以看到剃齿齿根处仍有明显的台阶。下面将通过调整滚剃搭配和微调螺旋角的方法进一步调整，已消除齿根台阶。

（一）调整滚剃齿搭配

在齿轮的滚剃加工中，如果有微小的剃齿台阶的话，通常调整滚剃齿的余量搭配，是一种行之有效的手段，像在本例中的主动五档齿轮，由于滚齿刀制作的原因，在修了剃刀以后，按照正常的工艺剃削仍有台阶，五档主动齿的加工工艺要求，剃齿的单边余量为0.03mm，M值方向的剃量为0.18mm。按照齿厚的计算公式，可以计算出，在齿厚方向上，每减小0.01mm的剃量，那么在M值方向上就要减小0.06mm的剃齿余量。在这种情况下，我们将滚齿的M值在中差上减小0.05mm，剃齿的M值在中差上加大0.01mm，这样在齿厚方向上将减小0.01mm的剃削余量。经过搭配调整以后，齿轮的根部形状已经大有改观。

（二）调整螺旋角，微调左右挖根对称、微调鼓形量

经过修磨剃刀和上面的滚剃搭配，我们看到剃齿后的挖根已经出来了，但是还存在左右挖根不是很对称的情况，还有就是齿形的鼓形量偏小，我们进一步调整剃齿机的齿向偏差fHb，可以使压力角、左右挖根对称度、齿形鼓形量方面有轻微的改变，反复调整如图四中的参数fHb，直到达到理想的齿廓形状如图五所示，根据热变形结果，热后成品参数全部合格。

至此，因為滚齿挖根不足所造成的剃齿齿根被剃光的问题得以解决。

四、结语

在齿轮的滚剃加工中，除了fHα、fHβ、Cα、Cβ等参数以外，齿廓的根部形状是最需要关注的，因为这将直接关系到齿的根部强度，当齿廓的根部形状出现问题，就必须进行调整，同时要兼顾其他齿轮的参数在允许的范围内，这样齿轮的强度及啮合噪音才能够同时得到满足。

参考文献：

[1] 成大先.齿轮传动.化学工业出版社.机械设计手册（单行本）.7-5025-4958-7.

[2] 中国机械设计大典中国机械工程学会编第四卷机械传动设计江西科学技术出版社.7-5390-1945-X.