滚齿加工工艺实践探讨

丁明亮

摘 要：齿轮是机械产品设计中的常用零件，而在齿轮齿形加工中，滚齿应用最广泛，它除可加工直齿、斜齿圆柱齿轮外，还可以加工蜗轮、花键轴等。随着齿轮的传动速度、承载能力、使用寿命等要求的提高，以及运行噪声、制造成本降低的需求，业内对齿轮的设计、加工等提出了更高的要求。滚齿是齿形加工中生产率较高、应用最广的一种方法。

关键词：滚齿;加工;工艺;技术

滚齿是一种常用的齿轮加工方法，滚齿加工的通用性较好，在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，即用一把滚刀可加工模数相同而齿敷和螺旋角不同的直齿圆柱齿轮、斜齿轮，还可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮。在精度很高的滚齿机上，采用精密滚刀，可以加工出4—6级精度的轮齿。在普通级滚齿机上，用普通精度滚刀，只能加工出9级精度轮齿。

一、滚齿加工工艺特点

（一）生产效率较高。刀具与工件材料相互滚动，且互相啮合，最终形成与刀具模数完全一致的齿轮。滚齿通常加工6-10级精度齿轮，最高4级，生产率较高。滚齿为连续切削，无空行程，可用多头滚刀来提高滚率。所以滚齿生产率一般比插齿高。而且滚齿加工时主要是以两中心孔和端面做定位基准，因此分析滚齿的误差来源，掌握保证和提高加工精度的方法非常重要。例如，高速干式滚齿的效率是传统湿式滚齿的4～6倍，而刀具寿命是一般湿式加工的6倍。在齿轮加工中，使生产成本降低50%，不但节省了资源，降低了制造成本，而且没有了环境污染，符合绿色制造的发展理念。

（二）适应性好。滚齿加工法不但能加工直齿和斜齿圆柱齿轮，而且还可以加工涡轮。用高速钢滚刀滚齿，切削速度可达300m/min，滚切齿轮齿面硬度高达62HRC。同时，由于滚齿加工是采用展成法加工，因而一把滚刀可以加工与其模数和齿形角相同的不同齿数的齿轮。滚齿加工适于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮，但不能加工内齿轮，扇形齿轮和相距很近的多联齿轮。滚齿适用于单件小批量生产，也可大批大量生产。

二、滚齿加工工艺有关路径

（一）完善生产工艺。在滚齿操作加工过程中要十分正确的选用合适的切削用量、滚刀的转速，避免工件产生积屑瘤。 要正确的选用切削液，尤其要注意它的润滑性能，对于发黑发臭，进水的切削油应及时的更换。滚齿油要经常添加新油，保持油箱中的油量，保证正常加工时油温不升高。每周观测一次油品外观、气味、判断是否有水分混入，机械杂质是否超标。每周观察超精质量情况，有无端面发黑和粗糙度不合格等现象。保证滚刀的安装精度，同时安装滚刀时不能敲击;垫圈端面平整;螺母端面要垂直;锥孔内部应清洁;托架装上后，不能留间隙。当滚刀与滚齿坯间严格按照齿轮于齿条的传动比强制啮合传动时，滚刀刀齿在一系列位置上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的垂直进给，即可滚切出所需的渐开线齿廓。所以，为提高加工精度和齿面质量，宜将粗、精滚齿分开。糟滚的加工余量一般为0.5—1mm，且应取较高的切削速度和较小的进给量。

（二）选择好滚刀。要选用专业滚刀生产厂家提供的滚刀，确保滚刀的制造精度达到要求。A 级可以加工7～8级齿轮，B 级可加工8～9级齿轮;C级可加工9～10级齿轮。滚刀的转速加快，轴向走刀速度减慢，是可以提高齿面光洁度。滚齿工序的齿形误差主要来源于滚刀精度、刀杆精度、滚刀和齿坯的基准校正，而滚齿工序的齿向精度、周節积累精度等则主要取决于滚齿机精度和齿坯校正精度。滚刀不同级别的误差在0.05MM级。滚齿时滚刀切入齿坯的方法有两种：径向切入和轴向切入。径向切入比轴向切入行程短，可节省切入时间，对大直径滚刀滚齿时尤为突出。滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动（即安装误差）也对齿形误差有影响。常见的齿形误差有不对称、齿形角误差（齿顶变肥或变厚）、产生周期误差等。例如，要提高滚刀的装夹刚性，缩小支承间距离，带柄滚刀应尽量选用大轴径等。要提高工件的装夹刚性，尽量加大支承端面，支承端面（包括工件）只准内凹，缩短上下顶针间距离。

（三）不断增强操作技能。要不断加强相互交流讨论技术才能减少工作中出现这样那样的超差和缺陷。技术人员需要测量齿轮齿条的运动比率，并根据齿条的尺寸规模，进行齿轮设计。滚刀刀齿在转动过程中会分散出分散出不同的运动线路，不同的运动线路组合在一起，就形成了渐开线式齿廓。切削加工完成后，可以将工件直接进行淬火处理，节省了清洗工件表面切削油的过程。控制齿坯两端面的平行度误差，控制齿坯定位孔与端面的垂直度。多件加工，将几个齿坯串装在心轴上加工，可以减少滚刀对每个齿坯的切入切出时间及装卸时间。还可以采用径向切入，滚齿时滚刀切入齿坯的方法有两种：径向切入和轴向切入。径向切入比轴向切入行程短，可节省切入时间，对大直径滚刀滚齿时尤为突出。实际上，只要滚刀与工件齿形共轭，就可以加工其他齿形的工件，如圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮等。大型滚齿机除按展成法工作外，尚有分度铣齿装置，用盘铣刀或指状铣刀作仿形铣齿：或附设的内齿滚刀架，用特定的内齿轮滚刀，按展成法滚切内齿轮。

三、结束语

在当今机械加工中，滚齿加工一种应用最广的齿形加工方法，它具有着生产效率较高、成品工件精度较高等一系列特点。因此，在日常我们滚齿操作加工的过程中，不管齿轴还是齿轮的齿面，不可避免的存在着各种各样的质量缺陷。不论是滚齿机床的故障，还是操作工在平时操作时的失误。这就要求我们每一位技术人员在平时的操作加工工作中要认真仔细，要做到多看，多问，把工作中发现的各种问题自己要认真总结和思考，从而不断提高滚齿加工工艺技术。

参考文献：

[1]陆晓平，滚齿工艺的微量润滑技术研究[J];新技术新工艺;2019年02期

[2]凌勇坚，滚齿机液压系统的改进与应用[J];流体传动与控制;2012年03期

[3]张荣闯，圆柱齿轮滚齿切削力预测的若干关键技术研究[D];东北大学;2016年