齿轮加工产生的误差分析及如何控制齿轮质量
齿轮加工作为常见的一种传动零件,是机器和仪器中必不可少的零件。随着人类社会的发展和科学技术的进步,人们对齿轮传动系统的小振动、低噪声提出越来越高的要求。而齿轮的质量直接影响着变速器整体的质量,特别是噪音性能指标。因而目前控制齿轮误差是提高齿轮系统质量的主要途径。
一、齿轮加工方式
1、滚齿
滚齿加工是按螺旋齿轮啮合原理进行加工的。滚刀的外形似蜗杆,其本质是一个螺旋角很大的斜齿轮,滚刀的头数即是滚刀齿数。由于渐开线滚刀制造困难,实际上均采用近似的阿基米德滚刀和法向直廓滚刀。
滚齿时机床具有下列几个基本运动:1)滚刀的转动即切削运动,滚刀每转一转,刀齿沿轴向移动一个导程;2)工件的转动即分齿运动,由机床分齿运动链保证工件与滚刀的展成运动,当滚刀刀齿移动一个齿距时,工件转动一个齿;3)滚刀架沿齿轮轴线的缓慢移动,即轴向进给运动;4)加工斜齿轮时,在轴向进给过程中,该通过差动机构和分度蜗轮副获得对应于螺旋角β的附加转动,当滚刀轴向进给一个导程时,工件附加转动一圈。
2、插齿
插齿是按照齿轮副的啮合原理进行加工的,其中一个齿轮是插齿刀,另一个齿轮是工件。在展成过程中,被切齿形就是插齿刀相对于工件的运动轨迹的包络线。插齿刀实际上是一个变位齿轮,为了形成切削刃和进行切削,其一端面磨成锥面以形成刀齿的前角,在齿宽方向将渐开线齿形磨成锥形以形成刀齿的后角。
插齿时,机床有如下五个运动:1)插齿刀的快速往复切削运动,冲程数用挂轮来调整;2)插齿刀和工件作展成运动,此运动用分齿挂轮来调整;3)插齿刀的径向进给运动。在插齿刀开始接触工件以后,在圆周进给的同时,插齿刀向工件作径向进给,直至切出全齿高为止,而圆周进给继续进行,直至工件转一周时齿轮加工完毕;4)让刀运动。在插齿刀向上的空行程中,为了避免工件和插齿刀的摩擦,工件应相对有于插齿刀退让一个距离;5)加工斜齿轮时,插齿刀在沿齿轮轴线纵向移动过程中,还要作相应于齿螺旋角β的附加转动。
3、剃齿
剃齿也是根据螺旋齿轮啮合原理进行加工的,剃齿加工是自由啮合展成法。即工件与刀具之间无刚性的运动联系。剃齿刀本身是一个渐开线螺旋齿轮,在其齿面上从齿顶到齿根开有槽,以形成切削刃而进行切削。剃齿时,由于刀具和工件的轴线互相交叉,在齿面上沿其母线方向产生滑动速度分量(即切削运动),剃齿刀的切削刃就从轮齿表面上剃下很薄的一层金属。