剃齒拉毛控制方法分析

陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限公司 朱建國(guó) 韋喜梅 鄧乃學(xué)

剃齒拉毛控制方法分析

陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限公司 朱建國(guó) 韋喜梅 鄧乃學(xué)

剃齒工藝通常是對(duì)齒輪在熱處理（輪齒淬硬）前的一種精加工方法。齒輪在剃齒時(shí)有各項(xiàng)精度要求，其中齒面的粗糙度指標(biāo)對(duì)嚙合噪音的影響很大。通常汽車用齒輪的齒面粗糙度要達(dá)到Ra1.6～0.4μm，而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于各種原因，齒面粗糙度不是很理想。而其中最常見的就是齒頂拉毛現(xiàn)象，刀痕很深，對(duì)齒面的表面質(zhì)量影響最大。

行星齒輪A（齒輪參數(shù)：Z＝21，Mn＝5.5，α=20°，在展角為33.4°處齒頂修行量為0.016～0.059）比較特殊，齒數(shù)少，模數(shù)較大，同時(shí)在全展角范圍內(nèi)，距離齒頂1/3處，有較大的修行量。在實(shí)際加工時(shí)，齒輪修行范圍內(nèi)拉毛，條紋狀刀紋很深，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過大量試驗(yàn)分析，逐一找到了剃齒拉毛的影響因素，并采取了控制措施，效果良好。

一、剃齒拉毛的主要原因

剃齒加工是按照一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪的嚙合原理進(jìn)行的，是擠壓和相對(duì)滑動(dòng)切削的綜合過程。在加工過程中，由于工件法向剖面垂直于刀具和齒輪的齒向，因而齒向滑移速度也與法向剖面垂直；又由于齒廓滑移速度與法向剖面上齒廓各點(diǎn)相切，所以齒廓滑移速度永遠(yuǎn)與齒向滑移速度相垂直。

如圖1所示，vx為齒向滑移速度，vy為齒廓滑移速度。由于vx是從齒根到齒頂各接觸點(diǎn)的數(shù)值基本相等，vy的大小沿齒高方向發(fā)生變化，在節(jié)圓處為零，趨向齒頂、齒根處則增大。所以，節(jié)圓是改變切削點(diǎn)軌跡方向的分界線，節(jié)圓處齒廓滑移速度為零，齒頂、齒根處為最大。

在剃刀與工件嚙合過程中，在無軸向走刀時(shí)，剃齒面中密布著小條紋，如圖2所示。

當(dāng)采用軸向走刀時(shí)，切削點(diǎn)軌跡通常以表面粗糙度形式殘存在齒面上。根據(jù)這個(gè)規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)齒頂、齒根是粗糙度最低的地方，也就是最易拉毛的主要原因。

二、拉毛現(xiàn)象的控制措施

由于是精加工，所以對(duì)剃齒過程應(yīng)嚴(yán)格控制，但剃齒加工過程復(fù)雜，影響因素很多，為保證精度、避免拉毛、提高齒面表面質(zhì)量，應(yīng)從以下幾方實(shí)施控制。

1.控制剃齒前的工件材料。剃齒前工件材料要求密度均勻，不含雜質(zhì)，不應(yīng)存在局部缺陷，韌性不應(yīng)過大，材料硬度要求為HB170～240。太硬，會(huì)降低刀具的使用壽命；太軟，則容易粘刀，對(duì)齒面表面質(zhì)量影響加大。

2.剃齒前齒輪的余量及余量分布形式。由于此行星齒輪在齒頂有修行，且修行點(diǎn)在全齒廓離齒頂1/3處，如果滾齒采用標(biāo)準(zhǔn)漸開線，則剃齒時(shí)齒頂切削量要大得多，這樣對(duì)零件齒面的啃蝕非常嚴(yán)重，同時(shí)也縮短了剃刀的使用壽命。所以在保證剃前齒面粗糙度、齒圈徑跳、齒形誤差、齒向誤差等在合乎要求的情況下盡量選小的加工余量，目前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)剃前余量一般為0.13～0.15mm。余量分布形式對(duì)剃齒也有一定的影響，此齒輪A最好在剃前滾齒時(shí)也采用齒頂修行，也就是滾齒時(shí)給剃齒留的余量沿齒高方向均勻分布的形式，這樣有利于減輕剃刀刃的負(fù)荷，減少剃齒齒面拉毛現(xiàn)象。圖2為滾齒無修行時(shí)齒廓的對(duì)比情況。

3.剃刀硬度及刀刃的鋒利程度。嚴(yán)格保證剃刀的硬度（63～66HRC），同時(shí)保持刀刃的鋒利性，及時(shí)修磨。修磨完后要仔細(xì)觀察刀刃，看有沒有毛刺等。

4.剃削參數(shù)的選取。對(duì)于行星齒輪A，建議切削循環(huán)3～4次，光整循環(huán)1～2次。每個(gè)循環(huán)的切削量同樣對(duì)拉毛現(xiàn)象有直接影響。對(duì)易拉毛齒輪，刀具轉(zhuǎn)速必須合理選用，不能過快，縱向進(jìn)給速度更應(yīng)適當(dāng)減慢；而徑向進(jìn)給量的選擇一般來說越小，剃齒后的齒面粗糙度值越小。但徑向進(jìn)給量太大或太小，對(duì)剃前誤差的糾正能力就會(huì)減小。實(shí)際加工時(shí)當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)速為100～150r/min，縱向徑給速度為55～90mm/min，徑向進(jìn)給量為0.02～0.03mm/行程，剃齒拉毛現(xiàn)象有非常大的改善。

5.切削液的選用。選用優(yōu)質(zhì)切削液，以確保充分的潤(rùn)滑性、流動(dòng)性、切削性以及抗擊壓性。由于以前采用水性切削液，且對(duì)勾濃度較低，容易出現(xiàn)拉毛現(xiàn)象，而改用油性切削液后，拉毛現(xiàn)象明顯改善。同時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查切削液中有無切屑等雜質(zhì)，并及時(shí)更換和清理切削液系統(tǒng)，以免損傷加工齒面。

綜上，通過對(duì)剃齒前的工件材料和剃齒加工過程中各因素的綜合分析和控制，不僅有效地解決了加工齒輪的拉毛現(xiàn)象，而且大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。