大連齒輪做為常用的機(jī)械元件，一向廣泛的被運用在機(jī)械的傳動裝置中，小至鐘表用齒輪，大至船舶渦輪機(jī)用的大型齒輪，都能通過選配齒數(shù)組合，獲得任意且正確的傳動比。它的功率范圍大、傳動效率高、圓周速度高、傳動準(zhǔn)確、使用壽命長、結(jié)構(gòu)尺寸小等特點已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動部件，也是機(jī)器中所占比重最大的傳動形式。
我從事了多年的機(jī)加工作，現(xiàn)以帶有內(nèi)花鍵定位的大連盤狀齒輪為例，談?wù)勛约簩X輪加工看法。該齒輪材料為20CrMoTi，滲碳層1.8-2.2mm，齒面硬度為HRC58-62。
齒輪制造工藝方案，依據(jù)不同類型的齒廓形狀、齒面硬度結(jié)構(gòu)形式、精度與生產(chǎn)條件來確定。一般來說包括：毛坯準(zhǔn)備、齒坯處理、齒坯粗加工、齒輪熱處理、齒輪精加工5個階段，在確定具體加工工藝內(nèi)容時，著重考慮確定兩項精度：
1、是齒輪各部分對中心軸線的形狀精度。
2、消除經(jīng)熱處理滲碳淬火后的熱變形對齒輪精度的影響。在確定工藝基準(zhǔn)時，首先應(yīng)該選定內(nèi)花鍵的大徑尺寸為加工工藝基準(zhǔn)，這是因為內(nèi)花鍵的加工，都是花鍵拉刀拉制而成的，而拉刀的外徑尺寸精度比較高，拉出的花鍵大徑尺寸比較穩(wěn)定和可靠，完全可以作為齒坯加工的工藝基準(zhǔn)，無論是矩形花鍵孔或是漸開線花鍵孔都是一樣。實際具體加工工藝為：
●毛 坯 鍛造成形
●熱處理 正火處理
●粗 車 1、內(nèi)孔尺寸一般設(shè)計為裝配基準(zhǔn)，在設(shè)定內(nèi)孔粗車尺寸時一般是按花鍵拉刀的前導(dǎo)向尺寸確定，比圖紙設(shè)計尺寸減小0.5-0.6mm，做為熱處理后的精磨余量。
2、選用拉床定位的端面時應(yīng)盡量選用大端面，而且要求同內(nèi)孔一次裝夾車成，保證其垂直精度。
3、齒坯的其余部分可在粗車加工時留有一定的精車余量。
●拉花鍵 拉內(nèi)花鍵用大端面和內(nèi)孔定位拉制
●精 車 1、選用內(nèi)花鍵的大徑尺寸D定位。
2、用車工專用“花鍵微錐芯軸一次定位加工”在工件調(diào)頭加工時，可隨芯軸一起整體調(diào)頭加工完成后，再拆卸工件?；ㄦI心軸如下圖： 車工用微錐花鍵芯軸，實際上是一個圓柱微錐芯軸，因為在設(shè)計芯軸時，已把花鍵的鍵寬和小徑尺寸減小了0.5-0.7mm（漸開線花鍵的齒厚減小0.5）使花鍵芯軸完全靠外徑和微錐來定位鎖緊齒坯的，這樣主要是為了排除多點接觸對精度的干涉
●滾齒 滾齒的定位仍使用花鍵大徑和大端面為工藝基準(zhǔn)齒厚為粗切加工，磨削余量可按下表選擇磨削余量：
齒輪精度被磨削齒輪直徑
80以下 80-120 120-200 200-320 320-500
≤2.5 0.10-0.18 0.18-0.22 0.19-0.28 0.25-0.35 —
2.5-5 0.15-0.24 0.22-0.30 0.28-0.38 0.35-0.50 0.45-0.60
5-10 — 0.30-0.44 0.38-0.34 0.50-0.66 0.60-0.85
●倒 角 齒廓倒角，一般是指齒高的兩端和沿齒長的齒頂2×45Ｏ倒鈍。
●熱處理 按熱處理工藝滲碳淬火。
●磨 削 1、由于齒輪在滲碳淬火的熱處理過程中會產(chǎn)生熱變形，變形量大小不一，變形位置一般在孔的收縮或漲大和盤狀的翹曲變形。
2、為了消除熱變形，對齒輪各部加工的影響可按下列方法消除：
a、仍以內(nèi)花鍵大徑為定位基準(zhǔn)，上花鍵芯軸，對齒輪的外徑和大端面一次裝夾后，磨光，（磨去的，便是變形量）因為這是微量磨削，一般是不會造成尺寸變化的，這樣可以在工藝上保證兩個精度，即齒節(jié)圓對內(nèi)花鍵的同軸度和齒端面對內(nèi)花鍵的垂直度。
b、在內(nèi)圓磨床上，將齒輪的大外圓和大端面的跳動同時校正在0.03mm以內(nèi)，把花鍵內(nèi)孔磨成。
c、在以內(nèi)孔和大端面定位磨齒面為成品尺寸。以上三步的做法主要為了保證齒輪各部位對內(nèi)花鍵的形位精度，避免由于熱處理變形而造成的內(nèi)花鍵大徑和小徑的偏心，而影響裝配。
二、滾齒誤差產(chǎn)生原因消除方法
在大連齒輪整個加工工藝規(guī)程中，滾齒是經(jīng)常產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)，滾齒經(jīng)常產(chǎn)生的問題及原因主要有：
齒圈徑向圓跳動超差。由于齒坯幾何偏心和安裝偏心；用頂尖裝夾定位時，頂尖與機(jī)床中心偏心。通過提高齒坯基準(zhǔn)面精度，提高夾具定位面精度，提高調(diào)整水平，更換或重新裝調(diào)頂尖等方式解決。
公法線長度變動超差。由于機(jī)床分度蝸桿副制造及安裝誤差造成運動偏心；機(jī)床工作臺定心錐形導(dǎo)軌副間隙過大，造成工作臺運動中心線不穩(wěn)定；滾刀主軸系統(tǒng)軸向圓跳動過大或平面軸承咬壞。通過提高分度蝸桿副的制造精度和安裝精度，提高工作臺錐形導(dǎo)軌副的配合精度，提高滾刀主軸系統(tǒng)軸向精度，更換咬壞的平面軸等方法解決。
齒距偏差超差。滾刀的軸向和徑向圓跳動過大；分度蝸桿和分度蝸輪齒距誤差；齒坯安裝偏心。通過提高滾刀的安裝精度，修復(fù)或更換分度蝸桿副，消除齒坯安裝誤差等方法解決。
齒頂部變肥，左右齒廓對稱。滾刀鏟磨時齒形角度小或刃磨產(chǎn)生較大的正前角，使齒形角變小。通過更換滾刀或重磨齒形角及前刃面方法解決。
齒頂部變瘦，左右齒廓對稱。滾刀鏟磨時齒形角變大或刃磨時產(chǎn)生較大的負(fù)前角，使齒形角變大。通過更換滾刀或重磨齒形角及前刀面方法解決。
齒形不對稱。滾刀安裝對中不好，刀架回轉(zhuǎn)角誤差大，滾刀前刀面有導(dǎo)程誤差。通過保證滾刀安裝精度，提高滾刀刃磨精度，控制前刀面導(dǎo)程誤差，微調(diào)滾刀回轉(zhuǎn)角方法解決。
齒面出棱。滾刀制造或刃磨時容屑槽等分誤差。通過重磨滾刀達(dá)到等分要求方法解決。
齒形周期性誤差。滾刀安裝后，徑向或端圓跳動大，機(jī)床工作臺回轉(zhuǎn)不均勻，分齒交換齒輪安裝偏心或齒面有磕碰，刀架滑板松動，齒坯裝夾不合理，產(chǎn)生振動。通過控制滾刀的安裝精度，檢查、調(diào)整分度蝸桿副傳動精度，重新調(diào)整分齒交換齒輪、滑板和齒坯方法解決。
齒向誤差超差。垂直進(jìn)給導(dǎo)軌與工作臺軸線平行度誤差或歪斜,、下頂針不同軸，下頂針軸線與工作臺回轉(zhuǎn)軸線同軸度差；夾具和齒坯的制造、安裝、調(diào)整精度低；分齒、差動交換齒輪誤差大；齒坯或夾具剛性差，夾緊后變形。通過提高夾具、齒坯的制造和調(diào)整精度，重新計算分齒及差動交換齒輪，修正誤差，改進(jìn)齒還或夾具設(shè)計，正確夾緊方法解決。
撕裂。齒坯材質(zhì)不均勻；齒坯熱處理方法不當(dāng)；滾刀用鈍，不鋒利；切削用量選擇不當(dāng)，冷卻不良。通過控制齒坯材料質(zhì)量，采用正火處理45鋼、40cr鋼、18CrMnTi，滾刀移位或更換新刀，正確選用切削用量，選用潤滑性能良好的切削液，充分冷卻方法解決。
啃齒。刀架立柱導(dǎo)軌太松或太緊；油壓不穩(wěn)定；刀架斜輪嚙合間隙大。通過調(diào)整立柱導(dǎo)軌塞鐵松緊，保持油路暢通，油壓穩(wěn)定，刀架斜齒輪若磨損，應(yīng)更換。
振紋。機(jī)床內(nèi)部某傳動環(huán)節(jié)的間隙過大；工件與刀具的裝夾剛性不夠；切削用量選用過大；后托架安裝后，間隙大。
通過修理或調(diào)整機(jī)床，提高刀裝夾剛性，縮小支承間距離，加大軸徑，提高工件剛性，盡量加大支承面，正確選用切削用量，正確安裝后托架方法解決。
