數(shù)控專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齒輪加工中的徑向剃齒技術(shù)淺析

1、長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校畢 業(yè) 實(shí) 踐 報(bào) 告題目/實(shí)踐名稱 齒輪加工中的徑向剃齒技術(shù)淺析專業(yè) / 班級(jí) 數(shù)控專業(yè) 092103學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 企業(yè)指導(dǎo)教師校內(nèi)指導(dǎo)教師 起 止 時(shí) 間 2012-22012-4實(shí) 習(xí) 單 位 一汽大眾目 錄內(nèi)容摘要abstract第一部分 概況 1.1 引言 1.2 實(shí)踐單位的基本情況第二部分 剃齒的加工原理及方式 2.1 剃齒的加工原理 2.2 剃齒的加工方式第三部分 軸向及徑向剃齒的加工原理和徑向剃齒優(yōu)缺點(diǎn) 3.1 軸向及經(jīng)向剃齒的加工原理 3.1 徑向剃齒優(yōu)缺點(diǎn) 3.3 前景參考文獻(xiàn)附錄致謝內(nèi)容摘要本文介紹齒輪加工中的剃齒工藝,軸向和徑向剃齒的加

2、工方法及原理，特別是徑向剃齒的廣泛應(yīng)用，在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生積極影響。關(guān)鍵詞：工藝；軸向剃齒；徑向剃齒abstractin this paper, the gear processing of gear shaving technology, axial and radial gear shaving processing method and principle, especially the wide application of radial shaving teeth, in the actual production of have a positive impact.key words

3、: process; axial shaving teeth; radial shaving teeth第一部分 概 況1.1 引言在汽車變速器齒輪的大批量生產(chǎn)中，剃齒是被廣泛采用的齒輪精加工手段。其主要方法有軸向剃齒（普通剃齒）、徑向剃齒、對(duì)角剃齒、切向剃齒等，由于軸向剃齒所用的剃齒刀在設(shè)計(jì)、制造及修磨方面均比較容易，所以軸向剃齒一直是最普遍使用的剃齒方式。 隨著對(duì)汽車齒輪質(zhì)量要求的不斷提高，軸向剃齒已逐漸被徑向剃齒所代替。那些具備一定規(guī)模和實(shí)力的汽車齒輪企業(yè)緊跟世界汽車齒輪加工技術(shù)發(fā)展潮流，幾乎全部采用了徑向剃齒技術(shù)。和軸向剃齒相比，徑向剃齒在生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量、刀具耐用度等方面具有更大的

4、優(yōu)勢(shì)。1.2 實(shí)踐單位的基本情況一汽-大眾汽車有限公司（簡(jiǎn)稱一汽-大眾）于1991年2月6日成立，是由中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司和德國(guó)大眾汽車股份公司、奧迪汽車股份公司及大眾汽車（中國(guó)）投資有限公司合資經(jīng)營(yíng)的大型乘用車生產(chǎn)企業(yè)，是我國(guó)第一個(gè)按經(jīng)濟(jì)規(guī)模起步建設(shè)的現(xiàn)代化乘用車工業(yè)基地。經(jīng)過(guò)多年的不斷發(fā)展，一汽-大眾在長(zhǎng)春和成都共有二大生產(chǎn)基地，包括轎車一廠、轎車二廠、轎車三廠（成都分公司）和發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)器廠。主要產(chǎn)品：捷達(dá)、新寶來(lái)、高爾夫、開(kāi)迪（停產(chǎn)）、全新速騰、全新邁騰、大眾cc系列。第二部分 剃齒的加工原理及方式2.1 剃齒的加工原理剃齒刀是經(jīng)過(guò)淬火磨削的齒輪形刀具，沿齒高方向有鋸齒刀槽。剃齒加工就是

5、利用剃齒刀與齒輪工件的嚙合傳動(dòng)，從齒輪工件的齒面切削去微小的加工余量，進(jìn)行剃削。齒輪工件與剃齒刀嚙合旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪軸與刀具軸并不平行，而是互相交錯(cuò)；齒輪工件和剃齒刀之間只有齒面嚙合，兩者的軸之間沒(méi)有機(jī)械的聯(lián)系，互相之間自由旋轉(zhuǎn)。這也是剃齒與其它齒輪精加工方法、切齒法的顯著區(qū)別所在。剃齒過(guò)程中，兩軸互相交錯(cuò)地嚙合著的齒輪和剃齒刀，由于一面在齒面上加壓力而一面旋轉(zhuǎn)，刀具和齒輪齒面在齒高方向和軸向產(chǎn)生相對(duì)滑移，刀具齒面上的很多齒刃槽的邊緣就成了切削刃。剃齒刀的鋸齒刀槽的頂部構(gòu)成刀具齒面，用齒輪磨床進(jìn)行齒形磨削，沒(méi)有齒面后角，不像其它刀具(例如插齒刀)有齒面后角。因此，即使是用鋸齒刃槽的刃背頂住齒輪工件

6、的齒面，也不會(huì)過(guò)度切入，可以用0.020.05毫米的加工余量進(jìn)行齒面精加工。剃齒刀齒側(cè)面的切削刃槽通常是平行于刀具端面或垂直于刀具齒向，使兩側(cè)切削刃分別具有正、負(fù)前腳或零前角，剃齒刀切削工件時(shí)，它的齒側(cè)面和工件的加工表面相切，所以剃齒時(shí)的后角等于0，這將產(chǎn)生擠壓現(xiàn)象，因此剃齒是一個(gè)在滑移運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生切削與擠壓的加過(guò)程。2.2 剃齒的加工方式按剃削齒輪的移動(dòng)方向或按嚙合點(diǎn)移動(dòng)方式可以將剃齒法分為幾種，具有代表性的有軸向剃齒、切向剃齒、對(duì)角線剃齒及徑向剃齒法。軸向剃齒是通過(guò)刀具或齒輪沿齒輪軸向移動(dòng)來(lái)達(dá)到剃齒刀與齒輪嚙合點(diǎn)的移動(dòng)，可以遍及齒輪的齒寬；切向剃齒是刀具或齒輪垂直于齒輪軸移動(dòng)，所能加工到的齒

7、寬限于刀具的齒寬覆蓋范圍內(nèi)，但移動(dòng)量?jī)H為普通剃齒的幾分之一，所以加工時(shí)間顯著縮短；對(duì)角線剃齒介于上述兩者之間，刀具或齒輪在傾斜于軸的方向移動(dòng)，剃削得齒寬可以寬于刀具的齒寬，刀具或齒輪的移動(dòng)量介于兩者之間；徑向剃齒法在剃削過(guò)程中，剃齒刀與齒輪為線接觸，因此具有效率高、刀具耐用度高、齒形精度高和加工表面粗糙度值低，有強(qiáng)制性的齒向修正能力，且特別適合于加工多聯(lián)齒輪等優(yōu)點(diǎn)。另外，按切削所必需的壓力加在齒輪工件和刀具齒面上的方式，剃齒法可以分為過(guò)盈嚙合剃齒和制動(dòng)剃齒兩種。過(guò)盈嚙合剃齒是：使刀具和齒輪無(wú)側(cè)隙嚙合，再通過(guò)縮短中心距對(duì)齒面加以必需的切削壓力；制動(dòng)剃齒是：制動(dòng)被動(dòng)的刀具或齒輪的軸，將必需的壓力加

8、于嚙合齒面，這種加工方法通常用于只需加工一側(cè)齒面或剃齒刀和齒輪以任意嚙合角嚙合的情況，通常用于大型齒輪的齒向誤差矯正。第三部分 軸向及徑向剃齒的加工原理和徑向剃齒優(yōu)缺點(diǎn)3.1 軸向及經(jīng)向剃齒的加工原理 軸向剃齒與徑向剃齒的加工原理 1、軸向剃齒加工原理 剃齒是應(yīng)用交叉軸螺旋齒輪嚙合原理，利用齒面帶小槽的具有切削能力的刀具齒輪（如圖1所示）與被加工件無(wú)間隙自由對(duì)滾嚙合，通過(guò)進(jìn)給加壓并利用嚙合齒面間相對(duì)滑移產(chǎn)生的切削作用去除金屬進(jìn)行加工。從理論上講，刀具與工件嚙合齒面間是一種點(diǎn)接觸，但由于剃齒過(guò)程中，在進(jìn)給壓力作用下會(huì)使刀具與工件接觸點(diǎn)處材料產(chǎn)生彈性和塑性變形，使得嚙合齒面接觸點(diǎn)擴(kuò)展為小橢圓面接觸

9、區(qū)。 圖1 剃齒刀如果剃齒刀和工件僅在原位轉(zhuǎn)動(dòng)，就只能在工件齒面上剃出一塊狹窄的區(qū)域，為剃出齒輪全部齒面，軸向剃齒利用工作臺(tái)沿工件軸線相對(duì)于刀具做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，每次往復(fù)行程后沿兩軸線公垂線方向做徑向進(jìn)給，剃出要求的齒厚，軸向剃齒工作循環(huán)見(jiàn)圖2a。 2、徑向剃齒加工原理 由前述剃齒原理可知，軸向剃齒嚙合齒面間理論上是點(diǎn)接觸，切削過(guò)程中在進(jìn)給壓力作用下齒面受載后擴(kuò)展為一個(gè)比較小的橢圓面接觸區(qū)，如果工件與剃刀只在原位轉(zhuǎn)動(dòng)，工件齒面上只會(huì)剃出一個(gè)與剃刀切削刃槽寬等距的狹窄剃痕。如果將剃齒刃進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，使其與工件齒面保持全齒寬線接觸嚙合，再將切削刃槽沿圓周螺旋錯(cuò)位排列，這樣就可以使剃齒刀與工件只

10、在原位轉(zhuǎn)動(dòng)就可剃出整個(gè)工件齒寬，為剃至規(guī)定的齒厚尺寸，只需徑向進(jìn)給即可，這種剃齒方法就是徑向剃齒，其工作循環(huán)見(jiàn)圖2b。 徑向剃齒的應(yīng)用條件 1、徑向剃齒刀 口為保證剃齒刀與工件全齒寬線接觸，剃刀齒長(zhǎng)方向需做修形處理，即將剃刀的齒向修成反鼓形，如圖3所示。 圖3 頸向剃齒刀齒面反鼓形狀為保證剃全工件齒面和細(xì)化表面質(zhì)量，提高剃齒效率，剃齒刀齒面切削刃槽必須沿圓周呈螺旋狀錯(cuò)位排列，并分成若干個(gè)錯(cuò)位組。刀具齒寬必須大于工件齒寬。 1、剃齒刀齒面與工件齒面為共軛齒面，因此刀具需在沿齒長(zhǎng)和齒高方向修形。 2、徑向剃齒刀必須有質(zhì)量可靠、供貨穩(wěn)定、價(jià)格適中的供貨來(lái)源。 3、必須有修磨徑向剃齒刀的修磨設(shè)備。 4

11、、必須有具備徑向剃齒功能的高剛性剃齒機(jī)。 3.2 徑向剃齒優(yōu)缺點(diǎn)徑向剃齒的優(yōu)缺點(diǎn) 與軸向剃齒相比，徑向剃齒具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、加工效率高 徑向剃齒由于沒(méi)有軸向走刀運(yùn)動(dòng)，只有徑向進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，所以加工效率比軸向剃齒高13倍。 2、加工質(zhì)量高 可以有效減輕甚至消除齒形中凹現(xiàn)象 軸向剃齒齒面嚙合屬點(diǎn)嚙合，而且節(jié)圓附近處單對(duì)齒嚙合機(jī)會(huì)大，這樣單對(duì)齒嚙合時(shí)齒面壓強(qiáng)增大，該處切除的余量也比其他部位切除的多，從而造成節(jié)圓附近齒形中凹。而徑向剃齒齒面嚙合為線接觸，所以與普通剃齒相比增大了齒面嚙合進(jìn)給壓力的承載面積，因而可以使剃齒剃除余量大小對(duì)嚙合時(shí)嚙合齒接觸點(diǎn)數(shù)目的變化的敏感度下降，這樣就可以減緩齒形中凹的形成。

12、 1、有利于提高齒面粗糙度 徑向剃齒為多刃同時(shí)切削，剃齒切削過(guò)程比軸向剃齒穩(wěn)定，刀痕相對(duì)較淺，加之切削刃錯(cuò)移量選擇合適，可以達(dá)到較高的粗糙度水平。 2、剃后齒輪的齒形齒向精度穩(wěn)定性好 由于軸向剃齒較徑向剃齒多出一個(gè)軸向走刀運(yùn)動(dòng)，因而影響剃齒精度的環(huán)節(jié)和因素增多。首先，在同等條件下機(jī)床剛性不如徑向剃齒；其次，剃齒機(jī)軸向運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、可靠性成為影響剃齒精度的一個(gè)因素，所以軸向剃齒過(guò)程不易穩(wěn)定，剃后齒輪齒形齒向精度穩(wěn)定性也比較差。而徑向剃齒剃削時(shí)由于是線接觸，嚙合平穩(wěn)，而且不需軸向走刀，只需徑向進(jìn)給，沒(méi)有軸向運(yùn)動(dòng)的影響，所以剃削過(guò)程穩(wěn)定，剃后齒輪齒形齒向精度比較穩(wěn)定。 3、有利于降噪修形齒輪

13、加工 根據(jù)汽車齒輪的不同用途及要求，為了降低嚙合噪聲，提高承載能力，多數(shù)汽車齒輪采用了特殊的齒形齒向修形鼓形。對(duì)于軸向剃齒，除需要刀具齒形修形以外，還需剃齒機(jī)軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有鼓形運(yùn)動(dòng)功能，這樣才能實(shí)現(xiàn)齒向鼓形修形。但由于軸向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致軸向剃齒的齒向修形很困難，主要表現(xiàn)為修形鼓形量調(diào)整困難、不穩(wěn)定。而徑向剃齒齒形齒向修形均是通過(guò)在剃齒刀齒部修磨時(shí)實(shí)現(xiàn)的，比較容易控制修形量，剃齒過(guò)程又比較穩(wěn)定，所以剃后零件修形的穩(wěn)定性比較好。 4、剃齒刀耐用度相對(duì)較高 徑向剃齒由于多刃同時(shí)切削，刀具刀刃的磨損比較均勻，與軸向剃齒刀比較，其平均單刃剃除的金屬余量較小，因此磨損較小，耐用度也就相

14、對(duì)較高。 當(dāng)然，徑向剃齒相比軸向剃齒也有以下一些不足： 1、徑向剃齒刀的設(shè)計(jì)、制造相對(duì)復(fù)雜，且專用性強(qiáng)，沒(méi)有通用性。 2、徑向剃齒一般只能剃削模數(shù)3mm，齒寬2.5mm的齒輪，加工范圍有一定的局限性。 3、需要有徑向剃齒功能的機(jī)床，機(jī)床剛性要好。 隨著徑向剃齒技術(shù)的日益發(fā)展成熟，以上不足都已得到很好的解決。國(guó)內(nèi)相關(guān)的專業(yè)制造廠家均已具有相當(dāng)?shù)膹较蛱挲X刀具和機(jī)床制造水平。 另外大多數(shù)汽車齒輪模數(shù)一般都3mm，齒寬25mm，因此，徑向剃齒加工范圍的局限并不對(duì)汽車齒輪加工構(gòu)成問(wèn)題。 3.3 前景綜上所述，徑向剃齒與軸向剃齒相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，非常符合汽車齒輪行業(yè)的經(jīng)濟(jì)、高效、高質(zhì)的發(fā)展方向。近幾

15、年，徑向剃齒技術(shù)在國(guó)內(nèi)汽車齒輪專業(yè)生產(chǎn)廠得以迅速推廣，并已成為了主流剃齒工藝，其應(yīng)用發(fā)展前景非常廣闊。 參 考 文 獻(xiàn)1.日近代齒輪肯話會(huì) 會(huì)田俊夫主編 金公望譯，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，圓柱齒輪的制造。 2.張玉萍，剃齒及剃齒刀的修形，山西機(jī)械第二期 2002年6月。 3.曹明通 王嫦娟 陳廣慶 孫振武 魏巫杰，齒輪剃齒刀修形新方法的理論分析與實(shí)踐，山東機(jī)械，2002年第3期。附 錄表1 推薦留剃量和齒根沉割量 法向模數(shù)(mm) 單面留剃量(mm) 齒根沉割量(mm) 0.51.25 0.010.02 0.0250.035 1.52.0 0.020.03 0.0350.045 2.53.5 0.0250.035 0.0400.050 4.05.5 0.030.04 0.0450.055 6.08.0 0.040.05 0.0550.065 表2 推薦的剃前齒坯定位表面精度要求(mm) 直徑/寬度 端面跳動(dòng) 內(nèi)孔公差 內(nèi)孔錐度 內(nèi)孔圓度 ；25/25 0.00750.0125 0.00750