宛文斌
采埃孚（天津）风电有限公司 天津 300402
摘要：进入新世纪以来，我国的市场经济持续繁荣，机械制造行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。在机械工程制造的过程中，齿轮非常重要，如果齿轮加工不当，就会阻碍机械工程制造的顺利开展，对机械制造行业造成不利影响。就目前来看，我国机械制造行业中的齿轮 加工还存在一些问题，阻碍了机械制造质量和水平的提升。为了促进机械制造行业的可持续发展，应用科学的机械齿轮加工工艺势在必行。
关键词：机械齿轮；机械装置；加工技术
一、机械齿轮的类型及结构
对机械齿轮的结构进行分析，可以发现机械齿轮主 要是由轮齿、齿槽、齿面、齿圆几个部分组成的。对机 械齿轮的类型进行划分，可以以不同的参数作为划分依据：第一，齿轮的齿形。根据齿形的不同，可以将机械齿轮划分为渐开线齿轮、摆线齿轮、小压力角齿轮、大压力角齿轮等。渐开线齿轮的生产工艺相对简单，应用范围非常广泛。摆线齿轮的生产工艺相对发展，应用范围受到限制。大压力角齿轮的抗压能力较好，可以实现机械装置的连续运转。小压力角齿轮的抗压能力较差，经常会出现损坏的情况；第二，齿轮的外形。根据齿轮外形的不同，可以将机械齿轮划分为圆形齿轮、锥形齿轮、直线齿轮、斜线齿轮等；第三，齿轮的表面。根据齿轮表面的不同，可以将机械齿轮划分为外部齿轮和内部齿轮等。
二、齿轮的加工工艺技术方法
1.滚齿加工技术
1.1提高滚齿生产率的途径。
（1）高速滚齿。我国已开始设计和制造高速滚齿机，同时生产出铝高速钢（MO5Al）滚刀。滚齿速度由一般v=30m/min提高到v=100m/min以上，轴向进给量 f=1.38mm/r～2.6mm/r，使生产率提高25%。国外用高速钢滚刀滚齿速度已提高到100 m/min～150 m/min；硬质合金滚刀已试验到400 m/min以上。总之，高速滚齿具有一定的发展前途。采用多头滚刀可明显提高生产率，但加工精度较低，齿面粗糙，因而多用于粗加工中。当齿轮加工精度要求较高时，可采用大直径滚刀，使参加展成运动的刀齿数增加，加工齿面粗糙度较细。
1.2改进滚齿加工方法
（1）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。（2）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。（3）采用轴向窜刀和对角滚齿 滚刀参与切削的刀齿负荷不等，磨损不均，当负荷最重的刀齿磨损到一定程度时，应将滚刀沿其轴向移动一段距离（即轴向窜刀）后继续切削，以提高刀具的使用寿命。对角滚齿是滚刀在沿齿坯轴向进给的同时，还沿滚刀刀杆轴向连续移动，两种运动的合成，使齿面形成对角线刀痕，不仅降低了齿面粗糙度，而且使刀齿磨损均匀，提高了刀具的使用寿命和耐用度。
2插齿的加工工艺
2.1插齿的加工质量
插齿的齿形精度比滚齿高滚齿时，形成齿形包络线的切线数量只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关，它不能通过改变加工条件而增减，但插齿时，形成齿形包络线的切线数量由圆周进给量的大小决定，并可以选择。此外，制造齿轮滚刀时是近似造型的蜗杆来替代渐开线基本蜗杆，这就有造形误差。而插齿刀的齿形比较简单，可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形。所以插齿可以得到较高的齿形精度。就加工精度来说，对运动精度要求不高的齿轮，可直接用插齿来进行齿形精加工，而对于运动精度要求较高的齿轮和剃前齿轮（剃齿不能提高运动精度），则用滚齿较为有利。
2.2提高插齿生产率的途径
首先，提高圆周进给量可减少机动时间，但圆周进给量和空行程时的让刀量成正比，因此，必须解决好刀具的让刀问题。其次，挖掘机床潜力增加往复行程次数，采用高速插齿。有的插齿机每分钟往复行程次数可达1200～1500次/min，最高的可达到2500次/min。比常用的提高了3～4倍，使切削速度大大提高，同时也能减少插齿所需的机动时间。
最后，改进刀具参数，提高插齿刀的耐用度，充分发挥插齿刀的切削性能。如采用W18Cr4V插齿刀，切削速度可达到60m/min；加大前角至15°，后角至9°，可提高耐用度3倍，在前刀面磨出1～1.5 mm宽的平台，也可提高耐用度30%左右。
3.剃前齿轮的加工工艺
首先，剃前齿轮材料。要求材料密度均匀，无局部缺陷，韧性不得过大，以免出现滑刀和啃切现象，影响表面粗糙度。剃前齿轮硬度在22 ～32HRC范围内较合适。其次，剃前齿轮精度由于剃齿是“自由啮合”，无强制的分齿运动，故分齿均匀性无法控制。由于剃前齿圈有径向误差，在开始剃齿时，剃齿刀只能与工件上距旋转中心较远的齿廓做无侧隙啮合的剃削，而与其它齿则变成有齿侧间隙，但此时无剃削作用。连续径向进给，其它齿逐渐与刀齿作无侧隙啮合。结果齿圈原有的径向跳动减少了，但齿廓的位置沿切向发生了新的变化，公法线长度变动量增加。故剃齿加工不能修正公法线长度变动量。虽对齿圈径向跳动有较强的修正能力，但为了避免由于径向跳动过大而在剃削过程中导致公法线长度的进一步变动，从而要求剃前齿轮的径向误差不能过大。
4.珩齿加工工艺
淬火后的齿轮轮齿表面有氧化皮，影响齿面粗糙度，热处理的变形也影响齿轮的精度。由于工件已淬硬，除可用磨削加工外，但也可以采用珩齿进行精加工。珩齿原理与剃齿相似，珩轮与工件类似于一对螺旋齿轮呈无侧隙啮合，利用啮合处的相对滑动，并在齿面间施加一定的压力来进行珩齿。珩齿时的运动和剃齿相同。即珩轮带动工件高速正、反向转动，工件沿轴向往复运动及工件径向进给运动。与剃齿不同的是开车后一次径向进给到预定位置，故开始时齿面压力较大，随后逐渐减小，直到压力消失时珩齿便结束。珩轮由磨料（通常80＃～180＃粒度的电刚玉）和环氧树脂等原料混合后在铁芯浇铸而成。珩齿是齿轮热处理后的一种精加工方法。
5.磨齿加工工艺
5.1提高磨齿精度的措施
（1）合理选择砂轮。砂轮材料选用白刚玉（WA），硬度以软、中软为宜。粒度则根据所用砂轮外形和表面粗糙度要求而定，一般在46＃～80＃的范围内选取。对蜗杆型砂轮，粒度应选得细一些。因为其展成速度较快，为保证齿面较低的粗糙度，粒度不宜较粗。此外，为保证磨齿精度，砂轮必须经过精确平衡。
（2）提高机床精度
主要是提高工件主轴的回转精度，如采用高精度轴承，提高分度盘的齿距精度，并减少其安装误差等。
（3）采用合理的工艺措施
主要有：按工艺规程进行操作；齿轮进行反复的定性处理和回火处理，以消除因残余应力和机械加工而产生的内应力；提高工艺基准的精度，减少孔和轴的配合间隙对工件的偏心影响；隔离振动源，防止外来干扰；磨齿时室温保持稳定，每磨一批齿轮，其温差不大于1°C；精细修整砂轮，所用的金刚石必须锋利，等等。
5.2提高磨齿效率的措施
磨齿效率的提高主要是减少走刀次数，缩短行程长度及提高磨削用量等。常用措施如下：
（1）磨齿余量要均匀，以便有效地减少走刀次数；（2）缩短展成长度，以便缩短磨齿时间。粗加工时可用无展成磨削；（3）采用大气孔砂轮，以增大磨削用量。
结束语：机械制造行业也进入了快速发展阶段。在机械生产制造的过程中，机械齿轮承担着重要的工作职能。只有对机械齿轮进行精准加工，才能保证机械的连续运转，提升机械装置的工作效率。就目前来看，我国机械制造行业中的齿轮加工还存在一些问题，为了促进机械制造行业的可持续发展，应用科学的机械齿轮加工工艺势在必行。
参考文献：
[1]李东.探究机械齿轮加工工艺[J].科学与信息化,2019,(21):122,125.