前言 隨著科學技術的......



前言
隨著科學技術的不斷進步，高精度齒輪市場需求量越來越大。剃齒加工是美國耐森納爾波洛奇公司在1926年率先發展起來，五十年代后期開

始逐漸推廣到各個部門，在目前全球的齒輪生產中，是最主要的齒輪精加工手段。由于當代工業的發展對齒輪噪音提出了嚴格的要求，大量生

產的齒輪也要進一步提高精度。剃齒可作為齒形加工的最后工序能修正齒圈徑向跳動誤差、齒距誤差、齒形誤差和齒向誤差等，故經過剃齒齒

輪的工作平穩性精度和接觸精度會有較大提高，同時可獲得較精細表面。據報道，美國高速傳動齒輪有90%經剃齒加工。通過剃齒，一般可提

高齒輪精度1-3級，因此對剃齒寄予了很大厚望。
一、剃齒加工原理及方式
1、剃齒加工原理
剃齒刀是經過淬火磨削的齒輪形刀具，沿齒高方向有鋸齒刀槽。剃齒加工就是利用剃齒刀與齒輪工件的嚙合傳動，從齒輪工件的齒面切削去微

小的加工余量，進行剃削。齒輪工件與剃齒刀嚙合旋轉時，齒輪軸與刀具軸并不平行，而是互相交錯；齒輪工件和剃齒刀之間只有齒面嚙合，

兩者的軸之間沒有機械的聯系，互相之間自由旋轉。這也是剃齒與其它齒輪精加工方法、切齒法的顯著區別所在。
剃齒過程中，兩軸互相交錯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，刀具和齒輪齒面在齒高方向和軸向產生相對滑移

，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成刀具齒面，用齒輪磨床進行齒形磨削，沒有齒面后角，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的齒面，也不會過度切入，可以用0.02～0.05毫米的加工余

量進行齒面精加工。剃齒刀齒側面的切削刃槽通常是平行于刀具端面或垂直于刀具齒向，使兩側切削刃分別具有正、負前腳或零前角，剃齒刀

切削工件時，它的齒側面和工件的加工表面相切，所以剃齒時的后角等于0°，這將產生擠壓現象，因此剃齒是一個在滑移運動中產生切削與

擠壓的加工過程。
2、剃齒加工方式
按剃削齒輪的移動方向或按嚙合點移動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、對角線剃齒及徑向剃齒法。軸向剃

齒是通過刀具或齒輪沿齒輪軸向移動來達到剃齒刀與齒輪嚙合點的移動，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，所

能加工到的齒寬限于刀具的齒寬覆蓋范圍內，但移動量僅為普通剃齒的幾分之一，所以加工時間顯著縮短；對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，剃削得齒寬可以寬于刀具的齒寬，刀具或齒輪的移動量介于兩者之間；徑向剃齒法在剃削過程中，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，有強制性的齒向修正能力，且特別適合于加工多聯齒輪
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等優點。
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，剃齒法可以分為過盈嚙合剃齒和制動剃齒兩種。過盈嚙合剃齒是：使刀具和齒

輪無側隙嚙合，再通過縮短中心距對齒面加以必需的切削壓力；制動剃齒是：制動被動的刀具或齒輪的軸，將必需的壓力加于嚙合齒面，這種

加工方法通常用于只需加工一側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。
二、剃齒中凹問題及原因
剃齒時，剃齒刀與工件是一對無側隙的螺旋齒輪嚙合。盤形剃齒刀可以看成是一個圓柱齒輪，切削時經過加工的工件（剃前齒輪）裝夾在心軸

上，頂在機床工作臺上的兩頂尖之間，可以自由轉動。在螺旋齒輪嚙合中，兩齒輪的齒面接觸在理論上是點接觸，隨著齒輪旋轉接觸點傾斜于

齒面移動，在齒高方向不斷移動的同時，在齒寬方向也不斷地移動。因此，在重合度大于1的情況下，兩對齒輪同時嚙合時，兩個接觸點在相

鄰兩齒的齒高方向和齒寬方向都處于不同位置（這種現象是鼓形齒剃齒固有誤差產生的唯一原因）。同時，在剃齒刀和齒輪工件嚙合時，刀具

的切削刃形成齒面鋸齒刃槽，其邊緣棱角咬入齒輪齒面，齒面接觸并不是點接觸，嚙合實際狀態已經發生變化。

剃齒時齒形接觸點的位置數量變化規律
齒輪制造精度對噪聲的影響主要有基節誤差、齒形誤差、齒圈跳動、接觸精度和齒面粗糙度等五大因素構成。齒形誤差與剃齒加工中產生的誤

差密不可分，而剃齒加工中的重要不容忽視的問題是齒形中凹。
1、中凹現象機理
剃齒刀和被剃齒輪的重疊系數一般不是整數,造成同時接觸的齒面數是變化的。當齒面由偶數齒接觸過渡到單齒接觸時其兩側齒廓上接觸點的

數量也在變化（見上圖）。當齒頂或齒根進入嚙合時, 有兩對齒同時接觸。當齒的齒腹進入嚙合時，只有一對齒接觸。由于徑向進刀的總壓力

大致一定，反映在單齒接觸區中的每個接觸點上的齒面壓力顯然要比兩齒接觸區所承受的壓力大得多，根部處于雙齒嚙合區，金屬的切除少。

節圓附近處于單齒嚙合區，金屬的切除較大。這就造成了剃齒齒廓中凹現象的發生。
2、引起齒形中凹的原因
標準齒形剃刀剃齒后齒形中凹有多方面的因素,新剃刀剃齒齒形中凹大,經過多次重磨后的剃刀剃齒齒形中凹小,有時甚至不凹;被剃齒輪齒數越

少,模數越大,齒形中凹越嚴重;剃齒刀與齒輪軸交角越大,剃后齒形曲線越差。滾齒齒形超差、滾齒徑跳、超差、剃齒刀的有關設計參數的選取

、剃齒刀與被剃齒輪的滑動比、剃齒切削要素的選取及剃齒時切削行程和光整行程次數的比等都對剃齒中凹有不同程度的影響。其中,滾齒齒

形超差和剃齒刀變位系數即端面嚙合角的選取是剃齒中凹的主要影響因素。除此之外，因預加工滾齒中凹引起的剃齒時剃齒刀切削刃受力不一

致而導致剃齒刀磨損程度不同,也會使齒部中間部位多切去一些,從而產生不同程度的中凹。
中凹現象的存在意味著齒輪齒形不能加工成正確的漸開線，而且在剃齒中被動的齒輪或刀具旋轉速度不穩定，意味著產生旋轉波動從而形成噪
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音。從剃齒本身看，從其開始發展到至今，中凹現象一直是產生剃齒故障的原因。