在齒輪加工中，剃齒是一種廣泛采用的齒輪精加工方法，特別在轎車及輕卡變速器齒輪加工中，80%以上的齒輪精加工均采用剃齒加工。這不僅因?yàn)樘挲X具有較高的加工效率和較低的加工成本、可大幅度提高齒輪精度和表面粗糙度，而且剃齒能實(shí)現(xiàn)多種齒形的修形以及熱處理變形補(bǔ)償措施，從而降低齒輪傳動(dòng)噪聲，提高齒輪承載能力和安全系數(shù)，延長(zhǎng)齒輪工作壽命。

　　一、剃齒加工

　　1) 剃齒加工的特點(diǎn)

　　a) 剃齒加工可獲得較高的齒面質(zhì)量。齒面粗糙度是影響齒輪傳動(dòng)噪聲的重要因素之一，尤其是齒面上精加工刀痕的走向?qū)X輪傳動(dòng)噪聲影響顯著。與磨齒及插齒等加工方法相比，剃齒加工的齒面質(zhì)量較高，剃齒加工的齒輪副無周期性變化的傳動(dòng)誤差，傳動(dòng)中不產(chǎn)生激振頻率，傳動(dòng)噪聲較為柔和，甚至優(yōu)于同等精度的磨齒齒輪，不同加工方法的加工誤差見圖1。

　　圖1不同加工方法的加工誤差

　　b) 剃齒可消除65%～80%的剃前齒輪誤差。

　　c) 剃齒加工可方便地完成任何鼓形齒或錐形齒的加工要求，而磨齒一般只能完成齒形鼓形的修形。

　　d) 剃齒加工生產(chǎn)效率極高。如加工一件模數(shù)2.5mm、直徑90mm、齒寬20mm、右旋30°的斜齒輪，使用不同的剃齒方法其加工時(shí)間分別為15～30秒。

　　2) 剃齒參數(shù)的選擇

　　a) 軸交角。軸交角為剃齒刀軸線與被加工齒輪軸線的交叉角。軸交角為0°時(shí)(即剃齒刀軸線與被加工齒輪軸線平行)無切削作用。在剃齒過程中，兩交叉軸線使齒輪表面與剃齒刀表面產(chǎn)生從齒頂?shù)烬X根的相對(duì)斜向滑動(dòng)，這不僅可對(duì)平行軸齒輪傳動(dòng)不均勻的漸開線運(yùn)動(dòng)予以補(bǔ)償，而且為剃削加工提供了必要的剪切運(yùn)動(dòng)。在一般情況下，軸交角應(yīng)為10°～15°。增大軸交角可提高剃削作用，但同時(shí)會(huì)使嚙合接觸區(qū)寬度減小，導(dǎo)向作用下降。如軸交角過大，會(huì)影響剃齒質(zhì)量。

　　b) 切削速度和進(jìn)給量。切削速度是指剃齒刀與齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度，但人們習(xí)慣將剃削加工中剃齒刀節(jié)圓上的圓周速度稱為切削速度。切削速度和進(jìn)給量很難用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樽罱?jīng)濟(jì)合理的切削速度和進(jìn)給量不但取決于被剃齒輪材料的可切削性，而且與工件的材料和硬度、切削液、剃齒刀的圓周速度、軸交角、齒輪參數(shù)、軸向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)、漸開線方向上的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)、嚙合點(diǎn)位置等密切相關(guān)。此外，不同的剃齒方法對(duì)切削速度和進(jìn)給量也有不同要求。因此，剃齒的最佳切削速度和進(jìn)給量通常需要通過加工實(shí)踐來確定。

　　c) 留剃量。留剃量的大小是決定剃削成敗的關(guān)鍵。應(yīng)保證有足夠的剃削余量以消除齒輪剃前加工誤差。但如留剃量過大，則會(huì)延長(zhǎng)剃齒時(shí)間，加大剃齒刀磨損，降低剃齒精度。在保證剃前齒輪精度的前提下，推薦留剃量和齒根沉割量見表1。

　　表1 推薦留剃量和齒根沉割量

　　3) 剃齒加工對(duì)剃前齒坯及工裝、刀具安裝精度的要求

　　a) 為保證剃齒的精度和穩(wěn)定性，齒坯必須有良好的定位表面，齒坯兩端面應(yīng)保持平行并與內(nèi)孔垂直，以保證其重復(fù)定位精度能滿足剃齒加工和檢測(cè)的定位精度要求，不會(huì)造成工件偏心或傾斜。推薦的剃前齒坯定位表面精度要求見表2;

　　表2 推薦的剃前齒坯定位表面精度要求(mm)

　　b) 剃前輪齒必須有足夠的齒深，以避免剃齒時(shí)剃齒刀齒頂與齒輪齒根圓角相碰;

　　c) 應(yīng)采用帶凸角的滾刀或插齒刀加工剃前齒坯，以便在靠近輪齒基圓部位切出很小的沉割，保證剃后齒廓與不需要剃削的齒根圓角之間銜接良好，減少剃齒刀齒頂磨損。圖2，左邊是剃前齒坯加工示意圖，右邊是剃前加工與剃齒加工的合成示意圖;

　　圖2不同加工方法的加工誤差

　　d) 剃齒芯軸或夾具的定位表面公差一般要求≤0.005mm、頭架和尾座頂尖的圓度或跳動(dòng)量≤0.005mm。同時(shí)也要保證剃前齒輪定位表面的清潔度;

　　e) 安裝剃齒刀前必須保證剃齒刀內(nèi)孔、主軸和墊圈的清潔。主軸定位軸徑的徑向跳動(dòng)量一般要求≤0.005mm、端面跳動(dòng)量≤0.0025mm。

　　4) 數(shù)控剃齒機(jī)的特點(diǎn)

　　目前國(guó)內(nèi)大型齒輪加工企業(yè)中，已開始廣泛使用數(shù)控剃齒機(jī)。數(shù)控剃齒機(jī)具有以下特點(diǎn)：

　　a) 可滿足齒輪加工越來越高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，穩(wěn)定性和可靠性好，可加工6級(jí)、7級(jí)或更高精度的齒輪，工序過程能力指數(shù)CPK≥1.33;

　　b) 選擇加工參數(shù)的范圍大，可獲得最佳切削參數(shù)，從而提高加工效率及加工質(zhì)量;

　　c) 機(jī)床調(diào)整極為方便，更換一種工件所需調(diào)整時(shí)間僅為幾分鐘。用于生產(chǎn)線時(shí)可將被加工齒輪庫(kù)存量壓縮到最小;

　　d) 利用多軸聯(lián)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)剃齒所需的各種特殊運(yùn)動(dòng)。

　　二、剃齒刀的修磨

　　被剃齒輪的精度和廓形在很大程度上取決于剃齒刀的精度和廓形，而剃齒刀的精度和刀齒廓形又是通過剃齒刀的修磨獲得的，因此，剃齒刀的修磨及剃齒刀磨床的性能對(duì)于保證剃齒質(zhì)量十分重要。

　　1) 剃齒刀修磨的要求

　　雖然應(yīng)用數(shù)控剃齒機(jī)可以解決齒輪的各種齒向修形問題，但國(guó)內(nèi)大多數(shù)中小齒輪生產(chǎn)廠在近期內(nèi)還不可能全面采用數(shù)控剃齒機(jī)。此外，由于采用徑向剃齒法可方便、經(jīng)濟(jì)地完成大多數(shù)齒輪的齒向修形，故剃齒刀的修磨對(duì)于實(shí)現(xiàn)齒輪廓形修整仍然具有重要意義。

　　a) 應(yīng)考慮齒輪修形問題，齒形、齒向鼓形量過小起不到修緣作用，鼓形量過大則會(huì)降低齒輪嚙合強(qiáng)度及抵抗載荷變化的能力，增大傳動(dòng)誤差和噪聲。因此應(yīng)嚴(yán)格控制齒向修形量;

　　b) 對(duì)于徑向剃齒，除要求剃齒刀齒面小槽螺旋排列及齒向中凹外，還應(yīng)保證剃齒刀各軸截面內(nèi)齒形的一致性，以保證被剃齒輪齒形在各截面內(nèi)的一致性;

　　c) 應(yīng)考慮齒輪在熱處理中的變形規(guī)律，并在剃齒刀上采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施，以消除熱處理變形的影響;

　　d) 當(dāng)采用的剃齒機(jī)或剃齒工藝不同時(shí)，即使使用同一次刃磨的同一把剃齒刀，剃出的齒形也不一定完全相同。因此需要在具體的加工條件下通過試剃對(duì)剃齒刀的齒廓形狀進(jìn)行修正，以獲得理想齒形。

　　隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)齒輪加工技術(shù)不斷提出更高的要求，采用先進(jìn)的剃齒加工技術(shù)，是提高齒輪加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，解決齒輪降噪難題的有效捷徑。