針對(duì) 20°壓力角滾刀加工 25°壓力角齒形的問題，提出了一種特殊的加工工藝。介紹了這一加工工藝的流程，并給出了加工實(shí)例。采用這一加工工藝，可以避免訂制滾刀周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴等問題。

　　齒輪指輪緣上有齒，連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件，在機(jī)械傳動(dòng)及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用極其廣泛。現(xiàn)代齒輪技術(shù)模數(shù)已達(dá)到 0.004 ～ 100 mm，直徑為 1 mm ～ 150 m，最高圓周速度達(dá) 300 m /s。當(dāng)前，我國(guó)齒輪制造業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在自主創(chuàng)新能力不足、新品開發(fā)慢、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無序、企業(yè)管理薄弱、信息化程度低、從業(yè)人員綜合素質(zhì)有待提高等問題。筆者針對(duì) 20°壓力角滾刀加工 25°壓力角齒形的問題，提出一種特殊加工工藝。

　　一、齒輪加工工藝現(xiàn)狀

　　齒輪加工是利用機(jī)械方法獲得齒輪特定結(jié)構(gòu)和精度的加工工藝過程，齒輪齒部加工可以分為滾齒、插齒、剃齒、珩齒、磨齒、擠齒等。現(xiàn)階段，對(duì)于精度要求不高的低速齒輪，可以采用熱前滾齒或剃齒，熱后不再加工的加工工藝。對(duì)于精度要求高的齒輪，可以采用熱后珩齒和磨齒兩種方式。珩齒成本低，但齒形修正能力弱。磨齒成本高，精度也高，并且可以采用沿齒高方向的齒頂修緣工藝和沿齒長(zhǎng)方向的齒向修形工藝，能夠顯著降低齒輪嚙合噪聲，提高傳動(dòng)性能。

　　隨著機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段對(duì)齒輪精度的要求越來越高，尤其是風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車、冶金、煤炭、船舶等行業(yè)。對(duì)于精度要求高的齒輪，一般采用如下加工工藝：① 原材料鍛件;② 預(yù)處理，包括正火 + 回火或調(diào)質(zhì)處理;③ 半精加工，包括半精車、鉆孔或攻孔等;④ 滾齒;⑤ 熱處理，包括滲碳淬火、感應(yīng)淬火或氮化處 理等;⑥ 精加工，包括精車、磨加工等;⑦ 磨齒;⑧ 終檢。對(duì)于以上加工工藝而言，滾齒加工屬于齒部粗加工，齒面留有磨量，熱處理、精加工后再磨齒加工齒面，最終形成成品齒形。熱處理能夠提高齒面硬度，熱處理后齒面洛氏硬度(HRC)可以達(dá)到 60 以上，磨齒時(shí)很容易產(chǎn)生裂紋，因此磨齒時(shí)齒面磨削量一般在 0.01 mm 左右。如果磨削到齒根處，那么磨削量需要達(dá)到 0.03 mm 左右，同樣磨齒磨削到齒根很容易產(chǎn)生裂紋。對(duì)此，滾齒時(shí)所用滾刀均為留磨滾刀，滾齒會(huì)在齒根形成挖根，這樣磨齒時(shí)就不會(huì)磨到齒根。留磨滾刀齒形如圖 1 所示，滾齒挖根如圖 2 所示。

　　一般常用齒輪均為 20°壓力角齒形，所以一般的留磨滾刀也均為 20°壓力角留磨滾刀。如果突然要加工25°壓力角齒形，就不適用20°壓力角留磨滾刀，需要根據(jù)齒輪參數(shù)訂制 25°壓力角留磨滾刀，周期長(zhǎng)，并且非標(biāo)滾刀價(jià)格昂貴，由此延長(zhǎng)了加工周期，增加了制造成本。

　　二、新加工工藝

　　針對(duì) 25°壓力角齒形，提出采用以下加工工藝：

　　(1)鍛件，對(duì)原材料進(jìn)行鍛造處理，保證合理的鍛造比，滿足鍛造要求;

　　(2)預(yù)處理，對(duì)鍛件進(jìn)行正火 + 回火或調(diào)質(zhì)處理;

　　(3)半精加工，對(duì)預(yù)處理后的零件進(jìn)行半精車、無損探傷、劃線、鉆孔等加工;

　　(4)滾齒，采用 20°壓力角留磨滾刀或標(biāo)準(zhǔn)滾刀按滾齒加工工藝要求進(jìn)行滾齒加工，并根據(jù)齒輪參數(shù)留相應(yīng)齒面余量;

　　(5)磨齒，在數(shù)控磨齒機(jī)上按 20°壓力角齒形參數(shù)進(jìn)行磨齒機(jī)設(shè)置，留相應(yīng)齒面余量進(jìn)行磨齒加工，直至齒根圓到位，再按 25°壓力角齒形參數(shù)進(jìn)行磨齒機(jī)設(shè)置，留相應(yīng)齒面余量進(jìn)行磨齒加工，齒根處不會(huì)磨到，齒根挖根保留;

　　(6)熱處理，齒部可以采用滲碳淬火、感應(yīng)淬火或氮化處理等;

　　(7)精加工，包括精車、劃線、鉆孔、磨外圓、加工鍵槽等;

　　(8)磨齒，按成品圖紙要求進(jìn)行磨齒機(jī)設(shè)置，磨齒到成品，磨齒時(shí)不會(huì)磨到齒根，避免磨削裂紋的產(chǎn)生;

　　(9)探傷，對(duì)齒輪齒部進(jìn)行無損探傷檢測(cè);

　　(10)終檢，全面檢測(cè)或驗(yàn)證各部位尺寸、精度，并做好記錄。以上加工工藝不需要訂制滾刀，大大縮短了制造周期，降低了制造成本。

　　三、實(shí)例

　　直齒齒輪參數(shù)如下：模數(shù)為 12 mm，齒數(shù)為 20，壓力角為 25°，變位因數(shù)為 0. 155，跨齒數(shù)為 3，公法線長(zhǎng)度為 經(jīng)過計(jì)算，齒頂圓直徑為 267. 719mm，分度圓直徑為 240 mm，齒根圓直徑為 213. 719 mm，分度圓弦齒厚為 20. 179 mm，分度圓弦齒高為 14. 284 mm，齒頂圓厚度為 5. 512 mm，齒頂圓齒槽寬為 36. 367 mm。

　　若壓力角為 20°，則計(jì)算得公法線長(zhǎng)度為 93. 197 mm，齒頂圓厚度為 7. 628 mm，齒頂圓齒槽寬為 34. 252 mm。

　　通過計(jì)算可知，壓力角為 25°和 20°時(shí)，齒頂圓直徑、分度圓直徑、齒根圓直徑、分度圓弦齒厚均相等。壓力角為 20°時(shí)的齒頂圓厚度大于壓力角為 25°時(shí)的齒頂圓厚度，差值為 2. 116 mm。壓力角為 20°時(shí)的齒頂圓齒槽寬小于壓力角為 25°時(shí)的齒頂圓齒槽寬，差值為 2. 115 mm。壓力角為 25°時(shí)，越接近齒根圓齒厚越大，最大約為 2. 1 mm。壓力角為 25°和 20°時(shí)，公法線長(zhǎng)度相差 0. 312 mm，若熱處理前滾齒公法線留余量 1. 3 mm，則采用 20°壓力角留磨滾刀滾齒時(shí)，公法線長(zhǎng)度為 96. 9 mm。按 20°壓力角齒形參數(shù)進(jìn)行磨齒機(jī)設(shè)置，磨齒至公法線長(zhǎng)度為 95mm ± 0. 05 mm，齒根圓到位。然后按 25°壓力角齒形參數(shù)進(jìn)行磨齒機(jī)設(shè)置，磨齒至公法線長(zhǎng)度為94. 8 mm ± 0. 05 mm，公法線長(zhǎng)度留余量 1. 3 mm。滲碳淬火、精加工后，按成品圖紙要求磨齒至成品。

　　四、結(jié)束語

　　采用所介紹的加工工藝，由 20°壓力角留磨滾刀加工 25°壓力角齒形，只利用現(xiàn)有設(shè)備，不訂制專用非標(biāo)滾刀，加工工序簡(jiǎn)單，可以節(jié)省費(fèi)用和時(shí)間，縮短加工周期，降低制造成本。

　　參考文獻(xiàn)略.