一、前言

      現代工業的發展（zhǎn）, 對齒輪（lún）加工精度提出了愈來愈高的要求。為使我國齒輪加工達到世界先（xiān）進水平, 必須首先提高加工機（jī）床的精（jīng）度。滾齒加工由於具有高的生產效率, 是齒（chǐ）輪加工中 最（zuì）常用的方法之一, 因此對滾齒機精（jīng）度檢驗實施國際標準勢在必（bì）行。在過去的滾齒（chǐ）機精度驗收標（biāo）準(JB 2 4 9 3-78 ) 中由於沒有對（duì）齒向精度提出要求, 所（suǒ）以無論是在滾齒機的（de）設計製造, 還（hái）是滾齒機試驗研究中一直都忽視了對這一指標的控製。近年來通過對國內部分滾齒機進行的摸底試驗（yàn）發現, 普通和精密滾齒機的齒向加工猜（cāi）度一般僅能達到8 級左右（yòu）(精（jīng）度等級均指現行標準JB 17 9 -81, 以（yǐ）下同).很（hěn）難達到（dào）（ISO -5 79 )國際標準的7 級精度要求。

      在國外, 普（pǔ）通滾齒機產品（pǐn）以英國H·S係列及西（xī）德（dé）席士公司產品的齒向精度最高,可達7 級以上（shàng）, 其它多數國家及公司的同類產品（pǐn）其齒向精度都（dōu）不（bú）高於這一水平。在滾齒機的各項（xiàng）精度指標（biāo）中, 齒向精度比其它加工精度要低（dī）1 ~2 級, 對精密滾齒機1 SO 尚（shàng）未製訂精度標準, 但以下（xià）各國的（de）某（mǒu）些標準可供參考, 如英國的B ·S1 4 98 : 62 標準的B 級,其齒向精度檢驗公差大致為7 級; 而英國B· S1 4 9 8 的人級（jí）, 其公（gōng）差值約在5 ~6 級之間, 西德席士公司透平滾齒（chǐ）機的齒向精度檢驗公差級在（zài）5~4 之間, 蘇聯廠O C T 65 9 -76標準C級的齒向檢驗公差級偏4 級, 這些則相當高精度（dù）( 透平) 滾齒機的齒向精度標準。事實上, 英（yīng）國M H 係列達平（píng）滾齒機齒向加工精度實（shí）際出（chū）廠一般為5 ~4 級, 西德席士公司R F 係列透（tòu）平滾（gǔn）齒機實際出廠的齒向加工精（jīng）度可達4 級。

      總之, 國外滾齒機已注（zhù）意提高齒向加工精度的問題, 而我國在這方麵才剛開始起步, 因此對滾齒機加工齒輪齒向誤差進行（háng）深入仔細的分析研究乃當務之急。這無論（lùn）對（duì）提高我國齒（chǐ）輪加工精度, 還是改進滾齒機加工性能都具有非常重要的實際價值。

二、齒向誤差及影響因素

      1齒向誤差的概念

      所謂齒問誤差就是（shì）齒搶實際齒向（xiàng）線和理論齒向線之間的（de）偏差。誤（wù）差大小在輪齒（chǐ）總有（yǒu）齒（chǐ）寬範圍內垂直於軸線的平麵上評（píng）定(圖1 ),齒向誤差( △Fβ) 由兩部分組成, 一部分是在節圓柱上齒向線的線性偏差( △Fβ1)另一部分是（shì）同一圓（yuán）柱上的縱向形狀誤差(△F戶: ) 一微觀波度。

      即（jí）: △Fβ=△E β1 + △Fβ2

      齒輪的齒向誤差大小直（zhí）接影響齒輪承載的均勻性（xìng）, 同時也是噪（zào）聲的（de）來源之一。

      2 . 滾（gǔn）斜齒時齒向線的形成原（yuán）理

      ( 滾刀在圖中工件（jiàn）的前麵, 未（wèi）畫出)。圖中a c 是直齒輪齒向線, a 。‘是斜齒輪齒向線。滾刀（dāo）在位置I時, 切削點正好是a 點, 當滾刀下降△s 距離（lí）後( 到達位置互) , 對於直齒輪, 切削點在b 點, 而對（duì）於斜齒輪, 切削點則應（yīng）在b, 點。

      因此, 要求在滾刀直線下降△s 的過程中, 工件的轉速應比滾切直齒輪時快一些, 以便把要（yào）切削的b’ 點轉到圖中的b點位置上, 可見滾切斜齒輪時螺旋角p 是靠一（yī）個附加運動B , 形成的。

      由滾齒機傳動原理圖(圖3 ) 可知, 附加運（yùn）動的首末端件（jiàn）是（shì）走刀絲杠和工作台, 傳（chuán）動（dòng）鏈路線為12 -13 -u , -14 -15 -合成機（jī）構-6-7 –u-8 -9 -工作台, 這就是滾齒機（jī）傳動鏈中的差動鏈部分。

     差動鏈首末端（duān）件的運動聯係( 內聯係) 如下:

     如果這個（gè）關係不能準確保證, 就會導致形成的繃旋角偏離理論值, 從而造成齒向誤（wù）差。

      3.影響齒向誤差的因素

      ( 1) 機床幾（jǐ）何精度（dù）

      理論及實踐表明, 滾齒機自身的幾何精度對滾齒加工精度有著（zhe）直接的影響, 就齒向誤差而言, 影響最大的（de）則是滾齒機工件心軸與大立柱導軌在X·Y 方向的平行度(圖4 )

      圖5 給出當工件心軸相（xiàng）對於大立（lì）柱導軌沿Y 負方向在（zài）齒寬b 上傾斜一個距離△時的情況, 此時, 齒坯在實際切削中處於（yú）虛線所（suǒ）示（shì）的位置, 而差動鏈仍（réng）按理論螺旋角日。: 

      附加轉動, 因此齒輪實際螺旋角就比βt1:大。

Βo=βt=θ

       從而1: 1.

      也形成齒向（xiàng）誤差: △Fβ=△

      如果工件心軸相（xiàng）對（duì）於大立柱導軌向X 正（zhèng）向傾斜, 那麽滾刀在切削（xuē）過程中, 吃刀深度愈來愈大, 造成輪齒上端厚、下端薄( 圖6a )。輪齒厚度的變化反映到齒向線上如圖6 b所示。這時, 圖中右齒向（xiàng）線角度（dù）βo 2 偏小, 左齒向線角度βe1偏大（dà）。從而形成（chéng）齒（chǐ）向（xiàng）誤差。定量地計算如下( 圖7 )。

      若在（zài）齒（chǐ）輪寬度b 上工件心軸傾（qīng）斜(X 正向) △, 齒向（xiàng）誤差為（wéi）:

F B=△t gαr

      其中α1—分圓壓力（lì）角

      ( 2 ) 齒坯安裝精度

      如同機床幾何（hé）精度對齒向誤差的（de）影響一樣, 齒坯的安（ān）襲倩度一齒坯X·Y 方向傾斜也直接影響滾齒齒向誤差(圖5 、6 、7 )。

       ( 3 ) 機（jī）床熱變（biàn）形

      機床在切削過程中, 由於傳（chuán）動元件的摩攘和切削帶來的切削熱等使機床溫度升高,而且由於機床各部位溫升不一致（zhì）, 因而各部位的熱變形就不相同, 從而破壞了機床在靜態下的兒何精度。如( l )、 ( 2 ) 所述,如果熱（rè）變形使工件心軸相對於大立往導軌在X·Y方向發生傾斜, 那麽它將直接影響齒向誤差。從實際切齒試驗（yàn）中也證實了這一結論的正確性。

      ( 4 ) 差動鏈（liàn）精度

      由滾齒原理可知, 斜齒掄（lún）齒（chǐ）向線(螺旋線) 的形成是靠差動鏈來保證（zhèng）的, 如（rú）果差動鏈精度（dù）不高, 必然（rán）會影響齒向精度。

      通過分析不難發現影響差動鏈精度的有如（rú）下環節:工)垂直絲杆, 互) 走刀蝸輪付, 1 ) 差動掛輪, 萬) 合成機（jī）構, 若以上四個環（huán）節（jiē）的運（yùn）動誤差疊加起（qǐ）來使得在（zài）滾刀下降過程（chéng）中工作台多( 或（huò）少（shǎo）) 附加轉動, 差（chà）動鏈（liàn）累積誤差（chà）會（huì）造成（chéng）螺旋線的偏斜, 運動周期誤差就會造成齒向線的波峰波（bō）穀(·圖8 )

      圖中, 理論上當滾刀下降s 從a 點（diǎn）到達。點時, 被切削點應是b , 但由（yóu）於差（chà）動鏈的運動累積誤差, 在工作台附加轉過△T 弧長（zhǎng）時, 滾刀實際下降的距離是（shì）s , 而非5 . 即以工作台為基準, 差動鏈存在△s 大小（xiǎo）的累積誤差. 從而使得實際螺旋角p。比理論螺旋角p. 大, 造成齒向誤差△F日。

      ( 5 ) 刀架工作台Y 方（fāng）向振動（dòng）

      在切削過程中, 刀架和工（gōng）作台的振動將直接影響齒輪精度, 就齒向誤差而（ér）言, 則主要取決於（yú）刀架和工作台Y 方向振動。如果由於（yú）機（jī）床傳動元件存在製造和安裝誤差或切削力（lì）變化的激勵, 都將使刀架和（hé）工作台發生振動了,  Y 向振動直接造成齒向曲線的波峰、波（bō）穀（gǔ）。即造成輪齒寬度方向不平度（dù）(微觀),從而形成齒向誤差。

     ( 6 ) 工件材料

      如果工件材料組織不均勻或存在某種缺陷, 將使齒向誤差發（fā）生變化, 圖9 a) 是材料組織比較均勻, 細密的情（qíng）形, b ) 是材料組織較為琉鬆的情（qíng）形。顯然（rán）同樣的（de）加工條（tiáo）件, 如果工件材料不一樣, 齒向誤差（chà）也不會相同。因此, 在評價機床的齒向加工精度時,為了避免帶入由於工件材料（liào）組織缺陷引起的齒向誤差曲線（xiàn）許多(高頻) 尖峰的影響, 應該使用材料組（zǔ）織情況良好的工件。同時, 在（zài）檢測（cè）時應選用較低的上限（xiàn）截止頻率。達到真實、客（kè）觀（guān）地評價機床加工精度（dù）的目的, ( 目前齒向精度考核標準未規定檢測儀器—SP60 的上限截止頻率)

三、結論（lùn）

      根據對影響齒向誤差各因素的分析和叨齒（chǐ）試驗, 得到以下結論:

      1 . 以前由於要求（qiú）檢查（chá）滾齒機走刀絲杠的均勻性, 而把絲杠製造成負螺距累積, 這對於齒（chǐ）向精度是不利的, 為貫徹（chè）15 0 一（yī）57 9 標準。建議將絲杠做（zuò）為零累積或正累積, 以補償其（qí）它因素（sù）對齒向精度的（de）影（yǐng）響。

      2 . 差動鏈精度直接（jiē）決定了齒向精度的高低, 而差動鏈中的末端件（jiàn）—走刀絲杠又是最關（guān）鍵的環節, 從（cóng）齒向誤差曲線（xiàn）得知, 絲杠的螺距（jù）相鄰誤差( 周期誤差（chà）) 是（shì）齒向曲線波度大（dà）小的主要部（bù）份, 應設法提高絲杠的運動精（jīng）度, 另外走刀蝸杆由於和絲杠有著緊密的聯係, 也是一個影響齒向曲（qǔ）線波（bō）度的重要環節。

      3 . 由於滾齒機結構方麵的（de）原因（yīn）, 熱變形後工（gōng）件心軸相（xiàng）對於（yú）大立柱導軌（guǐ）向Y 負方向傾斜, 走刀絲（sī）杠向（xiàng）Z 正方向伸長。前者使（shǐ）左旋螺旋角減（jiǎn）小, 後者使左旋螺（luó）旋角增大; 但兩（liǎng）者都（dōu）使右旋螺（luó）旋角增大。因此, 建議在滾齒機總裝檢查幾何精度時, 工件心軸對大立柱（zhù）導軌的平行度規定為單向公差。不允許心軸向Y 負方向傾（qīng）斜, 以補償熱變形對精度的影響。對於絲杠Y 方向伸長使螺旋角偏大的影響, 可（kě）通過增大絲杠螺距來補償。

       4.試驗發現, 滾（gǔn）刀箱滑動軸承和推力球軸承的（de）間隙將引起（qǐ）齒向（xiàng）曲線的（de）崎變。如果間晾過（guò）大, 在切削（xuē）過程中, 滾刀將發生移（yí）位(.俗（sú）稱（chēng）: “掉刀”  )現象, 造成（chéng）齒寬方向（xiàng）出現凹凸麵。同時也將直接影響切齒粗糙度（dù）,因此（cǐ）在裝滾刀箱時, 必須嚴格控製滑（huá）動軸承間隙（xì）和推力球軸承的預（yù）緊程度。

       5 . 分度蝸輪付齧合間隙的大小（xiǎo）要影響齒向（xiàng）精度。滾齒屬斷（duàn）續切削, 而（ér）且因工件螺旋角的旋向和大小的不同, 切削力距要發生（shēng）變化, 引起工作（zuò）台產生扭振, 齒寬方（fāng）向出現波度, 同時也使切齒表麵粗糙度變壞。這種現象在用（yòng）右旋滾刀切左旋齒輪時特別嚴重。我們這次對滾齒機加工齒輪齒向誤差的（de）研究, 著重於減小齒向誤差曲線的線性偏差, 使普通滾齒（chǐ）機齒向（xiàng）加工精度達（dá）到了6 . 5級, 少數（shù）達到了6 級。但是對齒向誤差（chà）曲線的波度部分還未存細深入地分析, 這（zhè）對於精密滾齒機（jī）和高精度滾齒機是不容忽（hū）視的一大問題, 也是進一步提高齒向加工精度的難關。