简述人字齿轮的展成加工方法
——辰非尘
引言
近期，加工车间接到一个任务，要求在同一齿轮轴体上加工左右旋向不同的两齿轮，统称人字齿轮。人字齿轮，是一种圆柱齿轮，在某一部分齿宽上为右旋齿，而在另一部分齿宽上为左旋齿。人字齿轮的在英文中译为double-helical gear。人字齿轮具有承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等优点，在重型机械的传动系统中有广泛的应用。人字齿轮轴根据需要可将两侧分体制造，然后组合在一起；或虽将两侧做成一体，但在两侧有效齿面之间留下必要的越程槽；或者采用插齿加工方法，但也需要将两侧齿面断开。相对普通齿轮的加工来说，人字齿的加工工艺较为复杂、难度较高，常用的加工方法一般的使用指形齿轮铣刀来加工。在此，笔者简单介绍一下我车间所采用的展成加工法。
关键词：人字齿轮 加工 展成法 滚齿
一、人字齿轮的加工要点
人字齿轮左、右旋向螺旋线的交点可构成许多个平面，通常情况下将对称于齿轮端面的平面称为人字中心平面。受减速机结构的限制及为满足齿轮正常啮合传动的条件，人字齿轮轴在装配时必须摆好其位置，人字中心平面的位置误差必须控制在装配调整量所允许的范围之内。
二、工艺分析
由人字齿轮的装配要点可知加工人字齿轮的最大难度在于控制人字中心平面的位置，本文主要从使用展成法来探讨人字齿轮的滚切加工方法。
本文将以如图1所示的普通人字齿轮轴为例简单讲述人字齿轮的加工方法。
该人字齿轮轴的啮合特性如下表所示：
1 法向模数 mn=10 6 螺旋角 β= 25°50' 31"
2 齿数 Z=27 7 螺旋方向
3 压力角 a= 20° 8 精度等级 GB 10095-88 4 齿顶高系数 ha*=1 9 公法线长度 Wk=21.03.0425.108
5 变位系数 x 10 公法线跨齿数 4
滚齿前先用车床将工件加工成如图2所示齿轮轴图，因篇幅所限，车工部分加工方法就不一一列出，本文主要讲述齿轮加工。
一、齿轮加工方式有哪几种类型
齿轮是许多机械设备的核心传动部件，其加工质量的优劣对机械设备的稳定性和可靠性影响巨大，因此需要进行精细的齿轮加工处理。齿轮加工方式的类型主要有以下几种：
1、铣齿
采用盘形模数铣刀或指状铣刀，对齿轮齿间进行铣削，铣齿属于成形法加工，铣刀刀齿截面形状与齿轮齿间形状相对应，铣齿法要求的设备简单，刀具成本低，但同时生产效率和制成齿轮的精度也较低。
2、磨齿
磨齿可分为成形法磨齿和展成法磨齿两种，成形法磨齿主要用砂轮对齿轮齿间进行打磨，因砂轮不易修整，使用较少，一般用于单件小批量生产低精度的齿轮。展成法磨齿是一种齿形精加工方法，特别适用于淬硬齿轮，通常采用蜗杆砂轮、锥形砂轮或碟形砂轮磨削，特点是加工精度高，修正误差的能力强。
3、滚齿
滚齿属于展成法加工，通过模拟一对交错轴斜齿轮副啮合滚动的过程，将其中的一个齿轮的齿数减少到一个或几个，轮齿的螺旋倾角很大，就成了蜗杆。再将蜗杆开槽并铲背，就成了齿轮滚刀。当机床使滚刀和工件严格地按一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系作旋转运动时，滚刀就可在工件上连续不断地切出齿来。
4、插齿
插齿时，插齿刀与工件相当于一对圆柱齿轮的啮合。插齿刀的往复运动是插齿的主运动，而插齿刀与工件按一定比例关系所作的圆周运动是插齿的进给运动，主要用于加工内、外啮合的圆柱齿轮，但不能加工蜗轮。
5、剃齿
剃齿是是利用剃齿刀与被加工齿轮作自由啮合运动，借助于两者之间的相对滑移，从齿面上剃下很细的切屑，以提高齿面的精度。剃齿还可形成鼓形齿，改善齿面接触区位置，常用于未淬火圆柱齿轮的精加工，生产效率很高，是软齿面精加工常见的加工方法之一。
6、珩齿
珩齿是一种用于加工淬硬齿面的齿轮精加工方法，工作时珩磨轮与工件之间的相对运动关系与剃齿相同，但作为切削工具的珩磨轮是用金刚砂磨料加入环氧树脂等材料作结合剂浇铸或热压而成的塑料齿轮。
二、齿轮加工工艺过程介绍
齿轮加工工艺过程大致可分为以下几个阶段：
⼈字齿加⼯⼯艺研究
⼈字齿轮是⼀种圆柱齿轮，要求在同⼀齿轮轴上加⼯出左右旋向不同的两组齿形。相当于两个
斜齿轮合并⽽成，不仅相互抵消了齿轮的轴向受⼒，还具有承载能⼒⾼、传动平稳等优点，⼴
泛应⽤于重型机械的传动系统。相对于普通齿轮的加⼯来说，⼈字齿的加⼯⼯艺较为复杂、加
⼯难度较⼤，笔者在借鉴同⾏业先进制造技术的基础上，从滚齿⼑具、渗碳淬⽕⼯艺、磨齿和
⼯装设计等⽅⾯进⾏了总体分析，制订了最佳⼯艺⽅案。
⼀、⼈字齿加⼯难点
⼈字齿轮左、右旋向齿的交点可构成多个平⾯，通常将对称于齿轮两端的平⾯称为⼈字齿中⼼
平⾯。为满⾜齿轮正常啮合的传动条件，⼈字齿轮在装配时的位置误差必须控制在调整量所允
许的范围之内。
由此可知，⼈字齿轮的最⼤加⼯难度在于控制对中度误差，如果掌握不好，就会出现积累误
差，在齿形精加⼯阶段出现不能磨光的情况，滚齿时要同时兼顾上下两个齿的最⼩余量情况。
此外，重型机械传动的齿轮，在加⼯后不允许在齿根部位留有残余的凸台。因为⼤齿轮经渗碳
淬⽕后变形⼀般难于控制，容易在精加⼯后在齿根部位出现凸台，所以⼀定要采取措施，减⼩
和控制渗碳淬⽕齿轮的变形。
⼆、⼈字齿常⽤加⼯⽅法
为便于切削加⼯，⼈字齿轮根据需要在两侧有效齿⾯之间留下必要的越程槽，滚齿加⼯精度和
效率都⽐较⾼，⼑具通⽤性好。因此齿轮预加⼯尽可能采⽤滚齿，快速去除⼤部分齿形余量，
精加⼯则采⽤磨齿，以保证齿轮的综合精度。轮滚齿前加⼯状态如图1所⽰，普通⼈字齿如图2
所⽰。
1、齿形加⼯路线。
控制对中度误差的主要⽅法是先将⼀侧齿形加⼯完成后，通过钳⼯划线的⽅法将
齿顶螺旋线引⾄另⼀侧齿坯外圆，确定加⼯界线，尽量减少⼈字中⼼平⾯的位置偏
移误差。
加⼯路线为：滚切⼀侧齿轮→钳⼯划线→滚切另⼀侧齿轮。
滚齿分三步：
①按照图样、⼯艺要求，滚切左旋齿。
②按左旋齿槽线对应划出右旋齿的齿槽轮廓线（见图3），包括齿底对⼑线，沿轮廓
线轨迹打样冲眼。
③再次装夹，滚切右旋齿，共分四⼑。
第⼀⼑：对⼑齿底对⼑线，径向进⼑约0.3倍的全齿⾼，⽤游标卡尺测量滚切槽与两
塑料齿轮的加工方法
塑料齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于机械、汽车、电子、电力等行业。与金属齿轮相比，塑料齿轮具有重量轻、噪音小、不需要润滑等优点，因此在一些特定的场合中更加受到青睐。下面将介绍塑料齿轮的加工方法。
第一步：设计与模具制造
首先，需要根据使用要求和传动系统的工作条件，进行齿轮的设计。设计需要考虑到齿轮的参数，如齿数、模数、压力角等，以及齿轮的连接方式、装配方式等。设计完成后，根据设计图纸制造模具。模具是塑料齿轮加工的关键，好的模具能够保证齿轮的精度和质量。
第二步：原料选用与预处理
选择合适的塑料原料对于制作优质的塑料齿轮至关重要。常用的塑料原料有尼龙、聚乙烯、聚丙烯等。这些材料具有良好的机械性能和化学性能，在齿轮制造中应用广泛。在加工前，需要对原料进行预处理，如干燥处理和配料搅拌，以确保原料的质量和均匀性。
第三步：注塑成型
1.将预处理过的塑料颗粒装入注塑机的料斗中，通过加热和螺杆推动将塑料加热融化。
2.将熔融状态的塑料通过喷嘴注入模具腔型中，注射速度需控制适当，避免气泡和过高的注射压力。
3.冷却过程是关键，注塑机会通过冷却介质对模具进行冷却，加速塑料的固化过程。冷却时间需根据塑料的种类和厚度确定。 4.当塑料冷却固化后，将模具打开，取出齿轮成品。
注塑成型是一种高效、精度高的加工方法，能够生产出形状复杂、精度要求高的塑料齿轮。
第四步：后续处理
齿轮的后续处理包括修整、除毛刺和热处理等。修整是为了去除齿轮表面的毛刺和瑕疵，使其表面光滑。对于精密齿轮，还需要进行热处理，通过控制温度和时间来调整齿轮的硬度和耐磨性。
总结：
塑料齿轮的加工方法主要包括设计与模具制造、原料选用与预处理、注塑成型和后续处理。其中，模具的制造是加工过程中的关键，好的模具可以保证齿轮的精度和质量。注塑成型是一种高效、精度高的加工方法，能够快速制造形状复杂的塑料齿轮。后续处理则是为了进一步提高齿轮的表面质量和机械性能。通过采用合适的加工方法和技术，可以制造出质量可靠、性能优越的塑料齿轮。
