剃齿加工中凹问题及解决办法.doc

前言 随着科学技术的不断进步，高精度齿轮市场需求量越来越大。剃齿加工是美国耐森纳尔波洛奇公司在1926年率先发展起来，五十年代后期开始逐渐推广到各个部门，在目前全球的齿轮生产中，是最主要的齿轮精加工手段。由于当代工业的发展对齿轮噪音提出了严格的要求，大量生产的齿轮也要进一步提高精度。剃齿可作为齿形加工的最后工序能修正齿圈径向跳动误差、齿距误差、齿形误差和齿向误差等，故经过剃齿齿轮的工作平稳性精度和接触精度会有较大提高，同时可获得较精细表面。据报道，美国高速传动齿轮有90%经剃齿加工。通过剃齿，一般可提高齿轮精度1-3级，因此对剃齿寄予了很大厚望。一、剃齿加工原理及方式1、剃齿加工原理 剃齿刀是经过淬火磨削的齿轮形刀具，沿齿高方向有锯齿刀槽。剃齿加工就是利用剃齿刀与齿轮工件的啮合传动，从齿轮工件的齿面切削去微小的加工余量，进行剃削。齿轮工件与剃齿刀啮合旋转时，齿轮轴与刀具轴并不平行，而是互相交错；齿轮工件和剃齿刀之间只有齿面啮合，两者的轴之间没有机械的联系，互相之间自由旋转。这也是剃齿与其它齿轮精加工方法、切齿法的显著区别所在。 剃齿过程中，两轴互相交错地啮合着的齿轮和剃齿刀，由于一面在齿面上加压力而一面旋转，刀具和齿轮齿面在齿高方向和轴向产生相对滑移，刀具齿面上的很多齿刃槽的边缘就成了切削刃。剃齿刀的锯齿刀槽的顶部构成刀具齿面，用齿轮磨床进行齿形磨削，没有齿面后角，不像其它刀具（例如插齿刀）有齿面后角。因此，即使是用锯齿刃槽的刃背顶住齿轮工件的齿面，也不会过度切入，可以用0.020.05毫米的加工余量进行齿面精加工。剃齿刀齿侧面的切削刃槽通常是平行于刀具端面或垂直于刀具齿向，使两侧切削刃分别具有正、负前脚或零前角，剃齿刀切削工件时，它的齿侧面和工件的加工表面相切，所以剃齿时的后角等于0，这将产生挤压现象，因此剃齿是一个在滑移运动中产生切削与挤压的加工过程。2、剃齿加工方式 按剃削齿轮的移动方向或按啮合点移动方式可以将剃齿法分为几种，具有代表性的有轴向剃齿、切向剃齿、对角线剃齿及径向剃齿法。轴向剃齿是通过刀具或齿轮沿齿轮轴向移动来达到剃齿刀与齿轮啮合点的移动，可以遍及齿轮的齿宽；切向剃齿是刀具或齿轮垂直于齿轮轴移动，所能加工到的齿宽限于刀具的齿宽覆盖范围内，但移动量仅为普通剃齿的几分之一，所以加工时间显著缩短；对角线剃齿介于上述两者之间，刀具或齿轮在倾斜于轴的方向移动，剃削得齿宽可以宽于刀具的齿宽，刀具或齿轮的移动量介于两者之间；径向剃齿法在剃削过程中，剃齿刀与齿轮为线接触，因此具有效率高、刀具耐用度高、齿形精度高和加工表面粗糙度值低，有强制性的齿向修正能力，且特别适合于加工多联齿轮等优点。 另外，按切削所必需的压力加在齿轮工件和刀具齿面上的方式，剃齿法可以分为过盈啮合剃齿和制动剃齿两种。过盈啮合剃齿是：使刀具和齿轮无侧隙啮合，再通过缩短中心距对齿面加以必需的切削压力；制动剃齿是：制动被动的刀具或齿轮的轴，将必需的压力加于啮合齿面，这种加工方法通常用于只需加工一侧齿面或剃齿刀和齿轮以任意啮合角啮合的情况，通常用于大型齿轮的齿向误差矫正。二、剃齿中凹问题及原因 剃齿时，剃齿刀与工件是一对无侧隙的螺旋齿轮啮合。盘形剃齿刀可以看成是一个圆柱齿轮，切削时经过加工的工件（剃前齿轮）装夹在心轴上，顶在机床工作台上的两顶尖之间，可以自由转动。在螺旋齿轮啮合中，两齿轮的齿面接触在理论上是点接触，随着齿轮旋转接触点倾斜于齿面移动，在齿高方向不断移动的同时，在齿宽方向也不断地移动。因此，在重合度大于1的情况下，两对齿轮同时啮合时，两个接触点在相邻两齿的齿高方向和齿宽方向都处于不同位置（这种现象是鼓形齿剃齿固有误差产生的唯一原因）。同时，在剃齿刀和齿轮工件啮合时，刀具的切削刃形成齿面锯齿刃槽，其边缘棱角咬入齿轮齿面，齿面接触并不是点接触，啮合实际状态已经发生变化。 剃齿时齿形接触点的位置数量变化规律 齿轮制造精度对噪声的影响主要有基节误差、齿形误差、齿圈跳动、接触精度和齿面粗糙度等五大因素构成。齿形误差与剃齿加工中产生的误差密不可分，而剃齿加工中的重要不容忽视的问题是齿形中凹。1、中凹现象机理 剃齿刀和被剃齿轮的重叠系数一般不是整数,造成同时接触的齿面数是变化的。当齿面由偶数齿接触过渡到单齿接触时其两侧齿廓上接触点的数量也在变化（见上图）。当齿顶或齿根进入啮合时, 有两对齿同时接触。当齿的齿腹进入啮合时，只有一对齿接触。由于径向进刀的总压力大致一定，反映在单齿接触区中的每个接触点上的齿面压力显然要比两齿接触区所承受的压力大得多，根部处于双齿啮合区，金属的切除少。节圆附近处于单齿啮合区，金属的切除较大。这就造成了剃齿齿廓中凹现象的发生。2、引起齿形中凹的原因 标准齿形剃刀剃齿后齿形中凹有多方面的因素,新剃刀剃齿齿形中凹大,经过多次重磨后的剃刀剃齿齿形中凹小,有时甚至不凹;被剃齿轮齿数越少,模数越大,齿形中凹越严重;剃齿刀与齿轮轴交角越大,剃后齿形曲线越差。滚齿齿形超差、滚齿径跳、超差、剃齿刀的有关设计参数的选取、剃齿刀与被剃齿轮的滑动比、剃齿切削要素的选取及剃齿时切削行程和光整行程次数的比等都对剃齿中凹有不同程度的影响。其中,滚齿齿形超差和剃齿刀变位系数即端面啮合角的选取是剃齿中凹的主要影响因素。除此之外，因预加工滚齿中凹引起的剃齿时剃齿刀切削刃受力不一致而导致剃齿刀磨损程度不同,也会使齿部中间部位多切去一些,从而产生不同程度的中凹。 中凹现象的存在意味着齿轮齿形不能加工成正确的渐开线，而且在剃齿中被动的齿轮或刀具旋转速度不稳定，意味着产生旋转波动从而形成噪音。从剃齿本身看，从其开始发展到至今，中凹现象一直是产生剃齿故障的原因。三、解决中凹的方法1、剃齿的修形（1）齿形的修形 一对齿轮啮合时，从开始啮合到脱离啮合状态，载荷是变化的，特别是轮齿工作的中是12对轮齿交替工作，工作不平稳，因此有必要对轮齿进行齿形修形，通过对齿顶、齿根的修缘，使轮齿的啮合从修缘区平滑地过渡到理论的渐开线的齿形区，从而提高啮合质量。齿轮的修形可以是一对齿轮轮齿的齿顶、齿根修缘，也可以是单个齿轮轮齿的齿顶和齿根修缘。（2）齿向修形 一对齿轮理想的齿向啮合长度在全长方向上接触，但实际的啮合齿向是难以实现的。为了实现齿宽方向基本均匀受载，提高齿轮承载能力，通常制成鼓形。2、剃齿刀设计 啮合系数1.82的情况下剃齿加工比较容易; 啮合系数在1.31.8的剃齿刀则要根据啮合区的变化而进行修形;小于1.3时修形困难。因此在设计剃齿刀时应尽量使剃齿刀与被剃齿轮啮合系数在1.82之间。3、剃齿刀的修形 剃刀修形就是有意识地将剃刀节圆部份修凹,以弥补因剃齿工艺带来的齿形中凹缺陷。可选取减小剃刀外圆磨量的方法或采用负变位剃齿刀的办法来减少工件的齿形中凹。剃齿刀按其结构可以分为一齿条形剃齿刀，用于加工圆柱形外齿轮；二是盘形剃齿刀，在生产中主要使用这种剃齿刀；三是蜗轮剃齿刀，用于蜗轮的精加工。目前使用最多的是外形像齿轮的盘形剃齿刀。剃齿刀修形常用的方法有三种： 一是靠模板修形法，其基本原理是先检测出被剃后的齿轮齿形中凹曲线，按检测曲线设计制作修形模板，依照修形模板曲线将磨刀砂轮修形，然后用修形后的砂轮修磨剃齿刀。但是修形模板数据的确定目前还不能用理论分析和计算的方法来解决，都是采用试剃的方法，通过测量出齿轮的齿形偏差，再根据齿形偏差的形状和大小与制定的齿形修正曲线进行对照，经过多次反复修磨，最终才确定比较合适的剃齿刀的齿形修正曲线。 二是微机控制修形法。该法是在专用磨齿机上，采用专门的设计程序来控制修磨刀砂轮，达到修磨剃齿刀的目的。 三是随机修形法，它是利用反切削原理，将具有坚硬表面的修磨轮装在剃齿机工件的齿轮位置上取代工件齿轮进行剃削加工，由于修磨轮的硬度大于剃齿刀的硬度，所以中凹现象会反映在剃齿刀上，再用该剃齿刀去加工齿轮便会减小或消除中凹现象。目前已出现了齿轮式金刚石修整轮取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合实现剃齿刀修形的方法。该工艺修形过程简单,不需将剃齿刀取下单独修形,修形时间短,操作容易。当基体轮的精度较高时,齿形精度经修形可达5级(GB10095 - 88)以上,修磨轮镀层用尽后,还可以重新镀覆金刚石并且可以对系统加工中的随机误差及时修正。四、结束语 虽然目前剃齿加工取得了长足发展，剃齿加工生产效率也很高。目前从理论和优化计算上解决轮齿的修仍需不断的探索和实践。产品结构及传统工艺工装结构弊病图1所示为双联齿轮典型结构图，其特点为工件内孔的长径比3，工件的大端面较大，其外径与孔径之比2。按照机械加工工艺要求，毛坯经粗车、精车加工后，齿坯的大小端面圆跳动公差，对于7 和8 级精度齿轮，当分度圆直径125mm时，端面圆跳动公差为0.018mm；分度圆直径小于400mm，大于125mm时，端面圆跳动公差为0.022mm。实际加工中按此标准加工和检验，但在滚、插齿加工中，我们按照传统的工装结构设计了滚、插齿夹具。 图1 双联齿轮典型结构图此篇文章来自中国热点模具网图2即为滚齿加工的工装结构图。图中，工件以内孔和端面定位，工件内孔与芯棒外径之间采用H6/h5配合，拧紧上面的螺母，通过开口垫而将工件夹紧。插齿加工方法为工件大端面和内孔定位，液压拉杆通过开口垫而夹紧工件。这两种装夹方法均为机械手册推荐的传统结构。在实际加工产品时，发现滚、插齿的齿圈径向圆跳动误差为0.070.10mm，甚至达0.15mm，齿向误差为0.020.05mm。而工艺要求齿圈径向跳动误差0.063mm，齿向误差0.011mm。插齿的齿圈径向跳动误差及齿向误差也有不同程度的超差现象。 图2 传统工装图一般而言，齿轮滚齿的齿圈径向圆跳动误差和齿向误差产生的原因主要是齿坯的几何偏心和安装偏心所致；齿向误差超差主要是夹具和齿坯的制造安装调整精度低，分齿、差动交换齿轮误差大以及齿坯或夹具的刚性差，夹紧后变形等。经过分析和实际检测，我们发现夹具结构设计的不合理，是产生误差的主要原因。2 滚齿工件定位和加工受力变形分析图2中传统工装结构上，工件以内孔和端面定位。由于工件内孔长径比大于3 属于长孔定位，限制4 个自由度，端面限制3 个自由度，这就形成了过定位现象，且重复限制的自由度数为2 个，因此这种结构设计不合理。其次由于工件总长相对于内孔直径较大，装夹工件的定位芯棒直径小，装夹刚性差，在滚齿过程中，滚齿切削力的垂直分力矩基本作用在芯棒底部，使芯棒产生离开滚刀方向上的变形偏摆，这就使工件在滚齿过程中产生运动偏心，从而将增加滚齿的齿圈径向圆跳动误差和齿向误差。在实际加工中，用百分表触头对着旋转轴工件表面，也可以发现这种偏摆。3 改进工件定位方法和工装结构由上分析可知，传统结构中工件的定位不合理，加工过程中工装的刚性差是导致这类齿轮滚齿误差超差的主要原因(刀具、工件齿坯加工精度、设备精度正常条件下)，因此经研究设计了图3所示的改进结构。图中，芯棒4与上下工件内孔接触的中间段配合选用H6/h5配合，其余部分外圆直径比工件孔小0.05mm；这样工件就属于短孔定位，内孔限制2个自由度；下面的工件是以大端的内侧定位于开口套5上，开口套5定位在内定位套7上，从而限制工件3个自由度，因此总体限制工件5个自由度，属合理设计(上面的工件也是5点定位)。开口套5的另一个作用是：增加工件内侧面的定位面积，减少滚齿切削力的垂直分力之力臂，从而降低力矩，相对增加工件的定位装夹刚性。外定位套8 作用是限制开口套的位置，以避免滚刀将开口套滚坏。 1.螺母 2.开口垫 3.拉杆 4.芯棒 5.开口套 6.底垫 7.内定位套 8.外定位套图3 改进工装图 这种工装的使用，在实际生产过程中证明工件的齿圈圆跳动误差在0.030.05mm以内，齿向公差在0.010mm以内。其要点是工件大端的内侧面圆跳动必须按工艺基准面精度要求保证。其缺点是装工件时必须同时加装开口套，操作较麻烦。这类工件的插齿加工时，工件定位也应采取类似方案以消除过定位现象，但不必使用开口套。在齿轮批量生产中，由于检验工作量大及车间缺少必要的检验仪器，使在车间内对齿轮运动精度综合指标的检验无法进行(综合指标指切向综合误差Fi或齿距累积误差Fp)、车间内只能进行一些单项指标的检验，单独检验运动精度的径向(齿圈径向跳动Fr或径向综合误差Fi)和切向(公法线长度变动Fw)分量，根据经验，在同时检验齿轮的Fi和Fw时，不少齿轮，尤其是插削齿轮的Fw经常超差，如何减少Fw值是本文讨论的内容。插齿时，运动精度的切向分量与滚齿时的误差比较要复杂得多。除此以外，插齿时齿轮每转一转，轮齿的某些区段要经过插刀两次切削(切削开始与结束时),即产生一个重复切削区，在此区内产生较大误差。插齿时，有三个基本因素对产生Fw值是有影响的，首先就是机床分度蜗轮副的运动误差(运动偏心)，由于分度蜗轮副运动偏心所产生的公法线长度变动量是正弦曲线时，每个分度蜗轮副的误差相加后得出公法线长度的总误差，其值不仅与分度蜗轮副的原始误差有关，而且与正弦曲线的相位移有关，同时也与插齿刀与工件齿数间的比例关系有关。如果插齿刀与工件齿数相等或成整数倍的话，那么在正弦曲线方向相同的条件下，总误差Fw将减小(图1a)。当正弦曲线方向不同时，根据不同的相位距Fw值或可能没有变化(图1b)或达到最大值(图1c)。因此可以说，甚至在插削相同工件时，也可能产生不同的原始误差总值。 中国热模网首发图1 由于插齿机床分度副运动误差而产生的Fw总值 中国热模网首发如果插齿刀齿数zc不成倍于工件齿数z,那么在切削结束时误差的正弦曲线可能与相位不合，这样会使Fw值在一个齿上发生急剧变化，这个变化动分度副的运动偏心轴线位于插齿刀与工件中心轴线的平面内，而且是zc=z/(n 0.5),式中n为整数。此时在重复切削区内，齿距、齿形和齿圈径向跳动将产生很大的误差，而且在重复切削区产生误差的齿轮齿数将取决于插齿刀与工件的重叠系数及其在切削结束时其轮齿的相对位置。第二个因素是插齿刀的运动误差，其影响程与第一个因素相同。第三个因素是插齿刀的几何偏心率(径向跳动)，偏心率与插齿刀制造精度不高和在机床上安装不精确有关。在此情况下，运动误差的切向分量较大。同时在双面啮合检验时，重复切削区出现的误差表现在一个轮齿上，千分表指针急剧摆动。综上所述，我们可以得出如下结论：与滚齿不同的是，在插齿时公法线长度变动量不是常数，而且在加工相同工件和不同工件时都有变化。从图2中可以看出，工件与插齿刀齿数比例关系z/zc对Fw值的影响。图中表示出齿轮的测量结果，z=29的齿轮，在重复切削区里，公法线长度急剧变化，而z=39的齿轮未发现此情况，插齿刀齿数zc=20。 图2 插齿后不同齿数齿轮公法线长度变动曲线 提高插削齿轮的运动精度，尤其是减少公法线长度变动量Fw,除了提高机床的制造和安装精度外，尽可能选择插齿刀齿数zc与工件齿数的比值相等或成整数倍的关系，即z/zc=1,2,3,另外，选择的插齿刀齿数zc尽可能小于或等于工件齿数z。但是插齿刀齿数的选择还涉及到其他一些因素，很多情况下，不可能按上述要求选取理想的插齿刀齿数，还可采用凸轮修正法和误差抵消法来改善和提高插削齿轮的运动精度。凸轮修正实际上也是一种误差抵消，我们根据误差曲线形状加工一个凸轮加入运动链中，也就是人为地制造一个误差抵消原有的误差。利用插齿机有两套蜗轮副的特点，可以采用误差抵消法，也就是通过选用z和zc,固定传动比，机械调相，使得两套蜗轮副的累积误差或周期误差的周期相等且相位相反，即可抵消绝大部分误差，具体方法如下：1. 累积误差抵消。如果测出插齿机两套蜗轮副的累积误差是影响工件质量的首要因素，可选用zc和z相等即z/zc=1,传动比等于1,使两套蜗轮副的周期变得相同。再不断对其中一套蜗轮进行转位，边转位边测试曲线，直到其误差曲线的相位变得和另一套蜗轮相反(相差180o)后固定。这样，两套蜗轮的累积误差在以后的工作过程中将大部分抵消(图3)。 图3 主要误差为累积误差的抵消结果2. 周期误差抵消，如果测出插齿机两套蜗轮副的周期误差(即蜗杆误差)大，而两套蜗轮的齿数zfc和zf又不相同，这时可选定z/zc=zf/zfc,使得两套蜗杆的周期变得相同，再配合仪器调整其相位相反后固定。这样，在以后的运动过程中蜗轮副的周期误差值将被抵消绝大部分(图4)。 图4 主要误差为周期误差的抵消结果上述相配方法分别实现蜗轮和蜗杆的误差抵消，优点是特别简单和有效，不需专门设计和加工修正凸轮装置，缺点是z和zc之比必须固定不变，故会带来一些不方便。 齿轮精加工主要有两种方法：剃齿加工和磨削加工。剃齿在热处理前进行，磨削在热处理之后进行。近几年来，齿轮磨削精度、效率和各种功能已达到了极高的水平。新陶瓷和CBN砂轮的使用对成形磨削和展成磨削都贡献巨大。剃齿工艺与磨齿工艺的对比一直以来，齿轮生产商把全部精力集中于改善整个齿轮的质量，于是完全依赖齿轮磨削加工。这项加工工艺保证齿轮加工的精度几乎完美无缺，可惜的是经营费用及投资价值很高。由于有了先进的数控剃齿刀磨床(图)，如今我们可以在几十分钟内完成各种修形剃刀的磨削。剃齿机床通过程序控制所有的动作。但对于齿轮热处理后的质量还无法全面控制，因为淬火会造成齿轮的变形。对没有匀称结构的齿轮会有重大的影响。这样的齿轮在工业、农业各方面应用的车辆及拖拉机的变速装置中都是常见的。 剃齿刀磨床S400G，意大利SAMPUTENSILI生产制造此篇文章来自中国热点模具网关于汽车工业的齿轮，尤其是那些用于自动变速器中的行星齿轮。通过将剃齿精度控制在5级并设置剃齿的反变形措施，将其热处理变形降到最低，因而稳定了齿轮的成品尺寸。齿轮剃齿加工工艺上的优势 齿向精度提高2、3 DIN等级 齿形精度提高2、3 DIN 等级 齿距精度提高1、2 DIN 等级 剃齿表面粗糙度接近磨削加工的表面粗糙度（Ra= 0,4-0,6 微米） 通过细致的剃前及剃齿加工可得到5 级精度（DIN 3962）的齿轮 随机自动检测(无需拆卸工件)理论上的齿向会与实际测量的齿向有差别。通过剃齿加工工艺、剃齿参数及特殊剃齿刀的各种影响达到理想的齿轮齿向,以降低噪音。可实现用低成本的剃齿工艺加工出相当于高成本的磨齿工艺加工出的相同质量的齿轮。例如，自动变速使用的行星齿轮，可以在约一分钟内磨削并获得5 DIN等级的齿轮。通过剃齿加工可以得到同样等级的齿轮，加工时间比一般磨削的少13-15秒。剃齿仅需要一台机床，而磨削却需要三台。在选择磨削齿轮以前，要估算所有费用和利润。齿轮剃齿工艺在DIN5到DIN8等级的应用范围内可以取代磨削。传动极大力矩的齿轮系，如重卡车、拖拉机以及农业机械，目前是经过成形磨削加工的。成形磨削使齿轮的根部圆滑过渡，齿轮本身就变得更坚固，打齿的风险也减至最小限度。因此较大模数（4-8毫米）的齿轮在主要是磨削加工。但有一些齿轮不能磨削。例如与大齿轮相连的小齿数或带台肩的齿轮、同步器等零部件。图三是变速箱的二轴的剃齿加工。剃齿的齿轮主要是用于车辆的传动装置中。在它右面的二速齿轮不能磨削，必需剃齿。一般来说所有以插齿刀加工的齿轮都不能磨削。 剃轴齿类工件中国热点模具网近年来，快速发展起来一项新工艺内珩磨工艺。切除的材料多时，可选择应用CBN砂轮珩磨，这种加工方法去除的金属材料不多，珩磨齿轮的珩前误差不能很大。但砂轮的价格却很贵，如果热处理造成的变形很大，为了便于切除材料，应在热处理前用具有变形补偿的剃齿切除较多的余量，并有效减少热处理变形，这将有助于热处理后的珩磨。剃齿加工时，切除的材料不多，切削速度也不高，加工中刀具刃口的压力不大。因此转向改善剃齿槽的侧面粗糙度, 现在的数控梳槽机，使剃齿刀容屑槽侧面的加工表面粗糙度有了很大好转。日本已在这方面进行了试验，研究有关热处理后的液化氮深冷处理。这种加工方法使剃刀材料的特性予以改变、平均使用寿命增长、剃齿刀的性能也有所改善。剃齿机床不断地发展，技术日益完善。现在的剃齿机床可以执行各种各样剃齿加工程序如轴向剃齿、对角剃齿、切向剃齿、径向剃齿。而且在同一齿轮的剃齿过程中，从一种剃齿方法转到另一种剃齿方法。特殊工艺过程都是由数字控制实现的。数控剃齿的好处在于在剃齿过程中实现切削速度，径向进给，行程等各种参数的控制、在剃齿过程中进给量切削速度、行程长度等参数都能进行改变。所有这些都便于我们选择不同加工条件。除了上述标准剃齿方法以外，也可以选择如下所列举的特定工艺：此篇文章来自中国热点模具网1. 渐进对角剃齿（Progressive Diagonal Cycle）2. 不连续对角剃齿（Disjointed Diagonal Cycle）3. 混合剃齿（Mixed Cycle）4. 双联剃齿（Twin Linked Cycle）渐进对角剃齿对角剃齿时，在齿向上可能发生的鼓形由工作台围着中心的摆动来实现。这种动作是绕x轴线摆动而实现的，是在计算机控制下完成的。x、y、w三轴线的协同运动可造成鼓形或者在齿轮的双侧面形成锥角。如果鼓形相当大、拟切除的材料过量、要对齿轮进行多次摆动剃齿，可以设定x轴线的摆动次数以便两端的材料渐进地切除。混合剃齿径向剃齿比切向剃齿的时间短，但表面比较粗糙。解决办法是进行径向切削，切除大量余量，然后进行轴向、对角剃齿实现精加工。实现了剃齿时间短和良好的剃齿表面质量的剃齿结果。不连续对角剃齿循环、双联剃齿这两种特殊工艺可得到齿向修正。例如以不连续对角剃齿把加工程序分成三段，并根据每段的具体加工标准拟订不同的鼓形和锥度要求。较容易获得特殊及不对称凸形的齿向修正，从而能加工出与淬火可能发生的变形相对应的反变形齿形，以改变齿轮的啮合状况，降低齿轮啮合的噪音。意大利的SAMP公司，世界上最主要的齿轮刀具与机床商之一，有很高的市场占有率， 2005年5月在中国设立了生产齿轮刀具的合资公司-上优机床工具（上海）有限公司（以下简称“上优”），上优由意大利SAMP公司与中国最大刀具厂家之一上海工具厂有限公司共同投资。主要从事机床刀具的设计制造及相关的技术服务。SAMPUTENSILI成立于1949年，主要产品为齿轮刀具与机床，目前已在意大利、德国、法国、巴西、美国、韩国、中国上海等地建立了生产制造基地。为了确保产品的全球供应，SAMPUTENSILI在世界各地设立刀具服务中心和代理处并已成为全球三大齿轮刀具与机床制造商之一。当前，采用数值控制的方法加工齿轮已变得越来越普遍了。所谓“数值控制加工”是指加工齿轮时采用电子计算机控制的伺服系统驱动控制机床的运动。把采用这种方法加工的齿轮称为数字齿轮。数控加工的基本运动方式主要有两种：1)精确的分齿。需要精确的同步运动。主要是工件与刀具间的同步运动。2)不同齿轮的形状各异，它是依靠不同运动轴插补联动形成的。因此齿轮的加工也要求多轴联动插补。一、同步运动1. 同步概念同步有两种：机械同步和机电同步。在机电同步系统中，同步的概念指系统中具有两个或两个以上由电子控制的自动调节系统和伺服电机组成的控制对象，其中一个为主控制对象，另外一个或多个从控制对象，控制量为机械的位移或速度(对旋转运动为转角或转速)通过控制器使从控制对象与主控制对象的输出控制量保持一定的比例关系，称这种运动系统为同步系统。在齿轮加工中同步系统是位置控制系统。为了简化，把同步系统中的控制装置简化如图1 所示。其中K1为简化后控制装置的位置控制器的增益；K2为简化后速度控制器的增益；K=K1K2称为系统的开环位置增益。X1、X0、D为输入、输出和折合至速度控制器输入端的负载扰动。为输入与输出间的误差。 中国热模网首发图1 简化的控制装置框图中国热模网首发利用图1的控制装置可以组成两种同步系统：a. 自同步系统(Active synchronous system)：由主控制装置的输出量作为指令，控制从控制装置，保证它的输出与主控制装置的输出保持严格的比例关系，在齿轮加工中称为电子齿轮箱功能。如图2a所示。其中XAMO为自同步系统主控制装置的输出，XASO为自同步系统从控制装置的输出。其输出自动跟随主控制装置的输出变化，称这种系统为自同步系统。 图2 两种同步系统b. 它同步系统(Passive synchronous system)：在同步系统中，由控制器发出指令同时给主控制装置和从控制装置，使这两种控制装置的输出同步，如图2b所示。其中XPMO为它同步系统的主控制装置的输出，XPSO为它同步系统从控制装置的输出。这种同步系统如果由于某种原因主控制装置输出发生变化，从控制装置的输出不受控制。称这种系统为它同步系统。由于它缺乏自同步能力，因此齿轮加工中不采用它作为同步。2. 提高同步性能a. 对于自同步系统，要提高系统的同步性能，需要减少控制装置的跟随和同步误差，为了减小误差，在系统稳定的前提下，要尽量提高系统的位置增益K，减少负载的扰动。b. 对于它同步系统，要提高同步系统的性能，首先要减少控制装置的跟随误差，提高控制装置的位置增益K，减少负载扰动。另外，要减少同步误差，还要求系统中的主、从控制装置参数尽量接近；要使主、从控制装置的负载扰动尽量减少并分配相同的负载。c. 除了上面所说的方法外，还可以对控制采用前馈的方法减少跟随误差提高同步性能。如图1中的A部分，即为前馈控制部分。当A=S/K2时：=0即理论上由输入而引起的跟随误差可以减少到零。这是一种前馈补偿的方法，补偿由于输入产生的误差。另外对运动指令要进行加减速处理，以平滑运动指令。在加减速处理时，对它同步系统，要特别注意主、从控制装置加减速参数的对称性。3. 同步参考点和补偿同步系统的参考点表示系统进入同步的主控装置与从控装置的位置起始点。在同步前要把主、从控制装置先回归起始点。由于机械传动链发生“螺距误差”(也即电机每转所走的距离不同)和机械传动链的间隙引起的误差。当采用半闭环时，为了提高精度要增加补偿环节。如果系统为数字系统，补偿可在每个采样时间间隔内进行。对主、从控制装置都需要补偿。二、插补运动为了加工出一定的齿形和齿向，如滚切斜齿轮，除了滚刀旋转运动、工件与滚刀的分齿旋转运动以及滚刀的垂直进给运动外，还需要工件的附加转动。这些运动必需满足一定的关系，才能加工出斜齿轮。这就需要对运动的各轴进行插补，称插补运动。机床数值控制系统的核心技术是插补技术。数控系统在所需的路径或轮廓线上的二个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点的位置坐标值的运动过程称为插补。根据这些位置的坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。根据不同的加工零件，有单坐标和多坐标的插补。插补的数学函数可以为直线、圆弧及各种平面和空间圆锥曲线、螺旋线、渐开线、自由曲线等。由于直线和圆弧是构成工件轮廓形状的基本线条，各种复杂的曲线都可以分解为许多小段的直线或圆弧组成，因此一般数控装置都具有直线和圆弧的插补。高档次的数控系统还具有圆锥曲线、螺旋线等插补功能。一般数控加工工艺要求：1)刀具或工件按确定的直线或曲线运动，以便加工出要求的形状。2)为了保证工件加工的粗糙度和精度，延长刀具的寿命，在加工过程中要求刀具和工件间运动的切向速度保持不变。完成插补工作的装置称为插补器。硬件NC系统中的插补器一般由数字电路组成，称为硬件插补。CNC系统中，插补器的功能由软件或软、硬件共同完成，称为软件插补或混合插补。由于NC装置输出到伺服驱动装置基本上有脉冲列和数字增量数值两种，根据