滚齿误差及原因

1、滚齿误差及原因 王津盛滚齿误差及原因分析对策图表 王 津 盛目 录一、 齿距误差 2相邻齿距误差大单个齿距误差大整个齿距误差大二、 齿形误差 5各齿齿形误差形式一致窜刀后齿形变化左右侧上齿形形状不一致但同侧齿形形状一致差 各齿齿形形状不同 三、 齿向误差 12单侧齿向多切锥度齿向两侧齿廓多切螺线角误差各齿齿向不一致两侧齿向中凹齿向波动齿面单个凹坑走刀纹不均匀台阶齿向 四、 径向跳动 24 工件一圈有一次峰值 工件一圈有二次峰值五、 齿面粗糙度 26撕裂振纹单齿面粗糙 六、 齿厚 27 每个齿轮之间变化 周期变化 随时间变化 合制加工上下件不一致 25/28一 齿距误差当产生齿距误差时应该如何去

2、分析相邻齿距变动量大时a 在多头滚刀滚削下出现b 在单头滚刀滚削下出现c 只是单个齿距存在大的误差d 一圈上所有齿距都存在大的误差 图1 齿距误差的类型a、两相邻齿距误差大（采用多头滚刀）两相邻齿距间产生变动量大的原因见表1。当被加工齿轮的齿数与多头滚刀的头数成倍数时或用多头滚刀进行高速滚削加工时，在用多头滚刀滚齿时会产生这类误差；表1分 类原 因说 明优先级滚刀精度差（或安装不正确）a、 滚刀定心精度差。b、 滚刀夹紧力不够c、 滚刀精度低或滚刀刃磨不正确1滚刀心轴缺陷a、 滚刀外径磨损b、 滚刀心轴径向跳动过大2滚刀主轴回转精度低a、 滚刀主轴跳动过大b、 滚刀主轴轴向跳动过大c、 小支架

3、支撑轴径向跳动过大d、 滚刀主轴传动齿轮的总齿距变化e、 滚刀主轴电机、伺服放大和编码器有问题2带缺陷滚刀a、刀架滑板镶条松紧不合适3窜刀机构缺陷a、滚刀架窜刀滑板夹紧不合适3b、两相邻齿距间变动量大（采用单头滚刀）c、单个齿距变动量大单头滚刀滚削下齿距变动量大的原因见表2。若是齿廓的两侧左右齿面齿距变动量均大，则有可能是工作台主轴回转精度差。表2分 类原 因说 明优先级工作台基准齿轮精度低a、基准齿轮的径向跳动过大;b、小齿轮的径向跳动过大；c、基准齿轮与小齿轮啮合侧隙量调整不当；d、基准齿轮或小齿轮的齿面有压痕或凸起物；随着侧隙量的增大，所测出的回转精度下降1工作台回转精度差a、工作台每转

4、一圈产生径向跳动2次波峰；b、工作台轴承间隙过大；c、工作台轴向推力支撑部分磨损；d、c轴伺服电机或伺服放大有问题；1尾架顶针回转精度差a、尾架顶针每转一圈产生径向跳动2次波峰；b、尾架推力轴承损坏；c、尾架径向轴承损坏；d、尾架径向轴承间隙过大；2齿面撕裂a、工件材料不合适；b、切削条件选用不合适；c、冷却液使用不当2传动系统精度差a、分度挂轮偏心量过大；b、分度挂轮内孔不光滑；c、分度挂轮上有压痕；d、分度挂轮衬套圈内径或外径跳动过大；e、传动系统中的齿轮损坏f、键没有固定传动系统中的齿轮，振摆和总的齿距变化量应控制在最小3滚刀主轴回转精度低a、主轴电机、伺服或编码器有问题d、全部齿距变动

5、量大表3分 类原 因说明优先级工件安装不正确a、工件端面与紧固螺母端面配合不当b、夹具工件安装表面的径跳过大c、工作心轴和工件内径间和允差过大d、一次调试安装时工件数过多e、工件夹紧不当1加工基准与测量基准不一致a、测量心轴的跳动过大b、加工基准面相对于两顶尖孔的径向跳动过大c、工件的中心孔内有压痕d、夹具的中心孔受损1工作台基准齿轮精度低a、基准齿轮的径跳过大b、小齿轮的径跳过大c、基准齿轮与小齿轮的侧隙不匹配d、基准齿轮或小齿轮上有压痕或凸起物1工作台回转精度低a、工作台每转一圈径向跳动2次b、工作台轴承间隙过大c、工作台滑动表面部分受损2尾架顶针回转精度低a、尾架顶针每转一圈径向跳动2次

6、b、尾架推力轴承受损c、尾架轴承受损d、尾架轴承间隙过大2尾架顶尖连线精度差a、尾架顶尖与工作台中心同心度误差大；2大轴向进给下的多角形误差 *a、由于齿向上存在多边形误差，使得全部齿距显得过大；3*注意： 当因为大走刀量造成齿距超差时，考核方法应排除其影响，见有关资料介绍。二、 齿形误差产生齿形误差的缘由如下：a、滚刀的齿形误差b、滚刀一转螺旋线齿距累积误差c、滚刀安装偏心d、齿形棱度作为误差出现 包括在所有的齿上产生同样的现象b 窜刀后齿形改变（每个的齿形形状相同）a 每个齿的齿形相同a、每个齿形是同样齿顶抬高靠近根部过切齿顶低头靠近pcd处中凹c 齿的左右齿廓形状不同每个齿上的齿形误差不

7、同d 每个齿的齿形不同（当滚削的齿数是多头滚刀头数的倍数关系时）e 每个齿的齿形不同（当滚削的齿数与多头滚刀头数不成倍数关系时）图2 齿形误差的形式 滚齿误差及原因 王津盛 a、 每个齿的齿形相同（a） 齿顶抬高 （b） 齿顶低头 （c） 靠近pcd处中凹 齿顶抬高 齿顶低头（d） 靠近pcd处中凹 a 、b、c、 d齿的齿形均一致表4分 类原 因说 明优先级滚刀精度低a、滚刀精度太低；b、滚刀切削刃刃磨不正确；c、滚刀已超出使用寿命；(a)(b)(c)1滚刀安装不当a、 滚刀定心精度差或滚刀紧固用力矩不够；b、刀架回转角调整不正确；(a)(b)(c) (a)滚刀心轴不合格a、滚刀心轴外径磨损

8、；b、滚刀心轴径向跳动过大；(a)(b)(c)1切削瘤a、 由切屑瘤形成的新切削刃造成根部过切；（积屑瘤造成的影响在齿根部反映较大）(a)2滚刀主轴回转精度差a、滚刀主轴径向跳动过大；b、主支架侧主轴轴承间隙过大；c、滚刀主轴轴向跳动过大；d、滚刀主轴推力轴承间隙过大；e、刀架后小支架侧轴承径跳过大；c、 f、刀架小支架侧的轴承间隙过大，d、 或锥体部分配合不好(a)(b)(c)2工作台基准齿轮精度低a、基准齿轮和小齿轮的侧隙过大；(a)后立柱尾架故障a、后立柱尾架夹紧不当；(a)b、 滚刀窜刀后齿形改变（每个齿的齿形均相同） a、b、c和d具有同样的齿形窜刀后齿形发生变化表5分 类原 因说

9、明优先级滚刀精度低a、 滚刀精度低b、滚刀切削刃刃磨不正确1滚刀定心精度差a、 滚刀定心精度低b、 滚刀没有可靠锁紧1滚刀心轴精度低a、 滚刀心轴外径磨损b、 滚刀心轴径向跳动过大1滚刀主轴回转精度差a、 滚刀主轴径跳过大；b、 滚刀主轴轴向跳动过大；c、 滚刀小支架侧轴承跳动过大2c、 每个齿的左右齿廓上的齿形不同（同一齿侧方向上的齿形一致）通常把这种误差考虑为a类，已在前面叙述过。倘若状况较严重时，可使用下表 a、b、c和d齿上的齿形形状一样。但各个齿的右侧和左侧齿形却不相同。表6分 类 原 因说 明优先级切 屑 瘤a、 因切屑瘤形成的新切削刃造成齿面撕裂顺滚直齿时： 撕裂现象出现在左侧上

10、多头滚刀顺滚时：撕裂现象出现 在右侧上1滚刀安装精度低a、 刀架回转角调整不当；b、 滚刀切削刃刃磨不当1工作台精度差a、 基准齿轮侧隙过大b、 工作台轴承间隙过大2滚刀磨钝a、 加工条件选择不合理，导致滚刀磨损，使齿的两齿侧上齿形发生改变；b、窜刀方向调整不正确； 2d、 每个齿的齿形均不同（当滚削齿数同多头滚刀的头数成倍数关系时）这种类型的齿形误差产生的原因与本节开头a内容的相同用双头滚刀滚齿时，每隔一个齿的齿形形状是相同的例： a齿和c齿的齿形相同， b齿和d齿的齿形相同，排列下去。用3头滚刀滚齿时，每隔两个齿的齿形是相同的例： a齿和d齿的齿形相同， b齿和e齿的齿形相同，排列下去。

11、即使滚削齿轮的齿数与滚刀头数不成倍数关系，在大轴向走刀下，也会出现。图6e、 每个齿的齿形不同（当滚削齿数与滚刀头数不成倍数时）各个齿的齿形不同的原因见下表。a、b、c和d齿上的齿形均不相同表7分 类原 因说 明优先级基准齿轮精度差a、 基准齿轮的径向跳动过大；b、 小齿轮的径向跳动过大；c、 基准齿轮与小齿轮的侧隙不匹配；d、 基准齿轮或小齿轮上有压痕或咬粘物；这导致侧隙量变化1工作台回转精度差a、 工作台跳动过大b、 工作台轴承间隙过大1尾架顶针回转精度差a、 尾架顶尖每转一次出现2次跳动峰值；b、 尾架推力轴承损坏；c、 尾架轴承损坏；d、 尾架轴承间隙过大；2主传动系统中有颤动a、 滚

12、刀至主电机之间的传动链之间间隙过大；b、 主轴轴承和滚刀小支架轴承均存在间隙过 大；反映在滚刀主轴上很明显3滚刀安装精度差a、 滚刀安装不可靠；b、 滚刀小支架轴承安装不可靠；c、 滚刀心轴安装不可靠；d、 滚刀窜刀范围调整合适； 3加工基准和测量基准一致a、 工件端面相对于定心内径的跳动过大；b、 加工基准相对于两顶尖孔的跳动过大；c、 c、 工件的中心孔上有压痕；d、工件内径与心轴配合间隙过大；2齿形棱度a、在大的轴向走刀下产生的走刀纹路，使齿形发生改变；（仅对斜齿轮）4齿轮传动链精度差a、 滚刀至主电机之间的传动链侧隙过大，这导 致齿轮的偏转或大的轴向间隙。b、 工作台基准齿轮和小齿轮间

13、的侧隙过大：加工表面的凹凸差（）： 进给率（mm/转）: 滚刀压力角（°）dpcd：滚刀分度圆直径（mm）三、 齿向误差本节主要研究各种齿向误差的原因齿向倾斜不平行b 齿向倾斜成锥形 a单侧齿面上多切部位处齿向倾斜 c两侧齿面上多切部位处齿向倾斜 e 每个齿的齿向倾斜方向不同d两齿廓上齿向倾斜方向平行 f 两侧齿面上齿向中凹 g 齿向上出现波浪 h 齿向上有个凹坑 i 不规则走刀纹 j 阶梯齿向 图5 齿向误差型式a、 单侧齿面上多切部位齿向折线 多切部分 图5.1.9表8分 类原 因说 明优先级切 屑 瘤a、 切屑瘤造成齿面多切；齿轮材料、硬度、冷却液或进给率不当1刀 架 滑 板运

14、 动 不 适a、 镶条间隙过大；b、 滑板两边镶条安装不当；c、 镶条配合不均匀；1滚刀主轴轴向窜动a、 滚刀主轴轴向间隙过大；b、 推力轴承预载力不够；c、 窜刀滑板夹紧力不足；2滚刀径向位移a、 滚刀支撑轴承间隙过大；b、 主轴的主支撑轴承间隙过大；c、 滚刀心轴的刚度不足；2轴向进给丝杆精度差a、 轴向进给丝杆导程不均匀；b、 丝杆螺母间隙过大；3 工作台回转精度差a、工作台传动侧隙过大，造成切削力波动，使得工作台回转运动不稳定；4尾架精度差a、 尾架轴承间隙过大；b、 尾架刚性不足（尤其长顶针）5b、 锥度齿向若在加工起始和结束时的齿厚不相同，就会产生这种齿向误差。倘若有此误差发生，则

15、齿轮上的所有齿上均出现类似的现象齿轮上的所有齿上出现类似的现象 图10表9分类原 因说明优先级机床静态精度a、 尾架顶针的跳动过大（尾架顶针回转中心与 工作台回转中心不同心）b、 立柱上轴向滑动平面与工作台台面的垂直 度差1滚刀磨损a、在加工长轴类工件过程中滚刀磨损；2工件中心支架a、工件中心支架对工件的压力不当；2轴 承 间 隙a、 主轴上主支撑轴承间隙过大；b、 滚刀小支架上的轴承间隙过大；3热变形a、 机床热变形b、 工件热变形3c、 两侧齿面上多切部位齿向折线在两侧齿面多切处上齿槽变大 图11表10分类原 因说 明优先级滚刀径向支承力不够a、 主轴主支撑轴承间隙过大；b、 滚刀小支架上

16、的轴承间隙过大；c、 滚刀芯轴过细1切 屑 瘤a、在滚削材料性能较差的齿轮上会出现切屑瘤1尾架顶针a、 尾架顶尖轴承间隙过大；b、 尾架刚性不够 ； 2立柱镶条a、立柱上的镶条间隙过大；3工件形状a、工件支撑面宽度窄（工件会因夹紧力而变形）4其它a、夹具的刚性不够5d、 两侧齿面上齿向平行倾斜（螺旋角误差或导程误差）或 图12 表11分 类原 因说 明优先级工件夹紧不当a、 工件的夹紧力不够（调整不当或操作者失误）b、 嵌入刃口磨钝（刀口式夹具）c、 上下顶针的夹紧力不够（刀口式夹具）1作用在工件上的外力a、 工件顶尖孔里有粘着物（死顶尖时）b、 夹紧力不够（使用去毛刺装置时）1机床静态精度a

17、、 尾架顶针径跳大b、 立柱滑板导轨表面与工作台台面不垂直2操作者失误a、差动挂轮搭配不当 3滚刀轴向窜动a、滚刀窜刀滑板没有可靠夹紧4e、 齿轮上每齿齿向不一致 在 （a）、（b）、（c）和（d）上测量所得到的齿向方向各异 图5.1.13表12 图13表12分 类原 因说 明优先级工件安装不当a、 安装工件的夹具基准面跳动过大；b、 拨爪刃口高度不一（刀刃式夹具）；c、 夹具里的浮动顶针弹簧力不够（刀刃式夹具）；d、 当挡块被夹紧时，顶针会浮动（带有挡块的夹具）e、 夹具和工件之间夹有铁屑夹具拨爪的高度不一，会引起误差1工件前加工a、 端面（加工基准面）对于内径的跳动过大；b、 加工基准面对

18、于两顶针的跳动过大；c、 工件中心孔里有压痕1f、 两侧齿面上齿向中凹图14 表13分类原 因说 明优先级尾架薄弱a、 尾架轴承间隙过大（活动顶尖） （因轴承的损坏等造成尾架起动条件不匹配）b、 顶尖没有安全可靠地夹紧（使用长顶尖时）（尾架压紧力低）1安装的工件扭曲a、 作用于工件上的工件中心支架压力紧过大；b、 工件中心支架接触面跳动过大；c、 工件齿宽太窄，这导致工件夹紧力过大，引起 工件呈现鼓形状；1滚刀径向位移a、 主轴主支撑轴承间隙过大；b、 滚刀小支架轴承间隙过大；c、 滚刀芯轴过细太弱；顺滚2g、齿向波动 波动图15表14分类原 因说 明优先级传动链a、 滚刀与主电机之间的传动链

19、上存在偏心；（侧隙不匹配）b、 最后一级传动齿轮上的侧隙不匹配；c、 工作台基准大齿轮与小齿轮的侧隙不匹配；d、 基准大齿轮的径向跳动过大；e、 小齿轮的径向跳动过大；1尾架a、 尾架轴承间隙过大（活动顶尖）或推力轴承受损1滚刀a、 滚刀刀口刃磨不正确；b、 滚刀安装不当；1轴向a、 轴向进给电机上的齿轮径向跳动过大；b、 轴向进给滚珠丝杆的径跳过大；c、 轴向滚珠丝杆在轴向方向上间隙过大；d、 滚刀滑板镶条间隙过大2平衡油缸a、平衡油缸油路压力不当；2滚刀主轴a、滚刀主轴轴向窜动量大；2h、 齿向上单个凹坑 凹坑齿向图16表15分类原 因说 明优先级夹铁屑a、逆滚时滚刀里面卡入铁屑；1滚刀刀

20、尖崩刃a、崩刃的碎片嵌入到工件齿面上；1轴向滑动表面a、轴向滑动面或轴向镶条部分损坏1尾架a、 由于轴承内有阻滞现象，尾架顶尖 转动不稳；b、 顶尖压力波动；2i 、刀具走刀纹不均匀 轴向进给量 不均匀刀纹 正常图17表16分类原 因说 明优先级尾架顶尖a、 尾架轴承间隙过大（活动顶尖）；b、 推力轴承损坏1工作台轴承a、 工作台轴承允差过大；b、 工作台推力轴承间隙过大；c、 工作台轴承和下支撑轴承间隙过大；1基准齿轮a、基准大齿轮与小齿轮的侧隙不匹配；2滚刀安装a、 滚刀跳动过大（多头滚刀）；b、 滚刀刀口刀刃不正确；2轴向a、轴向进给滚珠丝杆轴承内间隙大；2平衡油缸a、 平衡油缸内压力不

21、够；b、 平衡油缸局部阻滞；2j、 台阶齿向台阶图18表17分类原 因说 明优先级滚刀主轴侧隙a、 最后一级传动齿轮侧隙过大；b、 滚刀芯轴上的键存在间隙；1滚刀主轴间隙a、 推力轴承预载力不够；b、 推力轴承受损；c、 滚刀窜刀滑板夹紧力不够；2轴向镶条a、 轴向镶条间隙过大；b、 刀架滑板平衡油缸出故障；2传动链a、 滚刀驱动齿轮侧隙与工作台基准齿轮的侧隙不匹配b、 切削起始点位置设置不当；3工件形状a、 工件形状不适合；b、 工件刚性不够；c、 工件中心支架压紧力不均匀3刀刃夹具刃口a、刀口拨爪打滑（刀刃式夹具）；3工作台a、推力轴承座不稳定；3k、走刀波纹度f：工件每转走刀量 mm/r

22、ev dh：滚刀外径 mm ：工件螺旋角 °n：工件压力角 ° 四、 径向跳动这节描述径跳产生的原因。在下面的场合下会使齿轮误差增大。a、工件安装不正确；b、工件或夹具刚性缺乏； c、测量基准与加工基准不同；径 跳 类 型a 工件每转一周产生一次大的径跳b 工件每转一周产生二次大的径跳图19a、 工件每转一周产生一次大的径跳表18分类原 因说 明优先级工件安装不当a、 工件内径公差过大；b、 工件端面跳动过大；c、 工件芯轴外径磨损；d、 工件芯轴外径跳动；e、 工件芯轴中心孔跳动；f、 夹具端面跳动；g、 刃口高度不均匀；h、 刀刃夹具浮动顶尖弹簧力不足；i、 螺帽紧固式

23、夹具上的螺母或螺拴倾斜；j、 与工件中心支架相接触的轴径径跳大；1加工基准相对于测量基准的跳动a、 工件端面相对于工件内径的跳动过大；b、 加工基准相对于两顶尖的跳动过大；c、 工件中心孔内有压痕；1尾架顶尖回转精度差a、 尾架顶尖跳动过大；b、 尾架轴承座不稳定；1工作台回转精度差a、 工作台轴承间隙过大；b、 工作台主轴跳动大；2工作台台面跳动a、工作台台面跳动2b、 工件每转一圈产生2次大的径跳工件转动一圈图20表19分类原 因说 明优先级尾架顶尖回转精度差a、 尾架顶尖每转一圈出现2次跳动波峰；b、 尾架轴承间隙过大；c、 尾架推力轴承跳动过大；d、 工件中心孔受损；e、 死顶尖磨损；

24、1工作台回转精度差a、 小齿轮跳动；b、 工作台轴承座不稳定；2 五、表面粗糙度 这节讨论齿面粗糙的原因 粗 糙 度 类 型a、 齿面上产生大的剥落b齿面产生抖动c 齿面的一边表面粗糙图 21a、 齿面上产生大的撕裂表20分类原 因说 明优先级齿轮材料即使是同样的材料，热处理状态不同撕裂的情况也会不同1冷却液a、 使用的冷却液不同，撕裂的情况也会不同；b、 所供冷却液不当或所供冷却流量不足；活性油2切削速率加工中产生的切削瘤会引起撕裂至 15m 小30至60m 大超过 90 m 小（ m=3 ）3切削方式逆滚： 撕裂较小；顺滚： 撕裂较大；（这种倾向发生于用多头滚刀滚削大的直齿齿轮）3滚刀窜刀

25、a、 滚刀窜刀方向的设定b、 滚刀每窜刀量的设定；传动链间隙a、 滚刀主轴传动间隙；b、 滚刀至主电机之间的传动链间隙；c、 飞轮的尺寸；3 滚齿误差及原因 王津盛b、 齿面上出现振纹表21分类原 因说 明优先级工件支承刚性a、 由于刀刃产生的抖动；b、 夹具刚性不够；c、 卡紧力不够；d、 夹紧力不够；e、 切削条件与工件形状不符；f、 工件中心支架不正确；g、 工件形状不当（刚性不够）；1滚刀主轴刚性a、 滚刀小支架轴承间隙过大；b、 推力轴承座不稳定；2工作台轴承a、工作台轴承允差过大2滚刀主轴力矩a、 滚刀至电机之间传动链上间隙过大；b、 滚刀至电机之间的传动链过长；c、 滚刀芯轴过长（滚刀芯轴直径小）；2尾架顶尖a、尾架顶尖座不稳；2c、单齿面上表面粗糙表22分类原 因说 明优先级滚刀刀刃形状a、反螺向滚刀b、多头滚刀这些滚刀的基准角度在左右侧上不同，角度越