螺旋锥齿轮的质量控制

齿轮副经研齿并符合质最量要求后，仍需再次在对滚检查机上作接触和噪音检查，并将获得最佳接触和噪音的最后安装数据和配对记号打印在齿轮上，最为装配的依据。

下列为螺旋锥齿轮副硬齿面研齿的重要特点和对机床的一些调整方法。

有关螺旋锥齿轮的质量要求
螺旋锥齿轮的精度包括制造精度和安装精度。

由于技术的发展以及向国际标准靠近，其精度标准已由60 年代机械工业部颁发的JB180-60《圆锥齿轮传动公差》标注发展到GB11365-89《锥齿轮和准双曲面齿轮精度》标准。

螺旋齿轮副质量高低，最终反映在齿轮副装配后接触区的好坏和噪声的大小两项综合指标上。

因此，齿面接触区是评定螺旋锥齿轮副质量的重要指标之一。

齿面接触区除在加工中应以严格保证外，还应考虑以下几个因素。

即齿轮箱及支撑部分尺寸偏差及变形对接触区的影响；齿轮副载荷后接触区变化，齿轮制度（格里森制或奥利康制）的不同对接触区也不相同等，对与接触区（形状、位置、大小）不同企业也有其不同的要求（主要考虑承载对噪声的影响），但总的要求是齿轮在承受载荷后接触区应接近接触整个齿面而不跑出齿面大端。

螺旋锥齿轮噪声的检验，目前尚无法定的标准，但螺旋锥齿轮副的噪声又是评定其质量的又一重要指标之一。

日前在轿车、轻型车及微型车等车辆传动的准双曲面齿轮制造中越来越显得重要和必要。

影响齿轮噪声的因素很多，诸如传动机械设计因素、系统刚度、接触精度、运动精度、齿面粗糙度、齿形误差、齿侧间隙及毛刺等。

目前国内生产车用准双曲线齿轮厂家的产品，大多存在（特别是倒车面）异响或“拉哨声”。

究其原因是齿面不光所致。

研齿前对齿轮副的质量要求
螺旋锥齿轮硬齿面的研齿是一种对齿面实现微量修形、改善齿面粗糙度的抛光工序，使其达到传动平稳和无噪声性。

不能认为研齿在很大程度上具有矫正接触精度的能力，更不能认为研齿能提高齿轮的运动精度。

太多的研齿余量将导致齿轮副质量的下降。

虽有些齿轮的接触精度可通过不断改变研齿机的调整参数来加以改善，但不能很好地发挥研齿机应有的生产效率。

因此，对于需要经研齿的齿轮副，必须保证研齿前各工序的质量，使批量齿轮副在研齿前的接触精度达到一致。

要达到这一点，首先必须保证材质的稳定性；其次切齿计算是关键，一是希望接触精度正确，二是对V/H移动引起的接触区的变化应不很敏感。

以便更易装配质量；再其次是热处理。

热处理的关键，一是要求变形小，二是掌握变形规律，以便在切齿工序的调整中更易加以解决。

目前，国内外厂家多采用在现场经验积累的基础上，在热前后分别对齿轮副作V/H检查比较来确定热前接触区的形状、位置及大小，以便热后能达到要求（正确性和批量齿轮的一致性）。

国际先进的“d0接触分析”和“加载接触分析”理论，目前在国内还未得到广泛应用。

为了保证在标准安装距下齿轮副的齿侧间隙，切齿时应留有研齿余量。

其大小应与切齿的表面粗糙度、研齿后齿面粗糙度要求、传动比、法向模数的大小以及研齿磨剂的配方等因素有关。

一般，推荐在0.02-0.05mm （法向齿厚），最大不能超过0.1mm。

螺旋锥齿轮研齿机的研齿运动
螺旋锥齿轮副在其从动轮具有低制动力的条件下啮合运转时，利用齿面间产生的正压力和齿面间的相对滑移，并在齿面间不断供给研磨剂的结果，使齿面受到研磨作用。

但被研磨区域仅集中在齿面的凸出（接触区）点上。

为了使整个齿面都受到研磨或使齿面的某些部位受到不同程度的研磨作用，对齿面实行微量矫正。

研磨剂
研齿机所采用的研磨剂通常为一种磨料和油或磨料，油和水的混合物（加水不能用于电火花跑合机床）。

研磨剂的配方种类很多，各企业采用的研磨剂也各不相同（有自行配制的，也有购进成品的）。

选用研磨剂的配方在研齿中至关重要，因他直接影响研齿质量、研齿效率以及研齿成本等。

但研磨剂必须同时具有足够的切削性、悬浮性、流动性、润滑性、冷却性、寿命及经济性。

碳化硼是最为有效的研齿磨料，但价格昂贵。

碳化硅是常采用的较为有效的研齿磨料。

磨料的颗粒必须具有高的硬度、脆性、和尖锐的切削刃、在研磨剂中必须能悬浮。

在使用过程中，磨粒不断破碎、尺寸变小、出现新的和尖锐的切削刃。

采用的油必须是流动性好，并具有冷却和润滑作用。

油的粘度要能满足在正常工作温度下能使磨料在油中悬浮。

在研齿过程中还必须具有防止齿面发生胶合的特征。

磨料的粗糙度也很重要，他直接影响研齿质量和效率等。

太细的磨料不但研齿时间长，而且还造成在研齿过程中齿面发生胶合（烧伤）的危险。

太粗的磨料不但粗糙度差、研齿控制困难、容易引起过量研磨、小轮安装距变化敏感和产生顶刃干涉而且还可能引起传动噪声增大和在重载下齿面发生胶合等。

由试验得出，研磨6-9模数的齿轮时，磨粒的粒度应在320-400 为好，大多数车用准双曲线齿轮常采用200-240的磨料粒度。

粒度大于240的磨料，在研磨过程中将很快破碎，但破碎的磨料又形成新的切削刃，但仍需经常添加新的磨料，以保持研齿效率。

粒度小的磨料研齿过程中不易破碎，磨粒不破碎时锋利的切削刃已磨损，这时磨料就不能继续使用了，必须更换。

研磨剂中用的研磨机油是可用水或溶液很容易从齿轮上清洗去除的一种矿物油，这种油有很多种牌号，应很好的选择，以确定那种最适合自己的要求。

用于电火花跑合和电火花研磨复合加工的研磨剂机油，还必须具有较高的粘度，以便能在齿面上绝缘层油膜。

满足电加工要求。

购进的成品研磨剂，也应满足以上要求。

磨料与油一起混合时应进行很好地搅拌，以确保磨料能均匀分布和悬浮。

当磨料和油的比例一经确定后，称重的时候应严格把握，以保证获得同样成分的研磨剂，磨料和油比例的变化将引起被研齿轮副的质量变化。

温度变化引起研磨剂浓度的变化，也将引起研齿效果的变化，因此在研齿之前应先开动研磨泵及搅拌轮约20分钟，使研磨剂循环，加热并使磨料均匀分布，以达到对研齿质量影响最小。

1.磨料硬度与被研齿面的硬度关系
被研齿面的硬度是选择决定磨料硬度的一个决定性因素，对于硬度在HRC58以上的渗碳淬硬齿，一般采用碳化硼。

如果被研齿轮的表面硬度低于HRC55,碳化硼或碳化硅粒将嵌入齿面，这种嵌入主要由于齿面不硬或过大的齿面压力（制动力矩）所引起。

嵌入磨料的齿面将导致齿轮副装配后在运转中很快磨损而失效。

对于较软的齿面采用含有细（磨料粒度在400号左右）且不太硬的磨料作为研磨剂进行研齿。

氧化铝磨料可用来研磨齿面硬度不高的齿轮副。

2.研磨剂的添加或更换
在研齿过程中，研磨剂的磨粒将不断的破裂，其切削性能将会下降，影响研齿效率和质量。

因此，研磨剂在经研磨过一定数量的齿轮副之后，应添加一些新的磨料，以保证研齿效率。

添加新磨料的同时应去掉相同的旧研磨剂，否则会使研磨剂变浓。

如大批量生产微型车用追双曲线齿轮的研磨剂，一般是每研齿
6-8小时或研80-100对齿轮副后，应添加相当于研磨液箱容积约五分
之一的新研磨剂（碳化硼配方的研磨剂不在此比例），这样可获得一致的研齿质量。

由于从动轮齿上研磨下来的金属自由碳离子以及齿轮上的污物都可以进入研磨剂而使研磨剂污浊。

污浊的研磨剂将引起研齿质量的变化，因此，研磨剂需定期更换。

更换研磨剂时应将研磨剂循环通道彻底清洗。

磨粒破裂或失效的主要反映是引起工件小轮的安装距发生变化。

这就需要改变研齿机的调整数据保持检查机上的零位安装。

一般从原始位置的改变应不大于0.04mm,如大于此值，应添加或更换研磨剂。

研齿机一经调整好后就不要轻易改变，除非是研齿前的齿轮质量发生了变化。

3.研磨剂的喷射位置
在自动研齿循环中，研磨剂就不停的对准齿轮喷出，使齿轮的每个方位（正转或反转）转动时在整个齿面上都有均匀的研磨剂。

研磨剂喷向齿面后应相等的从齿槽的大小端流出。

并位于相对于大轮直径的6-9点钟刻度的方位，这样能获得较理想的研磨剂分配。

这个位置应根据不同规格的齿轮和要求变更。

必要时还可采用双喷嘴。

一个喷嘴研磨剂喷射在相对大轮直径的点刻度位置。

另一个喷射在相对大轮直径的点钟刻度位置。

4.推荐研磨剂配方
研磨剂一般按1:1.25-1:3 比例的磨料和合适的研磨机油混合而成。

要求在常温下能自由的在研磨剂循环管道中流动。

研磨剂太稀（含
磨料太少），不但达不到研磨效果，反而在负荷作用下产生热量而造成齿面破坏，特别是对准双曲线齿轮就更为严重。

研磨剂太浓（含磨料太多），不但循环供给困难，而且也有可能因润滑和冷却不良而产生上述结果。

部分厂家使用的研磨剂配方如下：
（1）碳化硼3Kg、汽车齿轮油6Kg与锂基润滑脂搅拌均匀使用。

（2）碳化硅3Kg、羊毛6Kg与清水1Kg搅拌均匀后使用。

（3）碳化硅3Kg、汽车齿轮油5Kg与锂基润滑脂6Kg搅拌均匀使用。

（4）碳化硅4Kg、高悬浮研齿油10Kg搅拌均匀后使用。

（5）20#机械油10Kg、硬脂酸铝160g、凡士林2.5Kg全部加热至130后再加入金刚砂4Kg搅拌均匀后使用。

事实上，不一定非按以上配方不可，用户可使其工件的材料、齿面硬度、工件齿面要求质量、生产效率及成本等采用试研的方法进行配制。

以求获得最佳研齿效果。

一般的研齿调整
研齿对制造质量的螺旋锥齿轮来说，是一个极其重要的工序。

如不能很好控制研齿时，将会降低齿轮副的质量，甚至会出现研废品。

1、研齿机的调整
研齿机的调整必须按《使用说明书》规定的程序和方法进行。

调整好机床后将被研齿轮副的齿面涂上显示剂（一般为红丹和柴油或机械油的混合物质），在研齿机不供给研磨剂的状态下经一个短期的自动循环后检查，观察齿面接触区（被研区）情况，以检查研齿机的调整
是否能很好地达到研齿要求判定研齿机的调整是否正确。

2.研齿时间的确定
齿面上被研去的金属量受到总研磨时间、研齿制动力矩、研磨剂中磨料的锋利程度、研齿机主动主轴每分钟转数、齿轮模数、齿长等因素的影响。

对于准双曲线齿轮，其偏置量将影响其齿面滑移和增加研齿运动。

任何齿轮副正确的研齿时间只能是通过短期时间的试验性研齿、检查和分析研齿效果来确定。

如果一对齿轮副经研齿后，在齿面粗糙度，接触区的形状、位置、大小以及噪声等都不理想时，这时齿轮副应重新调整研齿机后再次进行研齿，使之达到要求为准。

过量的研齿，将会降低齿轮副的质量。

3.研齿的齿侧间隙
研齿过程中的法向齿侧间隙应比齿轮副理论齿侧间隙小0.03-0.07（与齿轮模数有关）。

如齿轮副在装配时有一个很小侧间隙的要求，则应尽可能选用较小的摆角和研齿循环时间，以减少发生干涉的可能性。

如果齿轮研齿时的侧隙过大，装配后则将会产生齿顶边缘干涉。

在正确的侧隙检查时，接触将靠近小端。

如果齿轮在研齿时的侧隙太小，则将在沿修缘处出现一条很深的线。

在正确的侧隙检查时，接触区将远离小端。

此外，研齿时侧隙过小或完全没有侧隙时，则同时两齿面（凹面和凸面）受到研磨，将产生不正确的研齿控制和出现噪声和烧伤。

4.研齿制动负荷
研齿
5.调整偏置距和小轮安装距研齿
（1）
6.研齿机调整量的修正
可修正
7.重新研磨大轮或小轮
经研齿后的齿轮副可进行再研磨，以提高研齿质量达到生产要求。

如果研齿后的一对齿轮副中有一个齿轮（大轮或小轮）报废了，剩下的一件可和另一件新的配件进行重新研齿，按正常的研齿循环进行。

如大轮和小轮在以前都已研过，但不是一对配研齿轮副，他们仍可重新再经配研后成为一对齿轮副。

在这种情况下，其研齿循环时间也大约为正常研齿时间的一半。

一般来说，这种方法不太可取，往往成功率很低。

所以最好还是一个研过的大轮或小轮与研过的大轮和小轮进行配研为好。

重新研齿循环中的齿侧间隙变动量小于正常研齿时的侧隙变动量。

因此，在重新研齿时通常将侧隙量稍作减小一点（略小于或等于图样规定的最小齿侧间隙值），以防止研齿时的齿侧间隙量太小而发生干涉。

变形齿面的修正方法
以下仅以左旋主动车用准双曲线齿轮副大齿轮齿面的接触区状
况，以及在具有摆动小轮节锥齿轮运动的研齿机上作变形齿面的修形调整方法。

研齿只能实现对齿面光整（抛光）加工，不能实现大热变形齿面的矫正。

因此，齿轮副的原始质量的掌握，热处理变形规律及热处理操作规程的条件下在切齿试配时按接触区要求的形状、大小和位置来确定的。

因此，批量生产质量的一致性至关重要。

研齿前常见的接触区（大轮）大体有如下几种，以及其修形方法。

8.小端接触。

轻载运转检查时接触区位于两齿面的小端（是由螺旋角误差所引起的）
修正方法：严重时，应先定点研磨，使接触区移向齿长中部后再循环研磨。

不十分严重时，可采用小轮节锥摆动速度修正和增大正反面小端节锥摆动量，使小端多受到研磨作用而将接触区矫正到齿长中部。

9.大端接触。

轻载运转检查时接触区位于两齿面的大端（是由螺旋角误差所引起的）
修正方法：严重时，应先定点研磨，使接触区移向齿长中部后再循环研磨。

不十分严重时，可采用小轮节锥摆动速度修正和增大正反面大端节锥摆动量，使大端多受到研磨作用而将接触区矫正到齿长中部。

10大小端接触（偏接触）。

轻载运转检查时接触区位于一齿面的
大端（小端），另一齿面的小端（大端）。

（是由螺旋角误差所引起的）。

修正方法：严重时，需先定点研磨，使接触区都移向齿长中部后再循环研磨。

不十分严重时，可采用小轮节锥摆动速度修正和增大正反面大端或小端节锥摆动量，使大端或小端轻载接触区多受到研磨作用而将接触区矫正到齿长中部。

11齿根接触。

轻载运转检查时接触区位于两齿面的根部（是由于压力角误差所引起的）
修正方法：可适当改变小轮安装距来解决
12齿顶接触。

轻载运转检查时接触区位于两齿面的顶部（是由于压力角误差所引起的）
修正方法：可适当改变小轮安装距或适当改变齿侧间隙来解决。

13顶根接触（坡脚接触）轻载检查时接触区位于一齿面齿顶领一齿面的齿根（是由于压力角误差所引起的）
修正方法：可适当改变偏置量或小轮安装距来解决。

14对角线接触（分内对角和外对角）轻载检查时两齿面接触区在齿面呈对角状。

是由于各点螺旋角不等以至于压力角不等引起的。

轻微的对角接触对传动质量一般无多大影响。

修正方法：可改变主动轮锥调整量和两齿面大、小端的节锥移动量来解决。

15过长接触。

轻载运转检查时接触区几乎达全齿长。

是由齿线曲率半径误差引起的。

过长的接触会引起传动噪声。

修正方法：增大两齿面大、小端小轮节锥摆动量。

16过短接触。

轻载运转检查时接触区位于齿长中部但过短。

是由齿线曲率半径误差引起的。

修正方法：先采用较小的小轮节锥摆动量循环研齿，在扩大接触区后再改变较大的小轮节锥摆动量，以实现全齿面都受到研磨作用。

对于上述批量热变形较大的齿轮副，可在较大范围内改变研齿机调整参数（如偏置距、安装距、轮锥调位量等）进行粗研齿，将其接触区矫正到正确位置，并达到接触区的形状和大小要求。

然后再将研齿机调回正确位置进行精研齿（精研齿时间比粗研齿大约可少50%）。

以满足齿轮副的质量要求和提高生产率。

调整粗研齿虽然能矫正接触，但降噪往往不明显，甚至不能降噪。

所以调位粗研齿后必须复位精研。

17.正转面（汽车前进时驱动面）出现高节奏性噪声。

修正方法：升高研磨剂的喷射点至从动轮12-1点钟刻度位置的齿面小端处。

使该齿面啮合区获得更多的研磨剂来解决。

18.接触正常但重载驱动（汽车速度快速加速）噪声大（主要由于接触区过分趋于大端所致）
修正方法：可采用下列方法之一或几种方法之组合。

（1）增加正转面大端小轮节锥移动量和小轮节锥摆动量，这引起大的外对角接触和接触区长度略变短，但可减小大轮大端齿顶的负载集中，这一修正可能引起滑行或轻载驱动噪声。

（2）增加正转面大端小轮节锥移动量，这将缩短齿轮接触区长度和减小在齿轮大端的负载集中，这一修正将使接触区移向小端。

（3）减小正转面小端小轮节锥摆动量，这将允许接触区移向小端，减小在大端的负荷集中，也将使接触变轻。

（4）增加正转面的制动负荷，这将使大端多研去一些，接触区移向小端，也将使接触区边长。

（5）采用修正摆动（双速摆动）速度在正转面的大端增加研磨量，这将使大端的接触区更加得以改善而不影响小端的齿面接触。

（6）改变正转面的研齿循环时间，这应在正常研齿时间之后观察齿面的研磨质量，如接触区位置、大小、形状来确定。

如出现干涉明显或修缘没有了，则应减少研齿循环时间。

19.接触正常，但滑行（刚好保持原来的速度或汽车又很慢的减速）或轻载驱动（车速缓慢加快）噪声大（主要由于接触区偏向大端和大的内对角接触所致）。

修正方法：采用下列方法之一或几种方法之组合。

1）减小正转面小轮节锥调整量，这将引起大的内对角和接触区长度略变长，这一修正可引起重载驱动噪声，这时应增加正转面大端小轮节锥调整量。

2）减小正转面小端节锥摆动量，增加正转大端小轮节锥摆动量，这将使接触区移向小端而保持原有的接触区长度
3）减小正转面的制动负荷，这将减少整个齿面上的研磨量，在正转面大端增加摆动速度修正（减慢摆动速度），使正转面大端比小端齿面多受到研磨，可使接触区略从小端移出
4）改变研齿时间，使小端齿面减少受到研磨作用
20.接触正常，但倒车（即汽车速度为正常减速或下坡行驶，此时为大轮驱动小轮）面噪声大或产生拉哨声（或异响）
修正方法：采取下列方法之一或几种组合
1）增加反转面大端小轮节锥摆动量，减少反转面小端小轮节锥摆动量，使接触区移向反转面小端
2）增加反转面大端小轮节锥摆动量，缩短反转面大端的接触区长度，减轻反转面大端的负荷集中
3）增加反转面的研齿时间，改善反转面的齿面粗糙度
4）增加研磨剂中的磨料含量，提高研磨效果
5）改变偏置量或小轮节锥调整量，使接触区从小轮齿顶移出并趋于齿根（大轮小端接触趋于齿顶），并略靠近小端。

研齿中常出现的问题
21研磨剂的沉淀
在研齿过程中如果出现研磨剂中的磨料产生不断地沉淀，使研磨剂中的含量越来越少，将引起批量齿轮的研齿质量发生变化和研齿质量的不稳定。

研磨剂的沉淀也给重新研齿时研磨剂的搅拌带来很大的麻烦。

因此，研齿机若需较长时间停止工作时，应将研磨剂吸入集中在机床的积油池（工件齿轮下面的槽内），在重新研齿时先用人工搅拌后在放入研磨剂箱中。

因此在选择研磨剂的配方时应充分注意这一问题。

22齿面粗糙度不一致
产生原因：研齿机调整不准确或调整错误。

修正方法：重新测定并调整研齿机运动各参数并作试验其正确性。

23齿侧间隙增大
产生原因：没有留研齿余量或过量研齿。

修正方法：经研齿后，齿厚要减薄，齿侧间隙将随之增大，这是属于正常现象。

所以，一般需经研齿的齿轮副应留0.02-0.05mm最大不超过0.1mm的研磨余量。

在保证研齿质量的前提下，尽量缩短研齿时间。

24游离状接触区
产生原因：工件夹具精度达不到要求或精度尚失。

修正方法：游离接触区，习惯上把他称之为接触区偏摆，即在同一个齿轮上，特别是工件大轮的所有同侧的齿面接触区位置出现有规律的偏摆，他们有的靠近小端，有的在中间，有的则偏向大端，所有接触的重点在一个椭圆上，椭圆越大说明接触区的偏摆也就越大。

出现这种情况的齿轮，一般可重新调整工件的安装精度或适当修正研齿运动参数加以修正。

严重时，用研齿方法是无济于事的。

25齿面出现麻点
产生原因：研磨剂中的磨料太细或磨料含量太小以及运动过大或过小。

修正方法：研齿后齿面出现麻点，对齿轮传动噪声影响很大，常常因此而报废。

特别是准双曲线齿轮副齿面接触区中心出现麻点更是不允许存在。

可适当选用粒度较粗磨料或磨料粒度按照一定比例搭
配；增加研磨剂中磨料的比例成分：选择合适的研齿运动：不能将齿面残留有磨料的齿轮副作滚动检查。

26齿面接触区变位
齿轮副经研齿后，其接触区应基本保持在研齿位置上（除对齿面实施修形的除外）。

但有时可能出现研齿后接触区发生了变化，对于接触区发生了热不大变形的齿轮副一般可不另作处理，对于变化较大而影响传动质量的齿轮副就必须改变研齿参数确保齿前正确的接触区，常见的研齿后接触变位有如下几种情况：
1）小端发生干涉，大端接触区的位置满意
引起原因：小端的研齿运动太多
修正方法：减少研齿制动负荷，这将使接触区从小端移去；减少小端小轮节锥摆动量，这将使接触区保持在小端。

这样可以减小在小端的研磨量，也就是说将增大大端的小轮节锥摆动量。

2）大轮倒车面修缘时出现深接触（与干涉线相似）
引起原因：研齿时的侧隙太小
修正方法：增大研齿侧隙量，加大的量等于在检查机为消除线接触而需减小的量。

使研齿后两齿面上的接触区靠近小端。

3）两齿面沿轮齿的顶缘出现干涉
引起原因：研齿时的侧隙太大。

修正方法：减小研齿侧隙量，但不能减少的太多，否则会出现上述情况。

减小侧隙量也会使接触区从小端移出，研齿后，大轮倒车齿面上的接触区略靠近齿顶。

27齿长向被研区域过短
螺旋锥齿轮副在研齿后应该在齿长方向达到全齿面均受到研磨。