内齿轮成形磨削工艺与装备技术研究

内齿轮成形磨削工艺与装备技术研究

摘要：齿轮是各种机械装备的基础部件，齿轮传动性能的优劣和承载能力的

高低很大程度上决定着机械装备的质量和性能。随着机械科学技术的发展，对机

械传动的精度、承载能力和平稳性提出了更高的要求。近年来，齿轮技术最重要

的进步是硬齿面技术。硬齿面齿轮可以成倍提高传动装置承载能力和使用寿命，

大大减少传动装置的尺寸和重量。我们知道，虽然我国在内齿轮成形磨削工艺方

面投入了大量的人力物力，在近几年的发展中也取得了一定的进步，但是和发达

国家相比还存在很大问题，为了改变我国成形磨齿机依靠进口的局面，促进我国

齿轮制造业的发展，本文则对内齿轮成形磨削工艺以及装备技术提出以下探讨。

关键词：内齿轮；成形磨削工艺；装备技术研究

前言：随着我国机械化程度不断增加，各个行业对齿轮减速器的需求随之增加。内齿轮因具有传动效率高、结构紧凑、传动平稳等优点，被广泛应用于起重、建筑、冶金、矿山等行业的机械传动中。但是在对其的研究中，我们发现硬齿面

内齿轮制造困难，加工效率低，成本高，制约了大功率、小体型行星齿轮减速器

的广泛应用。如果我们采用成形磨削技术，可以提高齿轮的精度，从而更好的应

用于不同行业，但是目前我国所使用的装备大多需要从国外进口，且生产成本很高，因此，我们应该加大研究力度，提升自己研发装备的能力。

1.硬齿面内齿轮加工技术研究

1.1硬齿面滚齿

目前我国对机械行业的重视程度越来越高，也投入了大量的资金促进机械行

业发展，而内齿轮作为重要的部件，在各个行业的应用都是非常广泛的，要想利

用内齿轮生产某些机械，我们必须要对于进行成形磨削，从而保证机械的精度能

够不断增加，生产的产品的质量也会有所提升。人们在不断的发展以及应用过程中，总结出了很多的齿轮加工方法，并且不同方法的适用范围是不同的，也有各

自的优缺点，在实际应用的时候，应该根据实际需求进行合理的选择。其中滚齿

就是一种很常见的加工方法，不仅应用广泛，且工作效率是很高的，一般上，如

果加工软齿轮的话，选择该方式是最好的。它可以对硬齿面圆柱齿面进行半精或

者精加工，从而节省成本，对齿轮也不会造成损害。

1.2插齿加工

虽然滚齿方法的优点很多，但是并不适应与加工内齿轮和多联齿轮，那么选

择哪种加工方式更方便呢？实际上我们可以选择插齿加工的方法，硬齿面齿轮的

精插削指的就是采用硬质合金插齿刀一定强度的硬齿面齿轮进行精加工。实际上，发达国家的工业发展起步早，所以他们研究硬齿面插齿刀的研究也是很早的，现

在应用工作已经很成熟了，但是我国还是主要依靠从国外购买，自主研发的力度

比较小，虽然能够达到的精度很高，但是还有发展进步的空间，需要不断努力。

1.3磨齿

1.3.1圆柱蜗杆砂轮磨齿法

齿轮加工是需要经过多重工序才能够达到工作需求，但是在处理的过程中可

能会出现各种问题，比如说齿面热处理过程中就可能出现变形、齿轮精度降低、

齿面表面比较粗糙等问题，如果处理不好的话，会直接对后续的应用造成困难，

因此我们需要采取一些必要的措施进行弥补，而磨齿就是一种常用方法，但是磨

齿进行细分的话，有很多具体的方法以及操作技巧，而本文我们提到的圆柱蜗杆

砂轮磨齿法，它是国外的一家公司研制出来的，现在很多企业都在使用。这种方

法的加工原理和滚轮是基本一样的，它是磨齿工艺中生产效率较高的方法之一。

国内有很多工厂都生产这种磨齿机。但是使用这种方法修整砂轮的话比较麻烦，

通常用于批量生产。

1.3.2片状成形砂轮磨齿法

除了上文讲到的磨齿方法之外，片状成形砂轮磨齿法的应用也是很广泛的，

并且该方法的机床结构是十分简单的。所以不仅可以用来加工外齿轮，也可以加

工内齿轮。但是电镀CBN砂轮的价格是很昂贵的，机床的工艺范围也是比较窄的，仅仅适用于成批大量生产。如果我们采用可修整的成形砂轮的话，它的加工适应

性是很好的，不仅可以用于大量成批生产，对于单件小批生产同样使用，并且它

可以满足单件的个性化要求，所以说它的优势还是十分明显的，其他设备是不能

够相比较的。但是并不是说使用这种方法就可以全面解决好成形齿轮的在线修整

问题。因为影响成形质量的因素有很多，我们需要多方面综合考虑，从而积极研

究提高其质量的相关举措。

2.成形砂轮修正方法研究

2.1砂轮修整工具

对砂轮进行修整的时候，仅仅靠人工操作是没办法完成的，所以需要借助一

些基础的工具对砂轮表面进行修整，从而降低其表面的粗糙度，从而提升砂轮的

廓形和锐度。通常企业最常使用的工具有单颗粒金刚石笔和金刚石滚轮。工作人

员最喜欢使用金刚石笔，因为它不仅结构简单，并且方便操作，不需要高超的操

作工具，但是有一个缺点就是，金刚石笔如果长期使用的话，磨损是十分严重的，内齿轮的精度也会相应降低，所以不耐用。并且是没有办法保证金刚石轴线与砂

轮的轮廓形法线方向是一样的，为了解决这个问题，人们会在上面再增加一个回

转控制装置，这些会导致回转器的设计变得复杂。金刚石滚轮在修整的过程中磨

损是比较均匀的，这些都会导致摩擦力大大降低，摩擦热也会减少，都延缓了金

刚石的使用寿命。并且随着现代化技术的快速发展，金刚石滚轮的制造精度得到

了很大提高，但是这都是一些基本的修整工具，它们的精度都是有限的，且使用

寿命也不长，因此，人们对修整工具一直处于不断研究中，希望以后我国能够研

发出更多既经济实惠又有着高精度的修整工具。

2.2砂轮廓形计算方法

在对内齿轮进行修正之前，我们需要对它的廓形进行相关的计算，从而在具

体的操作过程中可以有一定的依据以及参考标准，避免因工作人员的自己想法损

坏砂轮，造成不必要的经济损失。现在人们通常使用的砂轮廓形计算方法包括解

析算法和数值模拟包络法等。虽然计算方法有很多，但是它们的计算原理都是相

似的。都是先对砂轮与工件的解除条件方程进行求解，然后再计算砂轮的轴向截

面齿形，但是我们需要注意的是，使用这个方法的时候，不同参数的齿轮需要进