齿形齿向误差学习笔记分享

如何根据齿形齿向检测中常出现的一些误差曲线的形状及特点进行总结归类，并分析查找产生齿形误差曲线和齿向误差曲线的原因。

齿形误差包括：

齿形角度误差fHα

形状误差fHα

鼓形量Cα

fHα、ffα和Cα构成总误差Fα

齿形决定了齿轮啮合的平稳性，好的齿形可以降低齿轮啮合产生的噪音和震动。

1）较理想的齿形曲线近似为一条直线（如下图①所示）。当设计齿形为鼓形时，理想的曲线为中部外凸的曲线（如下图②所示）。

2）齿形有角度误差（如下图所示），齿顶较正，曲线倾斜，齿顶比齿根低，则角度误差为正，分圆误差为正。反之，齿顶较负（如图④所示）。角度误差较大的齿形曲线会改变齿轮啮合位置，使得啮合时的接触面积减少，随之产生噪音和震动并减少齿轮使用寿命。

3）齿形曲线有形状误差：

如下图所示齿形曲线基本走向与基准线走向平行，这种情况产生的原因是刀具磨损或机床设定参数不合适；

中凹曲线，呈现反鼓形状，即中间鼓形量为负（如下图右侧所示），这种齿形啮合会产生很大的噪音，使齿轮磨损加快，为齿形曲线中的大忌，这种情况产生的原因为粘刀或刀具与零件中间粘带小铁屑，也可能由于刀杆或工装夹具跳动引起。

齿形各种误差分析

齿形齿向检测时通常检测三个或四个齿的左右两侧齿形齿向。

1）如下图6所示，同侧曲线第一和第三为直线，第二和第四方向相反倾斜。这表明齿形角度误差合格，主要是分圆出现几何偏心，其原因是滚齿或剃齿芯轴与工件内孔配合间隙大而引起的加工安装偏心，也可能由芯轴的两边中心孔与机床上顶尖轴线重合度不够导致。

2）同侧四根曲线均偏正，另侧四根曲线均为偏负，如下图所示，是齿形角度误差曲线，主要原因是不正确的原始刀具齿形角引起，压力角大齿顶偏负，压力角小齿顶偏正；也可能由刃磨后刀具前刀面非径向性不好引起。另一种情况，两侧曲线向同一方向倾斜，一侧是顶正，另侧顶负，如图所示，这种形状如果刀具原始齿形角正确，则可能是由刃磨后刀具容屑槽轴向性不好或在安装时刀具对中不好造成的。

刀具正前角导致误差

刀具负前角导致误差

3）同侧四根曲线趋势基本一致，但呈现周期性曲线，曲线走向与基准线平行（如下图所示）。

这种曲线特点为齿面凸凹不平，这种周期性误差产生的主要原因有：

安装后的刀具，径向跳动和端面跳动较大；机床传动链运转中，产生短周期误差，如机床分齿挂轮的运动误差和分度蜗杆的径向、轴向跳动引起分度蜗轮的小周期转角误差，这些误差最终在齿形上形成周期性的波形误差；刀具没刃磨好或该刃磨了。

为了正确、全面地反映测量部位评定长度的选取形状，一般测量三个或四个齿的左右两侧，测量部位应在齿轮的分度圆附近[4]。对于评定长度，应考虑端面倒棱的影响，一般为评定齿宽的80％～90％。

齿向误差曲线形状

齿向误差曲线形状包括：

齿向角度误差fHβ

形状误差ffβ

鼓形量Cβ

fHβ、ffβ和Cβ构成总误差Fβ

如果齿向误差较大，会影响载荷分布均匀性的误差，降低齿轮的承载能力而影响使用寿命。

1）fHβ、ffβ和Cβ为零的齿向曲线为一条直线（如下图所示）。当设计齿形为鼓形齿时，而无齿向误差的理想曲线为中凸的曲线（如下图中间所示）。

2）有齿向误差的曲线，曲线倾斜，对于右旋齿轮，曲线向右倾斜，则螺旋角增大，反之则螺旋角减小；对于左旋齿轮，曲线向右倾斜，则螺旋角减小，反之则增大（如下图所示）。

3）齿向有形状误差的曲线：如上图所示曲线基本走向与基准线平行。齿向中凹的齿向误差曲线，呈现反鼓形状，即中间鼓形量为负。

齿向各种误差分析

1）同侧四根曲线，两根为直线，另两根倾斜方向相反。这表明齿向角度误差合格，由齿轮的端面跳动误差或滚齿上下压垫和剃齿芯轴的端面跳动误差引起的。

2）两侧曲线向同一方向倾斜，且倾斜程度基本一致（如图11所示）。这种形状是齿向角度误差，主要由于刀架导轨相对于工作台回转轴线在切向的平行度误差的影响。

3）两侧四根曲线都倾斜，且倾斜的方向相反（如下图所示），这种情况是由于滚齿机刀架导轨相对于工作台回转轴线在径向的平行度误差的影响。

4）齿向曲线基本走向不倾斜，但弯弯曲曲，被称为齿向形状误差，可分两种情况：

形状不规则，数值不大，其主要原因是：齿坯的硬度偏低；刀刃不锋利，在加工过程中造成齿面粗糙度不好；进刀量过大，走刀速度过快产生机床振动造成。

第二种是形状规则，具有不变的波长和基本不变的宽度，其主要原因是进给丝杆的轴向和径向跳动，分度传动链的短周期误差引起的。

5）由径向和切向误差同时影响的曲线：两种误差大小相等且同时出现时，两种误差则会在一侧齿面上相互抵消，而在另侧齿面上互相加强，因而就出现一面齿正确，一面有齿向误差（如下图所示）。

6）杂乱型齿向误差。这是由齿坯基准端面跳动引起，或由齿坯轴向安装歪斜产生，这一误差对齿的纵向接触具有很大的影响。当一组齿向曲线同时存在角度误差有正有负时，全齿范围内同时存在一端齿有厚有薄，造成此现象的主要原因是刀架导轨镶条有松动、磨损或调整不对称造成的。

影响齿轮精度的还有：

单个齿距偏差fpt（齿轮分度圆上同侧齿面之间的弧长）

齿距累计偏差Fpk（任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差）

齿距累计总偏差Fp

切向综合总偏差Fi′

一齿切向综合总偏差fi′

径向综合总偏差Fi″

一齿径向综合总偏差fi″

齿轮径向跳动Fr

齿厚偏差Esn

公法线长度变动Fw等

在生产实践中，应注意到多种因素的综合影响，多方面分析及时发现问题，尽早采取工艺措施，改善和稳定齿轮加工质量，提高齿轮工艺制造水平，平时做好记录总结。

齿轮的设计及加工方法，加工齿轮所用的刀具设计、制造及使用方面的相关问题。

齿轮刀具设计计算方法，相关应用程序的开发，CAD二次开发自动绘图等的相关技术问题。

刀具应用方面，刀具的切削参数、涂层和使用寿命，加工中遇到的问题和解决办法等问题。

今天就分享到这，感谢您抽出宝贵的时间阅读！

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