滚齿误差及原因docx.docx
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滚齿误差及原因docx
滚齿误差及原因分析对策图表
王津盛
一、距差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2
相邻齿距误差大
单个齿距误差大
整个齿距误差大
二、形差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯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、向差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24
工件一圈有一次峰值
工件一圈有二次峰值
五、面粗糙度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26
撕裂
振纹
单齿面粗糙
六、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
一．齿距误差
当产生齿距误差时应该如何去分析
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
a、滚刀定心精度差。
b、滚刀夹紧力不够
1
（或安装不正确）
c、滚刀精度低或滚刀刃磨不正确
滚刀心轴缺陷
a、滚刀外径磨损
2
b、滚刀心轴径向跳动过大
a、滚刀主轴跳动过大
b、滚刀主轴轴向跳动过大
滚刀主轴回转精度低
c、小支架支撑轴径向跳动过大
2
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
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
3
B、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
a、基准齿轮的径向跳动过大
;
随着侧隙
量的增大，
工作台基准
b、小齿轮的径向跳动过大；
所测出的
1
齿轮精度低
c、基准齿轮与小齿轮啮合侧隙量调整不当；
回转精度
d、基准齿轮或小齿轮的齿面有压痕或凸起物；
下降
a、工作台每转一圈产生径向跳动
2次波峰；
工作台回转
b、工作台轴承间隙过大；
1
精度差
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；
尾架顶针
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；
回转
2
c、尾架径向轴承损坏；
精度差
d、尾架径向轴承间隙过大；
a、工件材料不合适；
齿面撕裂
b、切削条件选用不合适；
2
c、冷却液使用不当
a、分度挂轮偏心量过大；
传动系统
b、分度挂轮内孔不光滑；
中的齿轮，
传动系统
c、分度挂轮上有压痕；
振摆和总
3
精度差
d、分度挂轮衬套圈内径或外径跳动过大；
的齿距变
e、传动系统中的齿轮损坏
化量应控
f、键没有固定
制在最小
滚刀主轴
a、主轴电机、伺服或编码器有问题
回转精度低
D、全部齿距变动量大
表3
分
类
原
因
说明
优先级
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
工件安装不正确
c、工作心轴和工件内径间和允差过大
1
d、一次调试安装时工件数过多
e、工件夹紧不当
a、测量心轴的跳动过大
加工基准与测量
b、加工基准面相对于两顶尖孔的径向跳动过大
1
基准不一致
c、工件的中心孔内有压痕
d、夹具的中心孔受损
a、基准齿轮的径跳过大
工作台基准齿轮
b、小齿轮的径跳过大
1
精度低
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
工作台回转精度
a、工作台每转一圈径向跳动
2次
b、工作台轴承间隙过大
2
低
c、工作台滑动表面部分受损
a、尾架顶针每转一圈径向跳动
2次
尾架顶针回转精
b、尾架推力轴承受损
2
度低
c、尾架轴承受损
d、尾架轴承间隙过大
尾架顶尖连线精
a、尾架顶尖与工作台中心同心度误差大；
2
度差
大轴向进给下的
a、由于齿向上存在多边形误差，使得全部齿距显得
3
多角形误差*
过大；
*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
A、每个齿形是同样
B窜刀后齿形改变
A每个齿的齿形相同
（每个的齿形形状相同）
齿顶抬高
包括
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
在所有的齿上产生同样的现象
每个齿上的齿形误差不同
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
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
a、滚刀精度太低；
滚刀精度低b、滚刀切削刃刃磨不正确；（a）（b）（c）1
c、滚刀已超出使用寿命；
滚刀安装不当
滚刀心轴不合格
切削瘤
滚刀主轴回转
精度差
工作台基准齿轮精度低后立柱尾架故障
a、滚刀定心精度差或滚刀紧固用
（a）（b）（c）
力矩不够；
b、刀架回转角调整不正确；
（a）
a、滚刀心轴外径磨损；
（a）（b）（c）
1
b、滚刀心轴径向跳动过大；
a、由切屑瘤形成的新切削刃造成
（a）
根部过切；
2
（积屑瘤造成的影响在齿根部反映较大）
a、滚刀主轴径向跳动过大；
（a）（b）（c）
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；
2
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、基准齿轮和小齿轮的侧隙过大；
（a）
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
说明
优先级
滚刀精度低
a、滚刀精度低
1
b、滚刀切削刃刃磨不正确
滚刀定心精度
a、
滚刀定心精度低
1
差
b、
滚刀没有可靠锁紧
滚刀心轴精度
a、
滚刀心轴外径磨损
1
低
b、
滚刀心轴径向跳动过大
滚刀主轴回转
a、
滚刀主轴径跳过大；
精度差
b、
滚刀主轴轴向跳动过大；
2
c、
滚刀小支架侧轴承跳动过大
C、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
a、因切屑瘤形成的新切削刃造成齿面撕裂
切屑瘤
顺滚直齿时：
撕裂现象出现在左侧上
1
多头滚刀顺滚时：
撕裂现象出现
在右侧上
滚刀安装精度低
a、刀架回转角调整不当；
1
b、滚刀切削刃刃磨不当
工作台精度差
a、基准齿轮侧隙过大
2
b、工作台轴承间隙过大
a、加工条件选择不合理，导致滚刀磨损，使齿
2
滚刀磨钝
的两齿侧上齿形发生改变；
b、窜刀方向调整不正确；
D、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。
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6
E、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
a、基准齿轮的径向跳动过大；
基准齿轮精度差
b、小齿轮的径向跳动过大；
这导致侧
1
c、基准齿轮与小齿轮的侧隙不匹配；
隙量变化
d、基准齿轮或小齿轮上有压痕或咬粘物；
工作台回转
a、工作台跳动过大
1
精度差
b、工作台轴承间隙过大
a、尾架顶尖每转一次出现
2次跳动峰值；
尾架顶针回转
b、尾架推力轴承损坏；
2
精度差
c、尾架轴承损坏；
d、尾架轴承间隙过大；
主传动系统中有
a、滚刀至主电机之间的传动链之间间隙过大；
反映在滚
b、主轴轴承和滚刀小支架轴承均存在间隙过
刀主轴上
3
颤动
大；
很明显
a、滚刀安装不可靠；
滚刀安装精度差
b、滚刀小支架轴承安装不可靠；
3
c、滚刀心轴安装不可靠；
d、滚刀窜刀范围调整合适；
a、工件端面相对于定心内径的跳动过大；
2
加工基准和测量
b、加工基准相对于两顶尖孔的跳动过大；
基准一致
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；
a、在大的轴向走刀下产生的走刀纹路，
使齿形发
250
f2Sin
齿形棱度
fu
PCD4
生改变；（仅对斜齿轮）
D
a、滚刀至主电机之间的传动链侧隙过大，这导
齿轮传动链精度
致齿轮的偏转或大的轴向间隙。
差
b、工作台基准齿轮和小齿轮间的侧隙过大
fu：
加工表面的凹凸差（μ）
f：
进给率（mm/转）
α:
滚刀压力角（°）
DφPCD：
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
A单侧齿面上多切部位处齿向倾斜B齿向倾斜成锥形
C两侧齿面上多切部位处齿向倾斜
D两齿廓上齿向倾斜方向平行E每个齿的齿向倾斜方向不同
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
图5.1.9
多切部分
表8
分
类
原
因
说明
优先级
切
屑
瘤
a、切屑瘤造成齿面多切；
1
齿轮材料、硬度、冷却液或进给率不当
刀
架
滑板
a、镶条间隙过大；
运动
不适
b、滑板两边镶条安装不当；
1
c、镶条配合不均匀；
a、滚刀主轴轴向间隙过大；
滚刀主轴轴向窜动
b、推力轴承预载力不够；
2
c、窜刀滑板夹紧力不足；
a、滚刀支撑轴承间隙过大；
滚刀径向位移
b、主轴的主支撑轴承间隙过大；
2
c、滚刀心轴的刚度不足；
轴向进给丝杆精度差
a、轴向进给丝杆导程不均匀；
3
b、丝杆螺母间隙过大；
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
4
工作台回转运动不稳定；
尾架
精度
差
a、尾架轴承间隙过大；
5
b、尾架刚性不足（尤其长顶针）
B、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
a、尾架顶针的跳动过大（尾架顶针回转中心与
机床静态精度
工作台回转中心不同心）
1
b、立柱上轴向滑动平面与工作台台面的垂直
度差
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；
3
b、滚刀小支架上的轴承间隙过大；
热
变
形
a、机床热变形
3
b、工件热变形
C、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
a、主轴主支撑轴承间隙过大；
b、滚刀小支架上的轴承间隙过大；
1
支承力不够
c、滚刀芯轴过细
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；
2
b、尾架刚性不够；
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
5
D、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
a、工件的夹紧力不够
工件夹紧不当
（调整不当或操作者失误）
1
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）
作用在工件上
a、工件顶尖孔里有粘着物（死顶尖时）
1
的外力
b、夹紧力不够（使用去毛刺装置时）
机床
静态
a、尾架顶针径跳大
2
精
度
b、立柱滑板导轨表面与工作台台面不垂直
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
4
E、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
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）
；
夹具拨爪的
工件安装不当
c、夹具里的浮动顶针弹簧力不够（刀刃式夹具）
；
高度不一，会
1
d、当挡块被夹紧时，顶针会浮动（带有挡块的夹具）
引起误差
e、夹具和工件之间夹有铁屑
a、端面（加工基准面）对于内径的跳动过大；
工件前加工
b、加工基准面对于两顶针的跳动过大；
1
c、工件中心孔里有压痕
F、两侧齿面上齿向中凹
图14
表13
分
类
原
因
说明
优先级
a、尾架轴承间隙过大（活动顶尖）
尾架薄弱
（因轴承的损坏等造成尾架起动条件不匹配）
1
b、顶尖没有安全可靠地夹紧（使用长顶尖时）
（尾架压紧力低）
a、作用于工件上的工件中心支架压力紧过大；
安装的工
b、工件中心支架接触面跳动过大；
1
件扭曲
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；
滚刀径向
a、主轴主支撑轴承间隙过大；
b、滚刀小支架轴承间隙过大；
顺滚
2
位
移
c、滚刀芯轴过细太弱；
G、齿向波动
波动
图15
表14
分
类
原
因
说明
优先级
a、滚刀与主电机之间的传动链上存在偏心；
（侧隙不匹配）
传
动
链
b、最后一级传动齿轮上的侧隙不匹配；
1
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；
尾
架
a、尾架轴承间隙过大（活动顶尖）
1
或推力轴承受损
滚
刀
a、滚刀刀口刃磨不正确；
1
b、滚刀安装不当；
a、轴向进给电机上的齿轮径向跳动过大；
轴
向
b、轴向进给滚珠丝杆的径跳过大；
2
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
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；
2
H、齿向上单个凹坑
凹坑
齿向
图16
表15
分
类
原
因
升级会员 