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[摘要]简述剃齿加工工艺，分析产生剃齿中凹现象的原因，通过合理的剃齿刀设计及修形解决剃齿中凹的现象，提高齿轮加工精度。
[关键词]剃齿加工 剃齿中凹 剃齿刀设计 剃齿刀修形
中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)07-0029-01
一、剃齿加工概述
齿轮机构用于传递空间任意两轴之间的运动和动力，它的传动角速度比值是固定的，即主、从动齿轮按一定的角速度比作等速运动，故其拥有传动平稳的优点，广泛地应用在现代机械中。作为齿轮传动机构中最重要的组成部分，齿轮的加工精度要求就越来越高，高精度的齿轮不仅传动更平稳，使用寿命更高，而且更能符合当代工业及生活中对齿轮噪音越来越高的严格要求。
剃齿工艺是1926年美国国际拉刀与机床公司（National Broach&Machine Co.）开发的一种软齿面（22～33HRC）齿轮的精加工工艺，剃齿加工可以稳定的提高齿轮精度和齿面的表面质量。并且剃齿加工还具有生产效率高、剃齿刀具使用寿命长的优点。剃齿机床相对比较简单，因此剃齿加工可低成本地完成高精度的产品生产。因为以上的优点，剃齿加工工艺的发展迅速，在汽车，各种机床等大批量的机加制造行业中，齿轮的精加工主要采取剃齿工艺。
剃齿也有它的缺點，即不能加工硬齿面齿轮，而且对前序制齿加工（滚齿、插齿等）的精度要求比较高，这也是剃齿不能取代磨齿的主要原因，但近年来利用超硬高速钢（W2Mo9Cr4VCo8）或高钒高速钢制成的剃齿刀具硬度可达到67.5HRC，可以加工硬度达到50HRC的齿轮，可用于中硬度齿面调制钢齿轮的加工。
二、剃齿中凹现象
2.在剃齿过程中，剃齿刀齿顶部分和被切齿轮齿根部分产生的弹性变形较大，所以被剃掉的金属量较小；而在被加工齿轮的分度圆附近部分剃齿刀与齿轮产生的弹性变形较小，所以剃掉的金属量较大，使被加工齿轮在分度圆处形成中凹。
3.切削力和相对滑移速度等原因也有可能导致剃齿加工中产生剃齿中凹现象。
三、通过剃齿刀设计及修形消除“中凹”
剃齿刀修形就是将剃齿刀的分度圆部分修凹，以弥补因剃齿工艺带来的齿形中凹现象。常用的剃齿刀修形方法有以下三种：
1.靠模板修形。先检测出被剃后的齿轮齿形中凹曲线，按检测曲线设计制作修形模板，按照修形模板曲线将磨刀砂轮修形，然后用修形后的砂轮修磨剃齿刀。但修形模板数据的确定目前还不能用理论分析和计算的方法来解决，都是采用试剃的方法，通过测量出齿轮的齿形偏差，再根据齿形偏差的形状和大小与制定的齿形修正曲线进行对照，经过多次反复修磨，最终才确定比较合适的剃齿刀的齿形修正曲线。
2.微机控制修形。在专用磨齿机上，采用专门的设计程序来控制修磨刀砂轮，达到修磨剃齿刀的目的。
3.随机修形。利用反切削原理，将具有坚硬表面的修磨轮装在剃齿机工件的齿轮位置上取代工件齿轮进行剃削加工，由于修磨轮的硬度大于剃齿刀的硬度，所以中凹现象会反映在剃齿刀上，再用该剃齿刀去加工齿轮便会减小或消除中凹现象。目前已出现了齿轮式金刚石修整轮取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合实现剃齿刀修形的方法。该工艺修形过程简单,不需将剃齿刀取下单独修形,修形时间短,操作容易。当基体轮的精度较高时,齿形精度经修形可达5级(GB10095 - 88)以上,修磨轮镀层用尽后,还可以重新镀覆金刚石并且可以对系统加工中的随机误差及时修正。
四、结论
剃齿加工工艺作为齿轮精加工的主要手段已经有了广泛的发展和应用，剃齿刀的设计以及剃齿刀修形也相应的得到了长足的进步，但是，在实际生产加工中，类似“中凹”现象这类问题依然反复的出现并困扰着我们，随着当代机械对齿轮传动机构精度要求的提高，剃齿加工工艺和剃齿刀的优化设计以及剃齿刀修形还需要我们进一步的、更深入的钻研和探索。
参考文献
[1] 郑文纬，吴克坚.机械原理.高等教育出版社.1997.7.
[2] 袁哲俊，刘华明.刀具设计手册.机械工业出版社.1999.6.
[3] 梁锡昌等.齿轮及其刀具制造的研究.重庆大学出版社.2001.8.
[关键词]剃齿加工 剃齿中凹 剃齿刀设计 剃齿刀修形
中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)07-0029-01
一、剃齿加工概述
齿轮机构用于传递空间任意两轴之间的运动和动力，它的传动角速度比值是固定的，即主、从动齿轮按一定的角速度比作等速运动，故其拥有传动平稳的优点，广泛地应用在现代机械中。作为齿轮传动机构中最重要的组成部分，齿轮的加工精度要求就越来越高，高精度的齿轮不仅传动更平稳，使用寿命更高，而且更能符合当代工业及生活中对齿轮噪音越来越高的严格要求。
剃齿工艺是1926年美国国际拉刀与机床公司（National Broach&Machine Co.）开发的一种软齿面（22～33HRC）齿轮的精加工工艺，剃齿加工可以稳定的提高齿轮精度和齿面的表面质量。并且剃齿加工还具有生产效率高、剃齿刀具使用寿命长的优点。剃齿机床相对比较简单，因此剃齿加工可低成本地完成高精度的产品生产。因为以上的优点，剃齿加工工艺的发展迅速，在汽车，各种机床等大批量的机加制造行业中，齿轮的精加工主要采取剃齿工艺。
剃齿也有它的缺點，即不能加工硬齿面齿轮，而且对前序制齿加工（滚齿、插齿等）的精度要求比较高，这也是剃齿不能取代磨齿的主要原因，但近年来利用超硬高速钢（W2Mo9Cr4VCo8）或高钒高速钢制成的剃齿刀具硬度可达到67.5HRC，可以加工硬度达到50HRC的齿轮，可用于中硬度齿面调制钢齿轮的加工。
二、剃齿中凹现象
2.在剃齿过程中，剃齿刀齿顶部分和被切齿轮齿根部分产生的弹性变形较大，所以被剃掉的金属量较小；而在被加工齿轮的分度圆附近部分剃齿刀与齿轮产生的弹性变形较小，所以剃掉的金属量较大，使被加工齿轮在分度圆处形成中凹。
3.切削力和相对滑移速度等原因也有可能导致剃齿加工中产生剃齿中凹现象。
三、通过剃齿刀设计及修形消除“中凹”
剃齿刀修形就是将剃齿刀的分度圆部分修凹，以弥补因剃齿工艺带来的齿形中凹现象。常用的剃齿刀修形方法有以下三种：
1.靠模板修形。先检测出被剃后的齿轮齿形中凹曲线，按检测曲线设计制作修形模板，按照修形模板曲线将磨刀砂轮修形，然后用修形后的砂轮修磨剃齿刀。但修形模板数据的确定目前还不能用理论分析和计算的方法来解决，都是采用试剃的方法，通过测量出齿轮的齿形偏差，再根据齿形偏差的形状和大小与制定的齿形修正曲线进行对照，经过多次反复修磨，最终才确定比较合适的剃齿刀的齿形修正曲线。
2.微机控制修形。在专用磨齿机上，采用专门的设计程序来控制修磨刀砂轮，达到修磨剃齿刀的目的。
3.随机修形。利用反切削原理，将具有坚硬表面的修磨轮装在剃齿机工件的齿轮位置上取代工件齿轮进行剃削加工，由于修磨轮的硬度大于剃齿刀的硬度，所以中凹现象会反映在剃齿刀上，再用该剃齿刀去加工齿轮便会减小或消除中凹现象。目前已出现了齿轮式金刚石修整轮取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合实现剃齿刀修形的方法。该工艺修形过程简单,不需将剃齿刀取下单独修形,修形时间短,操作容易。当基体轮的精度较高时,齿形精度经修形可达5级(GB10095 - 88)以上,修磨轮镀层用尽后,还可以重新镀覆金刚石并且可以对系统加工中的随机误差及时修正。
四、结论
剃齿加工工艺作为齿轮精加工的主要手段已经有了广泛的发展和应用，剃齿刀的设计以及剃齿刀修形也相应的得到了长足的进步，但是，在实际生产加工中，类似“中凹”现象这类问题依然反复的出现并困扰着我们，随着当代机械对齿轮传动机构精度要求的提高，剃齿加工工艺和剃齿刀的优化设计以及剃齿刀修形还需要我们进一步的、更深入的钻研和探索。
参考文献
[1] 郑文纬，吴克坚.机械原理.高等教育出版社.1997.7.
[2] 袁哲俊，刘华明.刀具设计手册.机械工业出版社.1999.6.
[3] 梁锡昌等.齿轮及其刀具制造的研究.重庆大学出版社.2001.8.