齿轮箱齿轮啮合吃色分析

齿轮箱齿轮啮合吃色分析

司建锋

南京高精齿轮集团有限公司江苏南京210031

摘要：齿轮吃色是齿轮箱装配过程中的一个重要环节，它直接关系到齿轮箱的性能和寿命。本文通过对影响齿轮吃色的因素进行分析提出一些改进的方法和建议，从而减少配磨次数，加快生产进度，提高生产效率。

关键字：吃色；齿轮箱；磨齿；装配

1、齿轮啮合吃色介绍

1.1齿轮吃色介绍

齿轮接触斑点一般采用涂色检查法，即所说的吃色。

所谓齿轮吃色，就是在装配过程中将齿轮一侧涂红丹，检验齿轮副在箱体内轻载下啮合所产生的接触斑点，再观察转后齿面上接触擦亮痕迹的分布位置，并在齿面展开图上计算百分比。

1.2检查齿轮吃色的目的

根据吃色的接触斑点的形状可用于评估轮齿间的载荷分布情况以及装配后的齿轮螺旋线和齿形精度。

2、影响齿轮啮合吃色因素分析

2.1齿轮加工误差

齿轮的加工误差会直接导致齿轮吃色出现问题，其中对齿轮吃色影响最大的是齿轮的螺旋线偏差和齿廓偏差。螺旋线偏差会影响吃色的长度，关系到齿轮啮合时载荷的分布。齿廓偏差会影响吃色的高度，关系到传动的平稳性、振动和噪音。

在齿轮加工过程中，齿轮端面的平面度和跳动，齿轮轴阶梯轴的同轴度以及内孔的精度会影响滚齿、磨齿时的基准精度，进而可能会导致齿轮的螺旋线偏差和齿廓偏差超差，最终影响吃色。另外，磨齿的基准选择，工件和刀具的装夹、调整以及切削参数等都关系到最后的加工质量，因此，加工时要严格控制这些因素的精度。

2.2箱体加工误差

箱体的加工误差也是影响齿轮吃色的一个重要因素，它可以分为以下两个方面。一方面是箱体精铣平面误差，它包括箱体平面度误差和面与面之间的平行度误差。精铣平面误差超差会导致轴安装倾斜，轴承受力不均匀，从而产生一个周期性的冲击使得齿轮啮合不平稳，影响齿轮接触斑点。

另一方面是箱体精镗孔误差，它包括孔的圆柱度、同轴度、平行度误差。轴承孔圆柱度误差超差会导致轴与轴承座接触不够，使轴承产生跳动从而影响吃色形状；轴承孔同轴度误差超差会导致轴承孔与轴的中心线不重合，产生局部应力集中，影响吃色形状；轴承孔平行度误差超差会导致轴的中心线倾斜，使得齿轮接触偏向一端，从而影响吃色长度。

2.2齿轮箱装配误差

装配车间装配误差也会导致吃色不好。例如，装配车间箱体的清洁、装夹固定、校水平，零件的自身精度及轴承的安装精度，以及吃色的判断和调整等都会影响齿轮啮合吃色。

3、提高齿轮啮合吃色质量措施

3.1加强齿轮加工质量控制，提高磨齿质量

3.1.1改善齿坯加工质量

齿坯加工，在齿轮的整个加工过程中占有重要的位置。齿轮的孔、端面或外圆常作为齿形加工的定位、测量和装配的基准，其加工精度对整个齿轮的精度有着重要的影响。另外，齿坯加工在齿轮加工总工时中占有较大的比例，因此齿坯加工在整个齿轮加工中占有重要的地位。

齿轮在加工、检验和装夹时的径向基准面和轴向基准面应尽量一致。一般情况下，以齿轮孔和端面为齿形加工的基准面，所以齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、孔和端面的位置精度有较高的要求；当外圆作为测量基准或定位、找正基准时，对齿坯外圆也有较高的要求。

3.1.2提高磨齿质量

磨齿，首先就是校正基准，对于齿轮轴来说，是校正两端轴颈的跳动≤0.01mm（高点应在同一方向）。对于齿轮（备件，单独磨齿，不烘套在轴上），应该校正内孔及端面跳动≤0.01mm，这个端面为加工基准面。基准面就是在精车和精磨时与内孔一刀下的端面。

其次，磨齿时左右两齿面要均匀磨削，以防两齿面的有效硬化层深度不一致，降低齿轮的强度，会容易形成点蚀，甚至断齿。另外，两齿面不均匀磨削，还会产生磨削台阶。对于变形小的齿轮，只要左右齿面进刀量相同，基本能保证两齿面均匀磨削。对于变形量大的齿轮就要视具体情况而定了，若两齿面进刀量相同，很有可能有一个齿面磨削量很多，另一个齿面磨削量很少，甚至还有些许黑皮未磨掉，磨得多的齿齿根还会产生磨削台阶。在这种情况下，我们就要想办法，通过架刀或单面磨削等方法加工，尽量使得两齿面能均匀磨出。

3.2提高箱体镗孔加工形位精度

箱体镗孔加工的形位精度对齿轮吃色的影响较大，对于跨度在设备能一刀加工范围内的小型箱体，首先要校正箱体中分面和端面，精度控制方面要求箱体一次装夹，一次校正，镗孔一刀加工。轴向进刀方式：根据设备本身的精度状况，选择最优的轴向进刀方式：当工作台精度高，轴向进给可由工作台完成，这样可消除主轴垂头。不管是哪种进给方式，其箱体校正和进给的方式要保持一致，这样尽可能的消除了机床误差。

对于跨度在设备一刀加工范围外的大型箱体，因箱体镗孔时需要调面，此时箱体发生了变动，若调面后直接镗孔，这样机床误差将被带到箱体中，因此要保证箱体调面前后校正基准的统一。所以在镗孔之前就先在箱体侧面光一辅助基准。这样箱体在调面前后的基准均为中分面和侧面基准带。校正解决后，应该找正孔中心，保证孔的位置度。

3.3严格把关装配流程，控制装配精度

3.3.1装配要求

首先零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切削、油污、着色剂、防锈油和灰尘等。装配前应对零部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查。

除有特殊要求外，装配前必须将零件的尖角和锐边倒钝。装配过程中零件不允许磕碰、划伤和锈蚀。输送介质的孔要检查是否通畅。装配后无法再进入的部位要先涂底漆和面漆，油漆未干的零、部件不得进行装配。机座、机身等基础件，装配时应校正水平（或垂直），其校水平的时候就是通过调整斜楔来达到要求的。校水平的时候，需根据工艺指定的检测点进行，并且要标记出水平仪的位置，以备复检，以防齿轮吃色偏向一端。

3.3.2装配时对齿轮吃色的调整

装配吃色时需要不断地进行调整，以齿轮啮合吃色要求。对于吃色长度不够偏一端的情况，首先要校正齿轮水平，之后再校正箱体的水平，之后重新吃色看结果，如果仍偏向一端则是齿轮齿向精度不好造成的，此时需要对齿轮齿向进行修整。对于吃色高度不够的情况往往是齿轮加工原因，此时需要对齿轮重新磨齿。

吃色走S的情况往往都是由于箱体变形、轴承安装以及齿轮制造精度综合起来造成的，这种情况一般需要配磨。装配车间用胶带粘下齿轮吃色后留下的接触斑点来作为配磨量的参考标准。配磨基准通常应当为靠近轴承的两端轴颈、一端轴颈加上齿轮端面等，主要是考虑操作的方便性，便于校表。注意最好不要用齿顶圆作基准，因为齿顶圆本身精度就不高。

齿轮吃色问题比较复杂，应尽量减少配磨次数，提高生产效率。

参考文献

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