齿轮箱内部的大部分部件都是齿轮，因此齿轮部件的加工精度对齿轮箱的质量有着显著影响。最近，YD13系列齿轮箱在测试过程中频繁出现各种故障，限制了整机的总生产量。通过回顾和分析测试驾驶记录，识别出YD13系列齿轮箱的主要测试故障。通过对这些故障的拆解和分析，发现大多数故障是由于齿轮部件的加工问题造成的。如何提高齿轮部件的加工精度已成为减少齿轮箱故障的主要手段。本文的目的是控制和分析齿轮部件的整个加工过程，总结控制齿轮部件加工精度的有效方法，并将其推广到其他类型传动的生产中，从而有效降低传动的维护成本，提高工厂的传动率。
随着国民经济的发展，市场对建筑机械齿轮箱的需求不断增加，齿轮箱制造商因订单增加而变得忙碌。然而，在齿轮箱的测试阶段，常常发生各种故障，这严重限制了齿轮箱的工厂产量。生产的产品无法交付给用户，导致大量订单积压，严重影响了产品的销售。当技术人员分析和检查这些测试故障时，发现大多数故障是由于齿轮部件的加工问题造成的。因此，为了提高传动的工厂生产率，有必要确保齿轮部件的加工质量。在控制和分析齿轮部件的加工过程后，总结出了提高齿轮部件精度的有效方法。经过广泛验证，证明这些措施在控制齿轮部件的精度方面是有效的。
1.1 确保齿轮材料的质量
制造齿轮所用的材料是确保加工部件质量的基础，因此控制齿轮材料的质量尤为重要。我厂用于制造齿轮的材料通常是20CrMnTi、19CrNi5、20MnCr5等合金钢。当材料进入工厂时，除了严格按照企业标准对这些锻件的相关参数进行验收外，如有必要，可以在锻件粗加工后增加一次正火处理，以改变材料性能，控制后续加工和热处理变形，提高部件的加工质量。例如，在制造YH350铁路养护设备液压齿轮箱时，我厂对重要齿轮部件进行了粗车和正火处理，随后取得了良好的加工效果。
1.2 控制齿轮预热加工误差
齿轮热加工分为两个部分，一个是齿轮毛坯的加工，另一个是齿轮部件的加工。
1.2.1 齿轮毛坯加工的精度
在齿轮毛坯加工过程中，控制齿轮部件定位内孔的尺寸精度是最关键的。根据我厂齿轮的精度等级，齿轮内孔的尺寸公差通常设定为0.03。这个值不仅满足后续齿轮加工和定位的精度要求，而且不会因高精度而增加不必要的成本，符合生产经济性。内孔的直线度应控制在0.01以内。
控制齿轮毛坯的端面跳动和径向跳动：齿轮毛坯的端面跳动直接影响齿轮滚动时的齿形公差。通常要求同时加工部件的内孔和端面，以确保端面跳动≤0.01。在加工另一端面时，需确保两端面之间的平行度≤0.02，齿轮外圆与定位内孔之间的径向跳动应控制在0.03以下。
1.2.2 齿轮加工精度
在齿轮加工过程中，影响齿轮误差的主要因素有：齿轮加工机床的精度；齿轮加工工具；齿轮毛坯定位夹具等几个方面。
⑴ 齿轮加工机床的精度。
齿轮加工机床的精度在很大程度上决定了被加工齿轮的精度，因此应按照规定对机床进行维护和保养。
在准备加工部件的齿部之前，必须确保机床各部分的偏差值满足要求：例如，机床主轴的径向间隙小于0.01，刀轴的直径跳动小于0.005，刀轴位移小于0.008，刀具安装后的直径跳动和端跳动小于0.005，顶尖和底尖的同轴度小于0.008，机床工作台后夹具定位位置安装的工件夹具的直径跳动和端跳动小于0.01。
⑵ 齿轮加工工具。
当齿轮切削工具进入工厂时，应根据设计要求检查其各项参数，结果应符合图纸要求。常用的工具等级为A级，对于一些高精度要求的部件，可以选择AA级工具；为了提高切削工具的耐用性，可以选择钛涂层切削工具；磨削工具后，应控制前切削刃的径向误差。
⑶ 齿轮毛坯定位夹具。
夹具的核心轴外径与齿轮内孔之间的间隙应尽可能小，通常在0.02以下。核心轴上的螺纹应确保垂直度小于0.01，带肩螺母的内螺纹应与端面保持小于0.01的垂直度。
1.3 齿顶和齿端的倒角
在齿形加工后，齿顶和齿端应进行倒角，以满足齿轮在传动过程中的需求，避免部件碰撞的问题。齿顶的倒角也可以通过在齿形加工过程中使用带倒角的倒角刀具来形成。
1.4 热处理的质量控制
热处理对齿轮的精度有着显著影响。为确保后续加工，对于普通结构件，应规定加热后部件内孔的椭圆度不超过0.03，法线尺寸的变化不超过0.03；对于薄件且齿轮内孔与外径差异较大的部件，除上述规定外，部件的端面曲率不应超过0.05；对于具有内花键的部件，应避免内花键的过度变形。
1.5 加热后部件的精密加工
热处理后，部件会出现轻微变形和表面质量下降，需要对一些重要尺寸进行精密加工。
在加热后磨削齿轮的内孔时，内孔和端面应对齐，跳动不应超过0.015。同时，应检查齿轮的分度圆跳动，不应超过0.04，以确保内孔与分度圆同心。内孔和端面磨削应同时进行，以确保端面与内孔的垂直度。当磨削另一端面作为紧固定位面时，应确保两端面之间的平行度低于0.015。使用圆台磨床加工的部件应在加工后进行去磁处理。
1.6 齿部的精密加工
我们的工厂通常使用CNC齿轮磨床进行齿轮零件的精密加工。目前，我们有两种类型的齿轮磨床，即成形齿轮磨床和蜗轮齿轮磨床。
对于齿轮磨床，在夹紧零件之前，应检查机床的前后磨损情况以及两者之间的同轴度；在对准零件时，尽量保持在中间位置。在磨削过程中，检查两个齿面磨削的情况。如果一侧磨削较多而另一侧磨削较少，应及时调整零件的磨削位置，以确保零件的磨削量均匀且不偏心；合理设置磨削参数和磨轮修整参数，以保持磨轮颗粒的锋利度；及时更换使用过的磨轮，以避免齿轮展开长度不足的现象；齿轮磨削测试后，应送至测量室检查Fa、Fβ、Fr、Fi、fi、Fw等项目。
对于蜗轮齿轮磨床，由于其与成形齿轮磨床的磨削方法不同，除了上述要求外，还应注意以下方面：蜗轮磨削属于扩展磨削方法，多个齿参与磨削，导致大量磨削热，容易造成齿面烧伤和裂纹。在设置磨削参数时，可以采用少进给多冲程的方法；在磨削蜗轮时，轮子的两侧和外圆分两步修整。这样修整的磨轮在齿轮磨削过程中容易导致齿根不足或展开长度不足，从而导致后续齿轮传动的干涉。因此，在修整磨轮后磨削零件的过程中，需要观察齿的磨削情况并及时调整；由于蜗轮齿轮磨床中磨轮修整器的独特结构，修整磨轮所用的工具不是金刚石笔，而是方块。这种金刚石块容易磨损，应定期观察磨损情况并及时更换，以避免大规模的质量事故。
对于磨削工具齿轮核心轴，核心轴定位外圆与零件内孔之间的间隙通常低于0.015，核心轴外圆与端面的跳动低于0.01，核心轴外圆的表面光滑且无划痕；核心轴的两个尖端在尖孔中没有磨损或异物；核心轴的螺纹部分必须由螺纹磨床磨削，以确保垂直度小于0.01，螺母应拧紧以松开螺纹。
 
 
在生产过程中控制齿轮零件的加工质量并不困难。通过遵循本文所述的要求，并采取严谨负责的态度，通过广泛的实际应用取得了显著的成果。根据整机试运行的分析报告，齿轮零件加工质量的提高可以降低因齿轮问题导致的变速箱故障率，这对有效提高整机的工厂产量具有重要意义。