加工方案的选择
由于齿轮产品的使用工况和要求各不相同，规格大小差异很大，生产规模也不一致，加上装备条件等因素，因此，在设计高速齿轮时必须根据企业的条件采用不同的加工方案，目前主要有以下几种：
1）大、小齿轮全部都采用合金钢渗碳淬火方案。
2）大、小齿轮全部都采用齿面渗氮方案，逐步推广深层渗氮（渗层深度可达1mm）工艺。
3）小齿轮采用合金钢渗碳淬火或渗氮，大齿轮采用中硬齿面调质方案。
4）大、小齿轮均采用中硬齿面调质方案（齿面硬度要求在250～340HBS）。
5）小齿轮采用合金钢渗碳火或渗氮，大齿轮采用一般调质（软齿面硬度＜300HBS）方案。
以上几种设计方案，应用的加工方法各异，目前主要有表8-1所列几种。
表8-1 高速齿轮不同齿面的加工方法
|
齿面硬度 |
工艺流程 |
|
软齿面 |
滚齿—剃齿 |
|
中硬齿面 |
滚齿—剃齿—珩齿 |
|
渗氮硬齿面 |
滚齿—精磨齿—渗氮 |
|
滚齿—粗磨齿—渗氮—精磨齿 |
|
渗碳淬火硬齿面 |
滚齿—渗碳淬火—磨齿 |
|
滚齿—渗碳淬火—超硬滚—精磨齿 |
软齿面（＜300HBS）齿轮的加工
随着透平机械的不断发展，高速齿轮的应用日益增多。这种齿轮的精度要求很高，而且大齿轮的直径大、齿数多、齿面宽，由于受到磨齿机性能和磨齿成本的限制，往往只能采用滚齿法进行齿面的精加工。，在滚齿机上加工软齿面的高速齿轮，齿轮的精度主要取决于所使用的机床。滚刀的制造精度、工件夹具的刚度和精度以及齿坯精度。高精度滚齿机是用来加工软齿面的高速齿轮和其他高精度齿轮的精加工设备，可以加工出运动精度为4～5级精度齿轮。
精滚齿加工余量
精滚齿余量见表8-2。
表8-2 齿轮精滚齿加工余量（齿厚）
|
模数 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
余量 |
0.6 |
0.75 |
0.9 |
1.05 |
1.2 |
1.35 |
|
模数 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
余量 |
1.5 |
1.7 |
1.9 |
2.1 |
2.2 |
对齿轮滚刀的要求
1）滚刀应具有很高的制造精度，一般应不低于AAA级。
2）滚刀应采用较大的外径、孔径、长度和较多的圆周齿数（容屑槽数），一般应选用GB6083-85《齿轮滚刀的基本型式和尺寸》中的Ⅰ型尺寸系列。
3）滚刀应采用优质高速钢制造，最好再进行适当的表面处理，以保证滚刀具有较高的寿命。
4）用于高速齿轮加工的滚刀齿形应经专门修缘，以缓和齿轮基节误差的影响，减小高速齿轮运转过程中的撞击，并有利于油膜的形成。
JB3227-83规定了AAA级高精度齿轮滚刀的技术条件，这种精度等级的滚刀一般可用于加工6级（GB10095-88）甚至更高精度的齿轮，其主要技术要求如下：
1）滚刀内孔，端面、轴台外圆、刀齿前刀面和侧刀后面的表面粗糙度不大于Ra0.20μm；齿顶和圆角部分的表面粗糙度值不大于Ra3.2μm。
2）滚刀外径和总长的偏差均按IT15（GB1800-79）规定。
3）滚刀制造时的主要公差应符合表8-3中的规定。
4）滚刀的成品精度应尽量采用第一组（啮合误差）检验法进行检验。这时，在所规定的啮合误差的公差满足要求时，齿形和螺旋线误差的公差按11、15两项规定。在没有检测啮合误差的条件时，允许按第二组检验法检验。
5）滚刀齿侧面上齿形合格部分的长度，应不少于齿长的二分之一。
表8-3 AAA级高精度齿轮滚刀的制造公差
|
序号 |
项目 |
公差代号 |
模数（mm） |
|
1～3 |
＞2～3.5 |
＞3.5～6.3 |
＞6.3～10 |
|
1 |
孔径极限偏差 |
δD |
H4（GB1801-79） |
|
2 |
轴台的径向圆跳动 |
δd1r |
2 |
2 |
3 |
4 |
|
3 |
端面圆跳动 |
δd1x |
2 |
2 |
2 |
3 |
|
4 |
刀齿的径向圆跳动 |
δder |
10 |
12 |
14 |
20 |
|
5 |
刀齿前面的径向性 |
δfr |
8 |
9 |
11 |
15 |
|
6 |
容屑槽的相邻齿距差 |
δfp |
10 |
12 |
14 |
20 |
|
7 |
容屑槽齿距的最大累积误差 |
δFp |
18 |
21 |
27 |
36 |
|
8 |
刀齿前面与内孔轴线的平行度（仅用于直槽滚刀） |
δfx |
20 |
25 |
30 |
40 |
|
9 |
容屑槽的导程误差（仅用于螺旋槽滚刀） |
δpk |
30/100mm |
30/100mm |
40/100mm |
40/100mm |
|
10 |
齿形误差 |
δff |
9 |
4 |
5 |
6 |
|
11 |
齿形误差（按啮合误差检验时用） |
δff′ |
6 |
7 |
9 |
12 |
|
12 |
齿厚偏差 |
δsx |
-13 |
-16 |
-20 |
-27 |
|
13 |
相邻切削刃的螺旋线误差 |
δz |
3 |
3 |
4 |
5 |
|
14 |
滚刀一转内切削刃的螺旋线误差 |
δz1 |
5 |
6 |
7 |
10 |
|
15 |
滚刀一转内切削刃的螺旋线误差（按啮合误差检验时用） |
δz′1 |
6 |
7 |
8 |
11 |
|
16 |
滚刀三转内切削刃的螺旋线误差 |
δz3 |
8 |
10 |
13 |
17 |
|
17 |
相邻刀齿的啮合误差 |
δgα1 |
3 |
3 |
4 |
5 |
|
18 |
啮合误差 |
δgα |
6 |
7 |
9 |
12 |
滚切大直径圆柱齿轮的新结构滚刀
在滚切大直径圆柱齿轮时，滚刀的长度需要很长，如果滚刀长度不够，其切入端的第一个刀齿承受的负荷很大，从而易产生滚切中刀齿的折断现象。使滚切无法进行，严重时使整个齿轮成为废品，尤其是滚切大直径大螺旋角斜齿和人字齿齿轮时，这种可能性更大。
作为通用工具的滚刀其结构参数都有具体规定，应符合国家标准（如GB6083-85）。以模数6～10为例，见表8-4。
表8-4
|
模数m |
6～7 |
8 |
9 |
10 |
|
长度L |
140 |
160 |
180 |
200 |
