美國不論是通用汽車公司還是博格華納、GE、BUCYRUS、AIIison Transmissions、TEREX、CAT等公司生產(chǎn)的齒輪，無論是閉式還是開式的齒輪傳動(dòng)，均對(duì)齒輪進(jìn)行倒棱。雖然美國尚無統(tǒng)一的齒輪倒棱國家標(biāo)準(zhǔn)，但各個(gè)公司對(duì)齒輪倒棱有著相同的共識(shí)——齒輪必須倒棱，并且按各自公司的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施，國外對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用十分重視，足以表明齒輪倒棱的重要性和必要性。
倒棱的實(shí)質(zhì)和種類
倒棱實(shí)質(zhì)上是小倒角，也就是在齒輪的齒形加工后所有裸露的尖角，再倒一個(gè)小倒角，為了與齒輪兩端的大倒角（也即圖1所示的齒端倒角）相區(qū)別，故稱為倒棱。倒棱又分為以下兩種：齒頂?shù)估夂妄X廓倒棱，如圖1所示。

圖1倒棱及倒角示意圖
倒棱的作用
1.降低齒輪嚙合時(shí)的噪聲
倒棱是沿輪齒端面的倒角，防止由于小的磕碰造成齒面凸起而產(chǎn)生噪聲和損傷嚙合齒面的一項(xiàng)重要措施。
2.提高嚙合精度，減少嚙合沖擊
一對(duì)齒輪在嚙合的過程中，一開始進(jìn)入嚙合時(shí)，由于加工和輪齒的變形，極易引起嚙合沖擊，所以使振動(dòng)增大。
3.減小扒齒，延長齒輪使用壽命
大、小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果不采用齒頂?shù)估?，則往往會(huì)出現(xiàn)小齒輪的齒頂扒大齒輪的齒根。這是因?yàn)榇笮↓X輪齒頂?shù)耐鈭A一般比齒根要硬，而且此處的滑動(dòng)速度較大，再加上安裝時(shí)調(diào)整不當(dāng)，所以在運(yùn)轉(zhuǎn)后往往出現(xiàn)大小齒輪的齒頂互相扒對(duì)方輪齒的齒根，極易劃出溝痕類似于膠合，有時(shí)將小齒輪的齒頂齒面也劃出同樣的溝痕，對(duì)齒輪的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
4.減少熱處理時(shí)的應(yīng)力集中
倒棱后消除齒頂及齒廓的尖角有以下好處：
（1）在齒輪的感應(yīng)淬火中，中頻尤其是高頻加熱在尖角處有產(chǎn)生過熱的傾向。因此，齒輪輪齒必須在淬火前進(jìn)行倒棱，以便在熱處理過程中得到最佳的淬火效果。
（2）對(duì)硬齒面齒輪，滲碳前做適度的熱前倒角（最好是圓角），在熱處理滲碳過程中可避免防止輪齒尖角處氧化脫碳。
（3）減少淬火時(shí)的應(yīng)力集中，以減少和消除熱處理過程引起的淬火裂紋或開裂，這對(duì)于預(yù)防淬火開裂具有重要作用。
5.減小打齒的危險(xiǎn)性
因?yàn)榈估馐茄卣麄€(gè)齒形裸露部分的尖角進(jìn)行，所以可避免疲勞的微裂紋源并減小應(yīng)力集中，從而減小打齒的危險(xiǎn)性。
6.有利于刮刀切入，有效避免打刀和刀刃崩缺
現(xiàn)代對(duì)重載硬齒面齒輪的加工不單純依靠磨齒機(jī)磨齒來保證精度，國內(nèi)外不少企業(yè)已成功開展以刮代磨的工藝，不論外齒還是內(nèi)齒均以硬質(zhì)合金刀具對(duì)硬齒面進(jìn)行刮削。由于硬齒面倒棱之后，有利于刀具的切入，可有效地避免刀具打刀和崩刃。對(duì)于硬齒面開展以刮代磨的工藝，刮前對(duì)硬齒面進(jìn)行倒棱，是十分重要和必須進(jìn)行的一項(xiàng)工作。
7.外形美觀、安全
輪齒倒棱后不僅外形美觀，而且比較安全，在齒輪的裝配與調(diào)試中不易劃傷手。
倒棱的加工
1.齒端倒角及齒頂?shù)估獾募庸?br/>齒輪的輪齒倒角是保證齒輪使用質(zhì)量不可忽視的重要工序，根據(jù)齒輪在箱體中的位置和作用，其齒端倒角加工要求也不同。
（1）齒端倒角的加工 齒端倒角如圖1所示。齒輪兩個(gè)端面上的大倒角通常在車制齒坯時(shí)，由車工直接車成。
（2）齒頂?shù)估獾募庸?齒頂?shù)估馊鐖D2所示。

圖2齒頂?shù)估馐疽鈭D
外嚙合時(shí)齒頂?shù)估獾募庸ぃ涸跐L齒時(shí)用專用滾刀在滾齒機(jī)上直接加工而成。在滾刀設(shè)計(jì)和制造中，對(duì)滾刀的齒形進(jìn)行修正，即國內(nèi)刀具行業(yè)通稱的修緣滾刀，也稱之為專用滾刀。滾刀修緣如圖3所示。

圖3滾到修緣示意圖
內(nèi)嚙合時(shí)齒頂?shù)估獾募庸ぃ涸诓妪X時(shí)，用專用插齒刀在插齒機(jī)上直接加工而成。在插齒刀設(shè)計(jì)和制造中，對(duì)插齒刀齒形進(jìn)行修正，即國內(nèi)刀具行業(yè)通稱的修緣插齒刀，也稱之為專用插齒刀。插齒刀修緣如圖4所示。

插齒刀修緣示意圖
齒頂?shù)估獾拇笮∨c齒輪的模數(shù)有關(guān)，齒頂?shù)估饬縃與齒輪外徑公差和磨齒余量有關(guān)，圖樣要求的齒頂?shù)估庵凳侵赋善烦叽?。加工中?yīng)增大齒頂?shù)估饬?，留足夠的余量加工，以保證精加工后的齒頂?shù)估夥铣善烦叽绲囊蟆?br/>一般情況下齒頂?shù)估獬善分悼砂碼=30°～45°、H=0.1～0.15m選取。
（3）齒廓倒棱的加工 與齒頂?shù)估馔?，圖樣上標(biāo)注的齒廓倒棱也是成品尺寸，熱前倒棱時(shí)應(yīng)留夠熱后最終倒棱必需的余量。一般齒廓倒棱尺寸為0.3～0.8mm，根據(jù)不同的情況，采用不同的方法進(jìn)行加工，通常有磨棱法和擠棱法。磨棱法用于熱后淬硬的齒輪，通常用于汽車變速器齒輪加工；擠棱法用于大批量汽車上熱前未淬硬齒輪，擠棱工藝的設(shè)備有意大利SAMPUTENSILI公司生產(chǎn)的SM2T·A（加工單片齒輪）和SML2SnT·A（加工多聯(lián)齒輪）。擠棱法倒棱效率高，質(zhì)量好，適用性廣，是一種很有發(fā)展前途的工藝方法。
2.齒廓倒棱實(shí)例
（1）磨棱機(jī)磨棱 我公司對(duì)于TEREX 3311E、3307自卸車變速器內(nèi)的中、小規(guī)格齒輪，熱后安排在齒輪磨棱倒角機(jī)上磨棱。這種方法是高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪在重力作用下，沿著回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)齒輪的齒廓磨出倒棱。砂輪架可以上下浮動(dòng)，用來保持切削力（垂直向下的分力）恒定，從而得到均勻的倒棱。為了防止砂輪破碎，砂輪中增加了高強(qiáng)度纖維材料。
（2）人工磨棱 對(duì)于電動(dòng)輪自卸車輪邊減速器傳動(dòng)齒輪，由于齒輪尺寸較大，模數(shù)較大且齒數(shù)多，我公司齒廓的倒棱全部由人工倒棱。采用角磨機(jī)用磨頭人工進(jìn)行倒棱。
對(duì)于人工進(jìn)行齒廓倒棱，要求從事倒棱的工人技術(shù)水平高，細(xì)心、有責(zé)任心；齒廓的倒棱必須均勻，倒棱表面盡可能由一完整的表面形成，不要形成多邊形，倒棱的大、小、寬、窄應(yīng)均勻一致，誤差不能大于0.4mm，大模數(shù)取大值，小模數(shù)取小值；齒廓倒棱外形應(yīng)美觀、整齊、一致。
倒棱值的確定
倒棱值的大小與齒輪模數(shù)有關(guān)，并和齒輪承載的強(qiáng)度大小有關(guān)，模數(shù)越大以及承載的強(qiáng)度越高倒棱值也就越大，模數(shù)越小以及承載的強(qiáng)度越低倒棱值也就越小。
目前國內(nèi)外對(duì)倒棱值的確定尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，作為齒輪制造強(qiáng)國的美國和德國，也無倒棱的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有的也只是各公司自行制定的倒棱標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)倒棱規(guī)定。現(xiàn)針對(duì)倒棱值的確定，分別推薦美國和丹麥?zhǔn)访芩构镜臉?biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，供同行工作中參考。
（1）美國《齒輪手冊(cè)》第二版圖表第4.41有關(guān)齒頂?shù)估夂妄X廓倒棱及齒端倒角的推薦標(biāo)準(zhǔn)，見表1。


（2）丹麥?zhǔn)访芩构驹谥圃鞂?duì)稱式減速器時(shí)，對(duì)倒棱值作了如下規(guī)定，如表2所示。

就美國齒輪而言，關(guān)于倒棱值的確定各個(gè)公司的標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的，各個(gè)公司均按各自的規(guī)定進(jìn)行倒棱，以美國BUCYRUS公司生產(chǎn)的齒輪為例：m=25.4mm（Dp=1）、z=14、α=30°，規(guī)定該齒輪齒廓倒棱為5mm×45°；該齒輪若按丹麥?zhǔn)访芩构镜臉?biāo)準(zhǔn)，倒棱值僅為2.2mm×45°，該標(biāo)準(zhǔn)值偏小。所以根據(jù)制造國家的不同，結(jié)合齒輪具體使用情況的不同加以合理選用。在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，在對(duì)進(jìn)口的原廠件齒輪測繪中，對(duì)倒棱值的確定也可用游標(biāo)卡尺，對(duì)齒輪實(shí)物進(jìn)行測量而定。
齒頂?shù)估馀c齒形修形的比較
1.齒形修形
在齒頂附近齒廓形狀進(jìn)行有意識(shí)地修緣，使齒廓形狀偏離理論齒廓，這種形式的齒廓修形也就是常說的修緣。修緣是齒形修形的一種僅對(duì)齒廓、齒頂?shù)囊恍〔糠诌M(jìn)行的修形。修形的加工方式是在磨齒中，靠砂輪使齒廓形狀偏離理論齒廓的方式進(jìn)行修形。
2.齒頂?shù)估?br/>齒頂?shù)估獠粚儆谛扌蔚姆懂牐X頂?shù)估馔ǔＪ窃跐L齒和插齒時(shí)，通過對(duì)刀具的齒形進(jìn)行修正，直接在滾齒和插齒加工中在齒頂?shù)膬蓚?cè)形成小的倒角，與齒形的修形無關(guān)，它與起始點(diǎn)切線間的夾角較大，小倒角一般取值α=30°～45°，齒頂?shù)估獾拇笮∨c齒輪的模數(shù)有關(guān)。
齒頂?shù)估馀c齒形修形兩者相同點(diǎn)，都是為了減小齒輪嚙合的沖擊。國外對(duì)于齒頂修形后，一般不再進(jìn)行齒頂?shù)估?，主要原因是齒輪齒形修形后已完全可以實(shí)現(xiàn)齒頂?shù)估庀嗤墓δ堋?br/>齒輪不倒棱的隱患
1.未作齒廓倒棱
齒輪在長期使用中，由于應(yīng)力集中，易導(dǎo)致疲勞微裂紋發(fā)生，造成在齒端出現(xiàn)較為嚴(yán)重的崩齒現(xiàn)象，如果繼續(xù)發(fā)展，可能會(huì)產(chǎn)生打齒的惡性事故。
2.未作齒頂?shù)估?br/>齒的頂部與漸開線交界的尖角處易出現(xiàn)飛邊毛刺，在齒面上劃出類似膠合的溝痕。在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)中，導(dǎo)致大、小齒輪的齒頂互相扒對(duì)方輪齒的齒根，在齒根部位劃出膠合狀的溝痕，對(duì)齒輪的使用壽命將帶來直接影響。
結(jié)語
齒輪倒棱的優(yōu)越性，在國內(nèi)部分齒輪行業(yè)中沒有引起人們足夠的重視，錯(cuò)誤地認(rèn)為生產(chǎn)的齒輪只要能用就行了，即便圖樣上有倒棱技術(shù)要求，也因怕麻煩而未作倒棱。隨著汽車生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)齒輪質(zhì)量的要求也越來越高，齒輪倒棱是現(xiàn)代齒輪加工中一個(gè)十分重要的工藝措施，為了提高齒輪的質(zhì)量和適應(yīng)市場的需要，在今后的齒輪設(shè)計(jì)和加工制造中，對(duì)倒棱工藝必須重視起來并加以采用，逐步提高企業(yè)的市場競爭力。

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