導(dǎo)讀：本文主要介紹了變速器齒輪制造中根部挖根和臺階的定義和影響，討論了熱處理前后粗加工刀具凸角量的設(shè)計(jì)和制造有誤導(dǎo)致的臺階問題，給出了判定條件和凸角量修正方法；分析了熱處理前后精加工刀具的超越量計(jì)算與粗加工刀具不匹配導(dǎo)致齒根過渡區(qū)域產(chǎn)生臺階的原理，給出了常見失效案例及解決措施；針對零件精加工前后的狀態(tài)，剖析齒形、齒向、齒距和徑向圓跳動的誤差對齒輪根部臺階的影響，并從齒輪制造中的刀具修形、工藝選擇和熱變形角度提出了相關(guān)解決方案。

 隨著燃油、排放法規(guī)的不斷加嚴(yán)以及雙積分政策的實(shí)施，汽車新能源、輕量化和電動化進(jìn)程正在進(jìn)一步加快。變速器齒輪大轉(zhuǎn)矩負(fù)載和高速精密要求日趨嚴(yán)格，在滿足NVH要求的同時，如何規(guī)避齒輪根部臺階是關(guān)鍵問題。本文針對該問題分析了不同臺階的形狀特點(diǎn)，討論了產(chǎn)生的原因，并給出了解決方案。

 齒輪的挖根與臺階

圖1齒輪的挖根與臺階

如圖1所示，齒輪的挖根是由粗加工刀具凸角刃部切出的區(qū)域，為后續(xù)精加工齒面留出了退刀空間，避免產(chǎn)生接刀臺階。如果精加工前的挖根形狀尺寸有問題，則有可能在后續(xù)加工中發(fā)生臺階或挖根問題。

臺階會導(dǎo)致齒輪根部彎曲強(qiáng)度的降低。沒有臺階時，只需考慮最大挖根位置處的危險截面形狀和尺寸；有臺階時，還需考慮臺階的形狀和尺寸（見圖2），詳細(xì)請查閱國標(biāo)ISO-6336相關(guān)章節(jié)。

強(qiáng)度降低估算公式：

式中 tg——在端面上，齒輪根部臺階處沿法向的最大臺階量（mm）；

ρg——臺階最大位置處的曲率半徑（mm）；

Ys——沒有臺階時的齒輪彎曲強(qiáng)度系數(shù)；

 圖2 齒輪臺階強(qiáng)度估算示意

Ysg——有臺階時的齒輪彎曲強(qiáng)度估算系數(shù)。

其中，＜2.0。此外，如果臺階的位置落在齒輪的正常嚙合區(qū)域，則會引起異常的傳動噪聲。不但影響了變速器的使用體驗(yàn)，還可能存在功能性風(fēng)險。

粗加工刀具的凸角量問題

1. 粗加工刀具凸角量的定義

粗加工刀具的凸角量是刀尖部分沿主切削刃翹起的一塊區(qū)域，它由副切削刃引出，直至刀尖圓弧終止點(diǎn)結(jié)束，其中以滾刀和插齒刀最為常見，如圖3和圖4所示。

圖3 滾刀的凸角量

圖4 插齒刀的凸角量

注意，凸角量的大小和加工出來的挖根量并不能直接劃等號。因?yàn)橥菇橇渴堑毒啐X形上標(biāo)注的法面尺寸，而齒輪測量儀測出的挖根量是零件的端面尺寸。只有通過刀具與零件的軸交角，才能把凸角量轉(zhuǎn)化為挖根量。

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