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齿距和径向圆跳动引起的台阶问题及解决方案

（1）单个齿距误差Fp和相邻齿距误差fu过大引起的台阶问题。

 分析：此类问题通常发生在粗加工工序中，最为典型的是滚齿工艺。当零件齿数较少，滚刀采用多头，特别是零件齿数与滚刀头数能够互约（如零件齿数为14，滚刀头数为2），则问题发生的概率非常大。如图15所示，案例中的零件每个轮齿的中心偏离其理论齿形的中心位置，在后续精加工过程中，远离中心线一侧的齿厚加工余量会变多，则会导致齿轮根部台阶的产生。

图15 fp和 fu导致的台阶问题

解决方案：需从滚刀的设计着手，在加工节拍允许的条件下，尽量采用较少的头数；如果节拍要求很高，头数必须多头，则需提高滚刀的制造精度，或进一步采用成本较高的全磨齿廓工艺。

（2）累积误差和径向圆跳动过大引起的台阶问题。

分析：此类问题通常发生在热处理后精加工工艺（磨齿、珩齿）中，问题报告如图16所示，表现形式为同一齿侧既有挖根又有台阶。

主要原因还是热处理后的齿距累积误差Fp和径向圆跳动误差产生了较大的变化，如图17所示。综合累积误差在台阶问题上的表现形式与单个齿距误差类似，经过一圈的齿距累积后，加上径向圆跳动带来的影响，个别轮齿的中心线会大大偏离其理论齿形的中心位置。如图18所示。

精加工后（磨齿）的零件也会有综合累积误差和径向圆跳动误差，倘若两者的曲线趋势与加工前的状态刚好相反，则部分轮齿产生台阶的可能性将大大增加。

图16 径向圆跳动引起的台阶问题

图17 误差报告结果

图18 Fp和Fr影响下的偏离理论齿形 

解决方案：需根据零件热处理变形的形式，优化工艺过程的齿轮切削参数；优化与加工基准孔和端面相关的定位夹持方式；或者优化热处理工艺参数和工装定位方式；如有必要甚至需要优化齿轮的材料品种和结构设计。 综上所述，只有将热变形不规律的原因找到，才能有针对性地控制热变形形式，将热变形量减少到最低程度，齿根的台阶问题也将随着热变形量的减少而减少，直至消失。

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