隨著科技的迅速發展，汽車變速器的質量及可靠性的要求也越來越高，其中變速器齒輪齒面粗糙度是影響質量的主要因素之一。齒輪齒面在剃齒加工過程中，齒面會出現拉傷或撕傷現象，由于粗糙度檢查儀的測頭規格不一，加之檢測中的誤差，可能出現對一些不合格零件產生誤判，從而導致相嚙合齒輪齒面過早點蝕，使變速器噪聲增大。為將該問題消滅在萌芽狀態，很有必要研究齒輪剃齒齒面拉傷判定標準。

齒面拉傷的相關內容

1.齒面拉傷的定義

拉傷屬于齒輪齒面缺陷的一種常見現象，是在零件熱處理前，齒面加工的最后一道工序對齒面去除了過量的材料，導致齒面出現輕微的凹陷。

2.齒面拉傷產生的機理

在加工齒面工序時，由于工作臺振動、刀具未清理干凈而使工件粘有微小鐵屑，或冷卻、潤滑油中夾雜鐵屑，或刀具嚴重磨損，都會使齒面產生拉傷現象。

3.齒面拉傷

齒面拉傷可分為齒面輕微拉傷和齒面嚴重拉傷，如圖1和圖2所示。



4.齒面拉傷的檢測方法

常用的表面粗糙度測量方法有比較法、觸針法、光切法、干涉法和印模法等。

(1)比較法

比較法是用已知高度參數值的粗糙度樣板與被測表面相比較，通過人的感官，亦可借助放大鏡、顯微鏡來判斷被測表面粗糙度的一種檢測方法。

(2)觸針法

觸針法又稱針描法，操作時利用觸針沿被測表面垂直接觸、緩慢滑行，由于被測表面粗糙不平，迫使觸針在垂直于被測表面的方向上產生上下位移，觸針的上下位移量通過傳感器轉換為電信號，經電子裝置加以放大，相敏檢波和功率放大后，推動自動記錄裝置，直接描繪出被測輪廓的放大圖形，按此圖形進行數據處理，即可得到Ra值或Rz值，此方法測量迅速、方便，測量精度高，并能直接讀出參數值，已獲得廣泛應用。

(3)光切法

光切法實施時讓光線通過管內的聚光鏡、狹縫和物鏡后，立即變成扁平的帶狀光束，以45°的傾斜角投射到被測表面上，再經被測表面反射，形成被測表面的截面輪廓圖形，然后通過另一物鏡將此圖形放大后投影到分劃板上，以它與被測表面的交線所形成的輪廓曲線來測量表面粗糙度。應用此法的表面粗糙度測量工具是光切顯微鏡。此法適用于測量Rz和Ry為0.5～60?mm的表面粗糙度，但需要人工取點，測量效率低。

(4)顯微干涉法

顯微干涉法實施時利用光波干涉原理將被測表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數高的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進行測量，以得出被測表面粗糙度，應用此法的表面粗糙度測量工具稱為干涉顯微鏡。這種方法適用于測量Rz為0.025～0.8?mm的表面粗糙度。

(5)印模法

印模法是一種非接觸式間接測量方法，其原理是利用某些塑性材料做成塊狀印模貼在零件被測表面上，將零件表面輪廓印制在印模上，然后對印模進行測量，得出粗糙度參數值。這種方法適用于大型笨重零件和儀器難以直接測量的表面。

5.齒面拉傷的危害

齒面拉傷的危害主要有五點。①影響齒面的耐磨性：齒面越粗糙，嚙合齒面的有效接觸面積越小，壓強越大，磨損就越快，如圖3所示;②影響齒輪零件的疲勞強度：粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對應力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強度，如圖4所示;③影響齒面的抗腐蝕性：粗糙的表面易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內層，造成齒面腐蝕;④影響齒輪零件的接觸剛度：接觸剛度是零件結合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力;⑤影響齒輪的測量精度：零件被測表面和測量工具測量面的表面粗糙度都會直接影響測量的精度，尤其是在精密測量時影響更大。



測量方法在實際運用過程中的局限性

上述測量方法在大批量汽車齒輪剃齒加工的實際運用過程中分別存在著局限性：①行業內對剃齒表面無相關表面粗糙度標準樣塊，更無關于拉傷的判定敘述，易造成實際工作中無據可依，拉傷判定僅依靠檢驗、技術人員的經驗判斷，人為因素較多，無法做到客觀公正;②觸針法使用最為普遍，但對位于齒輪邊緣部位的拉傷，在采點過程中不能完全覆蓋拉傷部位，仍然存在測量受限、數據誤差過大等問題，得出的數據不夠可靠;③光切法和干涉法所使用的儀器，大多數生產廠并不配備，不能滿足大批量生產過程中快速出具檢測結果的要求，此外由于印模材料不能完全充滿被測表面微小不平度的谷底，所以測得數值需進行修正;④現場操作者及檢驗員不具備檢測手段，送檢時間過長，易造成加工過程等待，生產效率不高。

齒面拉傷標準的建立

以往齒面拉傷的判定過程為：熱處理前當檢驗發現齒面拉傷后，通過測量齒面粗糙度和經驗來評定齒面是否符合設計及工藝要求。

這一方式屬于事后檢驗，為將齒面拉傷現象消滅在萌芽狀態，故總結我公司齒輪設計研究結論，結合多年來齒輪售后故障中早期磨損現象的調研結果，同工藝研究部門共同確立了《剃齒工序齒面質量目測標準》。以生產現場快速判定零件表面是否拉傷和拉傷的程度分級，便于現場及時調整加工過程參數，將拉傷問題消除在萌芽狀態，也便于對不合格品進行判定及處理。

《剃齒工序齒面質量目測標準》分為合格、可讓步及報廢三級，其中報廢等級如圖5所示。


《剃齒工序齒面質量目測標準》在熱前齒面加工最后一道工序(剃齒工序)進行控制，減少了不必要的浪費。標準通俗易懂，簡便易行，適合操作人員在加工過程中使用。

《剃齒工序齒面質量目測標準》下發執行后的一年時間內，我公司無一例零件出現因齒面拉傷造成報廢的現象，且現場操作人員普遍反映該標準簡潔、明確，非常實用，降低了勞動強度，提高了工作效率。

總結

該判定標準既進行了定性描述，又進行了定量規定，填補了我公司齒輪加工檢測判定方面的空白，使齒輪剃齒操作人員明確了何時可繼續加工、何時則必須調整，使檢驗人員和技術人員有了最直接的判定依據，使齒面拉傷現象全面可控，大大降低了變速器總成售后故障率。