齿轮滚轧成形按照滚压轮的数量可以分为单轮滚轧、双轮滚轧和三轮滚轧。其中单轮滚轧因稳定性差、受力不均衡而使成形质量受到影响;而三轮滚轧时,三个滚压轮呈120°均布于坯料外侧,稳定性好,滚轧力平衡,理论上成形精度高,但实际中对于装置安装精度提出了更高要求,而且相位调整困难,因此实际中很难达到较高精度。双轮滚轧因为稳定性好、受力均衡、相位调整相对简单,更多地应用于实验或实际生产。
齿轮滚轧成形过程分为三个阶段:初步分齿阶段、齿形成形阶段和精整阶段,如图2-1所示。初步分齿阶段,滚压轮在接触坯料的瞬间,其径向施加的作用力产生的切向摩擦力,只要克服径向力矩、坯料自身惯性力及夹持轴的旋转阻力矩等,坯料便可随之旋转。为防止分齿阶段出现错齿、乱齿现象,严重影响齿轮的成形质量,需要考虑滚压轮和坯料的各项参数,调整滚压轮与坯料的位置关系,尽量减小甚至避免打滑。齿形成形阶段是坯料表层金属流动的关键阶段,需调整好周向运动和径向运动之间的关系,在提高效率的前提下使滚压轮稳定地进给咬入,在与坯料范成啮合运动过程中,使坯料表层金属规律流动形成渐开线齿形,并抑制或消除突耳缺陷,提高齿形成形质量。精整阶段,滚压轮不再径向进给,保持滚压轮与工件间中心距不变,对滚轧出的齿轮齿形进行正向或反向精整滚压,获得较高质量的齿形齿廓,以减小后续切削加工量或取消后续切削加工工艺为目的。
图2-1 滚轧成形的三个阶段