随着市场对高性能、高品质的汽车传动系统的需求，齿轮行业对齿轮性能、精度的要求也在不断提高。磨齿工艺包括热前磨齿和热后磨齿，常见的是热后磨齿。热后磨齿可以消除热处理变形，保证齿轮精度，在高精度的齿轮加工中应用广泛。磨齿前需要采用滚齿、插齿以及目前正在大力发展的滚插齿技术进行粗加工。粗加工给磨齿在齿厚方向单边留有0.08～0.02 mm的磨削量（根据齿轮模数大小、材料、磨齿机性能、热处理变形控制水平、自动对齿精度以及磨前粗加工精度等因素综合给定），目的是提高磨齿效率，防止齿面磨糊、磨裂。

滚齿相较插齿效率更高，机床结构也更简单，可靠性高，成本低。根据齿轮使用的工况特点，滚磨加工有不同的齿根要求，主要包括不磨齿根、齿根全磨以及齿根半磨。不同形式的齿根对应着不同的设计参数要求，也对应着不同的滚刀设计方法。

不同齿根要求对应的适用工况

1.不磨齿根

齿根不允许磨削是最常见的滚磨技术，特点是齿根完全由滚齿加工，磨齿工序只去除留磨量，保证设计参数要求的检查点SIC要求就可以完成磨齿加工。滚刀在设计时需要增加凸角，凸角高度c值应该大于齿厚单边的留磨量，在实例齿轮参数中留磨量是0.125 mm，凸角值是0.135 mm，这样加工出来的齿根SIC点处留有0.01 mm左右的沉切。滚齿齿形与磨后齿形对比如图1所示。

这种设计方式的优点有：①齿根强度好，因为齿根过渡曲线不参与磨削，热处理硬化层可以最大程度地保留；②留有沉切量可以防止齿根磨后起台，过渡曲线光滑，避免了齿根应力集中。缺点有：①加大滚刀凸角高度值会导致滚齿加工的有效SAP值和磨后有效点差值变大，进而导致磨后SAP和SIC位置较近或者无法保证SAP点；②降低了齿轮的有效渐开线范围，适用于大模数、重载工况，对啮合噪声要求相对较低的传动系统。

2.齿根全磨

齿根全磨顾名思义就是磨齿时齿根参与磨削，它的特点是齿根和渐开线齿形都由磨齿加工，滚齿时采用精滚刀粗加工，在齿厚方向给磨齿留有单边0.1～0.15 mm的留磨量。图2为滚刀法向齿形。滚齿齿形与磨后齿形对比如图3所示。图中黑线为滚齿齿形，红线是磨齿齿形。图中的齿形都是以参数公差的中间值设计，一般在批量加工中为了保证齿根状态的一致性，刀具设计时会给定齿根公差，以保证齿厚在公差范围内时齿根能磨削上。

这种设计方式的优点是：①能最大化地提高齿轮啮合重合度，理论上基圆以上的有效点都是可以磨齿保证；②齿根过渡曲线光滑连接，消除应力集中点；③齿形精度高，粗加工和热变形误差消除。缺点是：①齿根硬化层被破坏，硬化层厚度减小，齿轮强度降低；②齿根在磨削时形成封闭环境，磨削热不容易传递，导致批量加工时容易出现齿根磨糊、磨裂及齿根应力状态变化；③磨削砂轮、金刚滚轮消耗快，生产成本高，适用于小模数、标载工况，对啮合噪声、传动精度要求较高的传动系统。

3.齿根允许出台

齿根允许出台是介于齿根全磨和不磨齿根之间，这种加工方式针对既要求重合度又要求齿根强度的齿轮。按照不磨齿根的方式是无法保证有效点，全磨齿根又降低了齿根强度，是一种折中的设计方式。滚齿给磨齿齿厚方向单边留磨量是0.125 mm，滚刀设计时带一个0.04～0.08 mm的凸角（如图4所示），滚出的齿形在齿根SIC点处给磨齿留0.04～0.1 mm的磨量。这样磨后就会在SIC点产生小于0.1的接台，为了防止接台处应力过于集中，要求磨齿时在砂轮齿顶修R0.2 mm圆弧，目的是减轻应力集中。齿根状态如图5所示。这种设计方式的优点是：①齿根强度较好，齿根过渡曲线热处理硬化层磨削去除量小，齿根不磨削；②有效渐开线长度角不磨齿根，提高了重合度，适用于对啮合噪声、传动精度要求较高及齿根强度要求较高的传动系统。

4.同一齿轮参数三种不同要求齿根时有效点对比

下面通过某新能源产品齿轮参数为例，对比三种形式齿根对有效渐开线起始点位置的影响。齿轮参数如表所示，在此给出有效渐开线起始圆的理论值，设计人员在设计过程中应考虑齿厚公差带对有效点数值的影响。
（1）不磨齿根滚齿有效点直径为φ63.25 mm，磨后可保证的有效点直径φ62.18 mm，刚好达到SAP值。此数据存在风险，批量加工时会出现齿厚在公差范围内而有效点不满足的情况。
（2）齿根采用全磨有效点直径为φ61.55 mm。
（3）齿根允许出台时滚齿有效点直径为φ62.71 mm，磨后可保证的有效点直径为φ61.77 mm。

总结

对比三种不同的磨齿齿根形式，发现各有优缺点。参数设计者应综合考虑产品的性能指标，选择最合适的滚磨工艺方式。保证产品的性能同时降低加工成本，提高生产效率。