数控螺旋锥齿轮磨齿机技术
我国首台数控螺旋锥齿轮磨齿机问世
我国首台数控螺旋锥齿轮磨齿机问世近日由国内自主开发的YK2045型数控螺旋锥齿轮磨齿机通过了由湖南省科技厅主持的鉴定。
鉴定委员会认为，该机属国内首创，达到国际先进水平。
数控螺旋锥齿轮磨齿机是一种涉及多学科的高科技产品。
它不仅涉及到机械设计、液压传动、气动等传统技术，还涉及计算机、自动控制、信息技术、数学及齿轮啮合原理、多自由度数控联动等很多前沿科技，难度非常大，目前只有美国、德国两个国家能够生产。
中南大学YK2045型数控螺旋锥齿轮磨齿机的研制成功，使我国成为世界上第三个能够生产这种高精密机床的国家。
该机的研制成功打破了外国的技术垄断，填补了国内空白，是我国高精度数控机床领域的一个新突破。
据该项目负责人中南大学博士生导师曾韬教授介绍，他和他的助手们从上个世纪70年代开始研究螺旋锥齿轮设计加工成套技术，曾荣获湖南省科技进步一等奖和国家教委科技进步一等奖。
特别是1990年后，他们一直跟踪国外数控铣齿机的数迭磨齿机的发展动向，于1999年和2001年先后研制成功我国第一台六轴五联动YK2212数控螺旋锥齿轮铣齿机的主要用于汽车齿轮加工的YK2245数控螺旋锥齿轮铣齿机，被中国机床工具协会称之为我国数控机床领域的六大跨越之一。
2001年7月，为了改变我国低档齿轮过剩、高档齿轮严重不足的局面，缩短我国与发达国家的齿轮加工领域的差距，曾教授和他的助手们再一次将研究方面瞄准齿轮机床中精度最高、控制最复杂的数控螺旋锥齿轮磨齿机。
这种机床去掉了机械型磨齿机上的一切凸轮、鼓轮、挂轮和所有的调整环节，用计算机直接控制直线轴，三个传动轴联动就能磨削各种螺旋锥齿轮。
它把机械磨齿机的机械复杂性转移到软件上，是一种典型的信息化、智能化产品，具有结构简单、刚性好，无展成传动链，精度高，程序控制柔性好，调整方便，效率等一系列优点，是针对机械磨齿机的一场革命。
YK20100型数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统热特性分析
学位授予单位:中南大学
1.学位论文罗筱英YK2045型数控磨齿机主轴系统结构参数与动态性能的关系研究2005
本文以YK2045A型数控螺旋锥齿轮磨齿机的主轴系统作为研究对象,通用有限元分析软件ANSYS为工具,对其动态性能进行研究。通过模态分析和谐响应分析,得出特定工况及不同结构参数下主轴系统的较低阶固有频率、振型以及位移的幅频响应曲线,进一步分析支承跨距、支承刚度、阻尼系数等结构参数对主轴系统固有特性和抗振性的影响。分析过程中,运用APDL语言将磨齿机主轴系统的关键尺寸参数化,实现了在修改几个预置参数后重新生成新模型的效果,从而使建模和求解的效率大大提高。并且利用优化命令流文件,找到了几个关键参数对主轴系统动态性能影响的规律。研究表明,要降低振动对加工精度的影响,应当适当加大主轴跨距,同时增大轴承支承刚度和系统阻尼系数。最后,提出了主轴系统结构参数的改进意见,给出了几个参数的优化组合,以便进一步提高机床的加工精度及切削的稳定性。此外,采用传递矩阵法建立主轴系统的动力学模型,并进行了模态分析,将得到的固有频率与ANSYS得出的结果进行对比,进而比较两种分析方法的优劣。
2.期刊论文刘明.陈书涵.徐畅.Liu Ming.Chen Shuhan.Xu Chang基于多体系统理论的磨齿机主轴振动特性分析-
湖南工业大学学报2009,23(2)
基于多体系统动力学理论,以YK2045型数控螺旋锥齿轮磨齿机的主轴系统为研究对象,将其处理为由多个刚体和弹性体按一定方式铰接而成的刚弹耦合多体系统,建立其动力学模型,计算其振动特性,并与传统的集中质量法进行了比较.结果表明,所开发的数控磨齿机的主轴系统始终处于稳定、可靠的工作区内.
本文链接:/Thesis_Y1538267.aspx
授权使用:台州科技职业学院(tzkjzy),授权号:8538871b-3d8a-49fc-8de6-9e3e01066e29
YKA2260全数控螺旋锥齿轮铣齿机的研发与应用
研发与应用YKA2260全数控螺旋锥齿轮铣齿机的研发与应用湖南中大创远数控装备有限公司一、概述驱动桥是轻型车、微型车、重型卡车、大型客车及工程机械的关键部件，直接为车辆提供驱动力。
螺旋锥齿轮是驱动桥的核心零件，影响驱动桥的工作性能，进而影响整车动力性能。
随着汽车产业的大力发展,对高效、高精度螺旋锥齿轮的加工生产装备及成套技术的需求越来越大，对低成本、无污染等加工要求也越来越高。
能否高效率、高精度的加工螺旋锥齿轮，决定了汽车产业的经济效益与市场地位，甚至对我国的综合国力有着重要的影响。
目前，国际汽车驱动桥螺旋齿轮制造行业普遍采用高档数控机床干切加工，具有高效率、高精度、低成本、绿色环保等优点。
而国内绝大部分的螺旋齿轮加工依然是用机械式机床湿切加工，具有成本高、污染高、精度低等缺点。
我国亟需的车用螺旋锥齿轮干切生产线大多从Klingelnberg或Gleason引进，耗费巨额外汇，而且造成我国汽车工业的发展受制于发达国家的技术垄断。
但2012年国内首台全数控螺旋锥齿轮铣齿机—YKA2260，在湖南中大创远成功下线，标志着锥齿轮干切设备实现了国产化，彻底打破了国际技术的封锁和垄断。
到目前为止，YKA2260机型已经发展到第三代产品，客户遍布大江南北，湖南中大创远数控装备有限公司也成为了国内螺旋锥齿轮设备制造的佼佼者，是成套干切设备的唯一生产企业。
2019年，中大创远的干切设备占据了80%以上的国内市场，完全取代了进口设备在国内的地位。
国内进口产品有美国(Gleason)、德国(Klingelnberg)，其主要加工范围如表1所示。
表1 国内外干切设备总汇表厂家名称设备名称加工最大直径德国Klingelnberg C27φ270mm德国Klingelnberg C30φ300mm德国Klingelnberg C50φ500mm 美国Gleason280HCφ280mm美国Gleason600HCφ600mm中大创远CY15Cφ150mm中大创远YKA2235φ350mm中大创远YKA2260φ600mm中大创远从成立之初就特别注重技术的研发，我司自主研发的螺旋锥齿轮铣齿机、磨齿机、磨刀机、装刀机、研齿机、检查机、齿轮检测中心等已在国内大多数汽车领域企业应用。
基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验
基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验摘要：螺旋锥齿轮在机械传动系统中具有重要的作用，其加工难度较大。
本文基于四轴数控加工中心，通过建立加工仿真模型，并进行实验验证，对螺旋锥齿轮的加工过程进行研究。
关键词：四轴数控加工中心；螺旋锥齿轮；加工仿真；试验一、引言螺旋锥齿轮由于其具有平滑传动、高承载能力和较小的齿面接触应力等特点，在航空、船舶和汽车等领域得到广泛应用。
但由于其几何形状的特殊性，使得其加工难度较大，常规的加工方法往往难以满足其高精度、高效率和高稳定性的要求。
因此，通过仿真与试验手段研究螺旋锥齿轮的加工过程具有重要的理论和实际意义。
二、螺旋锥齿轮加工的挑战与现状螺旋锥齿轮的加工主要存在以下挑战：首先，螺旋锥齿轮的加工过程比较复杂，几何形状包括两个不同的曲面，加工难度较大。
其次，螺旋锥齿轮的加工精度要求较高，齿廓和齿面质量对传动性能有着重要影响。
再次，螺旋锥齿轮加工过程中存在较大的切削力和切削热量，容易导致工具磨损和变形。
目前，对于螺旋锥齿轮的加工，常用的方法包括传统的数控加工和六轴机床加工。
然而，这些方法存在一些缺点。
传统数控加工由于缺乏四轴控制能力，往往只能通过多次换向加工实现螺旋齿的加工；六轴机床加工虽然可以实现更复杂的加工运动，但由于其结构复杂、成本高昂，并且对操作人员要求较高，应用受到一定限制。
三、基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真为了解决螺旋锥齿轮加工面临的挑战，本文基于四轴数控加工中心，通过建立加工仿真模型，对螺旋锥齿轮的加工过程进行研究。
首先，利用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）软件建立螺旋锥齿轮的三维模型，并确定其加工工艺参数。
然后，利用虚拟仿真软件对螺旋锥齿轮的加工过程进行数值仿真。
仿真过程中考虑切削力、切削热、材料变形等因素，并通过对仿真结果进行分析，优化加工工艺参数，以获取更好的加工效果。
四、螺旋锥齿轮加工试验验证为了验证仿真结果的准确性和可行性，本文进行了螺旋锥齿轮加工试验。
Phoenix_螺旋锥齿轮磨齿机加工仿真系统的研究_王志永
第21卷第13期 系统 仿 真 学 报© V ol. 21 No. 132009年7月 Journal of System Simulation Jul., 2009·4171·Phoenix Ⅱ螺旋锥齿轮磨齿机加工仿真系统的研究王志永，曾 韬(中南大学机电工程学院，长沙 410075)摘 要：分析了螺旋锥齿轮磨齿加工的基本原理，以AutoCAD 为开发平台，利用AutoCAD 内嵌的VBA 编程语言，建立了基于尺寸驱动的齿坯和砂轮的实体模型，将Phoenix 二型数控螺旋锥齿轮磨齿机的各轴运动转化为砂轮和齿坯的相对位置调整，通过砂轮与齿坯之间的相减布尔运算模拟磨齿加工过程，通过仿真实例验证了仿真算法的正确性。
所开发的磨齿加工仿真系统，为精确生成齿轮的三维实体模型以及验证机床调整参数提供了解决方法。
通过将传统机械式机床的调整参数转化为基本机床调整参数，也可以利用该仿真系统生成齿轮的实体模型。
关键词：螺旋锥齿轮；磨齿机；加工仿真；系统中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2009) 13-4171-03Research on Machining Simulation Systemof Phoenix Ⅱ CNC Spiral Bevel Gear Grinding MachineWANG Zhi-yong, ZENG Tao(College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)Abstract: The general machining principle of spiral bevel gear grinding process was analyzed. Based on AutoCAD development platform and made use of VBA programming language embedded in AutoCAD, the dimension-driven solid model of the workpiece and grinding wheel was created. By transforming the motion of CNC axes of Phoenix grinding machine into the relative position adjustment between the workpiece and grinding wheel, the grinding process was simulated by subtraction Boolean operation. Comparing simulation result with practical machining workpieces validated the correctness of simulation algorithm. The machining simulation system provides a solution for generating precise 3D solid model and verifying machine settings. It also can generate the gear solid model by transforming the machine settings of traditional cradle-style machine into the basic machine settings.Key words: spiral bevel gear; grinding machine; machining simulation; system引 言螺旋锥齿轮是机械工业中传递相交轴或交错轴回转运动的基础元件，具有重迭系数大、承载能力高、运转平稳、噪音低等优点，广泛应用在各种高速重载的机械传动中，特别是航空、汽车、农业机械、工程机械、矿山机械等行业中。
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究
大规格指的是螺旋锥齿轮的直径较大，一般在100毫米以上。
由于大规格螺旋锥齿轮的尺寸较大，加工时需要考虑材料的选用、切削刃具的设计和刀具的精度等问题。
目前，常用的加工方法有铣削、磨削和切削等。
铣削是目前最常用的方法，但是由于加工装备的限制，很难达到高精度要求。
如何提高加工效率和精度是一个需要解决的难题。
高精度是大规格螺旋锥齿轮加工的关键。
高精度主要包括齿轮的齿形精度、齿距误差和齿厚误差等。
为了提高加工精度，需要优化加工工艺、改进机床和切削条件、选用合适的刀具和加工材料等。
还需要加强加工后的测量检验，采用先进的测试设备和方法，准确地检测出齿轮的误差，以及及时调整和改进加工工艺。
大规格高精度螺旋锥齿轮的加工技术还需要解决加工过程中的热变形和切削液的选择等问题。
由于大规格螺旋锥齿轮的尺寸较大，加工时会产生较大的热变形，导致加工精度下降。
需要采取适当的加工工艺和刀具设计，减少热变形的影响。
切削液的选择也是一个重要的问题。
合适的切削液可以降低摩擦系数，减少切削热的积聚，提高切削效率和表面质量。
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术是一个复杂而关键的问题。
它不仅需要解决加工装备和工艺的限制，还需要提高切削精度和加工效率，降低热变形的影响，选用合适的切削液等。
只有不断研究和创新，加强工艺控制和质量监测，才能提高大规格高精度螺旋锥齿轮的加工技术水平，满足各个领域对螺旋锥齿轮的需求。
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究螺旋锥齿轮是一种重要的动力传动元件，广泛应用于各类工业设备，如船舶、机车车辆、矿山机械等领域。
螺旋锥齿轮具有传递转矩大、传动效率高、运转平稳等特点，在现代工业中具有广泛的应用前景。
然而，由于其结构复杂、加工难度大，其加工技术一直是制约其应用的关键因素之一。
目前，对于螺旋锥齿轮的加工技术研究主要集中在如下几个方面：切削工艺分析、刀具选择、加工参数优化、数控加工技术、加工质量控制等。
切削工艺分析是螺旋锥齿轮加工的基础研究，通过对加工过程中力学特性、热力学特性、几何形状等因素的分析，确定合理的加工方案和刀具选择方案。
刀具选择是影响螺旋锥齿轮加工效率和质量的关键因素之一，目前主要采用硬质合金刀具、刚性刀具和高速钢刀具等，但针对不同的工件材料和加工方式，刀具的选择和应用也存在差异。
加工参数优化是提高螺旋锥齿轮加工效率和质量的重要途径，主要涉及到切削速度、进给量、切削深度等参数，通过对这些参数的优化，可以实现加工速度的提高和减少刀具磨损等目标。
数控加工技术在螺旋锥齿轮加工中的应用越来越广泛，尤其是曲面加工的实现方面，可以大大提高生产效率和加工精度。
加工质量控制则是确保螺旋锥齿轮加工精度和质量的重要保障，包括刀具的磨损监测、轴承间隙的控制、齿面质量的检测等方面。
面对大规格高精度螺旋锥齿轮加工的挑战，目前研究者们主要从如下几个方面进行探究：高效刀具的开发，高速加工技术的应用，新型加工方式的研究等。
高效刀具的开发是实现螺旋锥齿轮加工高效率和高精度的重要途径之一。
目前，有些高速钢刀具、高逸散硬质合金刀具、复合材料刀具等新型刀具正在逐渐应用到螺旋锥齿轮的加工中。
高速加工技术的应用，主要是通过提高切削速度和减少加工用时来提高加工效率。
新型加工方式主要是探索一些新的加工方法，如螺旋线盘加工法、卡瓦形加工法等，这些方法的提出和应用可以提高螺旋锥齿轮加工的效率和精度。
总之，大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的研究不断取得新进展，但要想在短期内实现其应用，还需要继续深入研究，解决存在的问题，提高加工效率和精度，才能更好地服务于现代工业的需求。
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究随着机械制造领域的不断发展，越来越多的机械设备需要使用到螺旋锥齿轮。
而对于大规格高精度螺旋锥齿轮的加工技术，一直以来都是机械制造行业中的一个难点问题。
螺旋锥齿轮是一种应用广泛的传动元件，其制造过程需要高精度的加工技术和专业的设备。
本文将就大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术进行探究，并探讨当前该领域的发展现状和未来趋势。
一、螺旋锥齿轮的特点和应用螺旋锥齿轮是一种特殊的齿轮传动元件，其具有一些独特的特点和优点，因此在机械传动系统中得到了广泛的应用。
螺旋锥齿轮的齿轮齿面呈螺旋状，这种设计使得其传动平稳性和噪音低。
螺旋锥齿轮的传动效率高，传动比大，适用范围广。
螺旋锥齿轮可以实现正反转传动，适用于多种不同的机械设备中。
由于这些优点，螺旋锥齿轮被广泛应用于汽车、飞机、军工、石油、化工等领域。
二、大规格高精度螺旋锥齿轮加工的难点传统的螺旋锥齿轮加工主要采用铣齿和滚刀加工，这种方法存在一些局限性。
传统加工方法无法满足大规格螺旋锥齿轮的加工需求。
大规格螺旋锥齿轮要求工件尺寸大、重量大、精度高，而传统加工方法无法满足这些要求。
传统加工方法无法满足高精度螺旋锥齿轮的加工需求。
高精度的螺旋锥齿轮要求齿轮齿形、齿距、齿向等参数的精度高，而传统加工方法由于工艺和设备的限制，无法满足这些要求。
大规格高精度螺旋锥齿轮的加工一直是一个难点问题。
近年来，随着先进机械加工技术的不断发展，大规格高精度螺旋锥齿轮的加工技术也取得了一定的进展。
在加工设备方面，机床数控化技术的不断提升，使得大规格高精度螺旋锥齿轮的加工得以实现。
在加工工艺方面，采用了新型的刀具材料、刀具设计、刀具磨制和镗削加工等技术手段，使得大规格高精度螺旋锥齿轮的加工精度得到了提高。
在加工工艺方面，采用了新型的刀具材料、刀具设计、刀具磨制和镗削加工等技术手段，使得大规格高精度螺旋锥齿轮的加工精度得到了提高。
传统的铣齿和滚刀加工方法也在不断的改进和优化中，使得大规格高精度螺旋锥齿轮的加工得以实现。
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究
螺旋锥齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于工程机械、汽车、航空航天等领域。
由于螺旋角的存在，它可以实现高传动比、高效率和低噪音等特点。
由于其加工难度大、工艺复杂，大规格高精度螺旋锥齿轮的加工一直以来都是制约其应用和发展的关键因素之一。
探究大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术对于提高其加工精度、效率和降低成本具有重要意义。
大规格螺旋锥齿轮加工技术的探究需要解决高精度要求带来的加工难题。
大规格螺旋锥齿轮的加工精度要求通常在几十微米至几百微米之间，因此需要采用先进的加工工艺和装备来满足这一要求。
目前，主要采用的加工方法包括滚刀法、镜面刀法、磨削法等。
滚刀法是目前应用最广泛的一种方法，它可以实现高效率、高精度的加工。
还需要解决螺旋角带来的加工难题，螺旋角的变化会导致加工时齿面的变形和加工误差的积累。
需要通过优化刀具的设计和加工工艺来降低螺旋角对加工精度的影响。
大规格螺旋锥齿轮加工技术的探究需要解决大批量生产的需求。
大规格螺旋锥齿轮的加工通常涉及到大型数控设备和复杂的自动化生产线，因此需要解决设备的稳定性和生产效率等问题。
目前，一些企业已经开始引入自动化生产线和智能制造技术来提高生产效率和降低成本。
还需要通过优化工艺流程和加工工艺来提高加工效率和产品质量，满足大批量生产的需求。
大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究对于提高其加工精度、效率和降低成本具有重要意义。
通过解决高精度要求、大规格加工难题和大批量生产需求，可以推动大规格高精度螺旋锥齿轮的应用和发展。
螺旋锥齿轮切、磨齿技术的发展及面临的挑战
齿轮的应用前景广阔，众所周知 ，奥利康机床
是 以加工摆 线 等高齿螺 旋锥 齿轮 和准 双 曲面 齿 轮而 闻名 于世 ，几乎是 家 喻户 晓 ，事 实上我 国
从五十年代就开始采用奥利康摆线等高齿加工
・
５ ・ ４
綦齿传动
２ １年第 １ ００ 期
技术 ，主要用于汽车 、拖拉机和机械等领域 ， 但由于我国当时工业还不发达 ，处于十分落后
的状 态 ．所 以 只有少 数 工厂拥有 为数不 多的几
齿锥齿轮普遍采用格里森收缩齿。近年来 ，随 着我国汽车工业的不断发展 ，逐步从美国、德 国、法国、意大利和Ｅ本等引进了不少汽车技 ｔ 术 ，尤其是欧洲国家的一些汽车后桥螺旋锥齿 轮多数采用摆线等高齿 ，再加上现在奥利康机
床 的价格与 同类 机床相 比已不 相上下 ，所 以近
台奥利康设备 ， 产品也很单一 ， 后来 随着我国 机械工业的发展 ， 机床行业选定了当时苏联的
螺旋锥齿轮加工设备来加工格里森圆弧锥齿轮 和准双 曲面锥齿 轮 。因为 当时奥 利康机 床 的精
度 和 技 术 复 杂 程 度都 很 高 ，所 以选 用难 度 很
机 和数 控磨 齿机 加 工 ，大 大提 高了螺旋锥 齿轮 的制造 质 量 。本 文介绍 了螺 旋锥 齿轮切 、磨 齿技 术
的发 展 慨 况 以及 磨 齿技术 面临的挑 战 。
关 键词 ：螺 旋锥 齿轮
切齿
磨齿
技 术发展
１ 螺旋锥 齿轮切 齿技术的发展概 述
随 着世 界汽 车工业 的发展 ，汽 车齿轮 的加 工技 术首 先经 历 变革 ，在汽 车 圆弧收 缩齿 轮领 域 全 球各 大公 司最早 使 用五 刀法切 削螺 旋锥 齿
沈阳工业大学科技成果——数控螺旋锥齿轮加工装备及技术
沈阳工业大学科技成果——数控螺旋锥齿轮加工装
备及技术
项目简介
可用于加工多种齿制的螺旋锥齿轮的数控加工装备和相关控制系统及软件。
利用该项技术，可以根据使用要求开发多功能螺旋锥齿轮加工机床，特别适用于开发大型螺旋锥齿轮数控加工机床。
应用范围
螺旋锥齿轮广泛应用于汽车、工程机械、航空和各种精密传动机械，大规格、高精度螺旋锥齿轮广泛应用于矿山、冶金、建材、能源、船舶等装备，是先进动力装置的核心部件。
技术特性
多种齿制螺旋锥齿轮加工、大规格螺旋锥齿轮加工铣齿、磨齿。
专利情况已获发明专利授权。
技术水平国际先进，国内领先
所属领域先进制造
市场经济效益预测
开发该项技术，具有重要的应用价值和良好的市场前景。
该项技术可用于开发多种规格的螺旋锥齿轮加工装备，特别适合于开发大型螺旋锥齿轮加工装备。
2000mm以上规格的大型螺旋锥齿轮数控铣齿机、磨齿机成套设备市场价格达到1800-2000万元，具有很强的市场竞争力和市场开拓空间。
螺旋锥齿轮(螺伞)数控加工的简化计算
螺旋锥齿轮(螺伞)数控加工简易计算摘要：进入21世纪，我国经济进入了突飞猛进的发展期，国内中小特别是小型企业迅猛发展；同时，国内外机加工设备也在全面向着数字化变革，带来了加工工业的变革。
一些老的理论以及工艺已经不能完全适应当前这种需求。
本文通过对螺旋锥齿轮的调整计算、加工的现状分析，提出了简化计算及加工方法，尤其适用于数控加工。
一.螺旋锥齿轮加工现状螺旋锥齿轮又叫弧齿锥齿轮、螺旋伞齿轮，俗称螺伞齿轮、盆角齿轮。
因相对使用较少，设备昂贵，原一般由国营大型企业加工。
其加工参数计算繁琐，且根据单号单面法、固定安装法、双面法等不同加工方法有不同计算公式，同时老式机床调整也复杂。
近年来，随着我国经济迅猛发展，对螺旋锥齿轮的需求也逐步增加，中小企业也开始参与到锥齿轮加工中来。
对于小型生产企业，可以购买新式数控机床，但是不可能掏出上万甚至几十万来购买计算模拟软件，普遍对于螺旋锥齿轮的计算及加工感到困难。
下面根据相关基本理论，结合实践，阐述简明的计算、加工过程。
二．调整计算，确定加工所需项目参数（以复合双面法为基础、综合固定安装法、单面法，使用最少刀盘，获得最高效率为目标）实例：Z1/Z2=8/33,m=5.85齿宽b＝33螺旋角β＝35轴交角Σ＝90齿高变位系数χ=0.475全齿高＝10.46 （0.8/0.188）1．几何计算：略2．刀具选用：（全部采用双精刀盘）－刀盘直径根据经验，选用中点锥距2倍左右即可，例如：中点锥距计算为82.821，我们可以选用6英寸刀盘（理论直径φ152.4）。
－刀号根据复合双面法刀号公式：N#＝540*tgβ[1-(Lsinβ/r)] / (tgα*Zc)= 11.52 （理论刀号）式中：r－刀盘半径，L－中点锥距，α－压力角，Zc－当量齿数此处采用10.5#刀盘。
（根据经验，为了减少刀盘数量，可以全部采购10.5#刀盘）。
根据刀号通用公式：N#＝(γ1+γ2) /20 * sinβ（γ1和γ2为大小轮齿根角，单位：分），将实际刀号10.5代人，反求得螺旋角β为：31.73°（后面计算均按此螺旋角计算，接触区会更容易达到理想状态）－错刀距根据复合双面法公式：W=mL[π/2*cosβ-2tgα(f+c)]/Le ＝2.77 （复合双面法理论错刀距）式中：m－模数，L－中点锥距，α－压力角，Le－大端锥距，f－齿高系数（0.8），c－顶隙系数（0.188）（此处插入一些说明：复合双面法采用同一把刀盘加工大、小轮，且均为一次成型，成本低，效率较高，所以在满足要求的情况下，企业均希望采用此种加工方法；而根据传统理论，此加工方法适用条件为：模数最大2.5，小轮齿数最少16，且齿高、顶隙系数定义也不同，这就很大程度限制了此加工方法的使用。
多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度研究
多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度研究多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度是一个极具重要性的技术问题，它关系到齿轮的高效性和使用寿命。
目前，数控磨削技术是表面处理技术中最为重要的一种，其发展受到了越来越多的关注。
研究背景数控磨削技术是自动化加工技术的一种最为重要的分支，在金属零部件制造过程中发挥着重要作用，特别是在精密零件的加工上。
近年来，数控磨削技术的发展受到了越来越多的关注，因为它可以大大提高加工精度，提高加工质量和加工效率，满足快速发展时代对高精度和高质量产品的需求。
螺旋锥齿轮在工程机械中有着广泛的应用，是工业生产中灵活机构的重要部分。
螺旋锥齿轮的工作性能和使用寿命，至大部分取决于表面粗糙度。
对表面粗糙度的研究，不仅可以为螺旋锥齿轮的设计和制造提供理论依据，而且可以为螺旋锥齿轮的加工质量提供技术参数依据。
研究内容据上述分析，本文将以多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度为研究对象，研究其磨削过程中影响表面粗糙度的主要因素，分析螺旋锥齿轮表面粗糙度的变化规律及影响螺旋锥齿轮表面粗糙度的技术因素。
首先，通过实验，研究多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度，分析表面粗糙度与加工参数的关系，得出粗糙度的变化规律和影响粗糙度的因素，研究表面粗糙度随磨削深度和磨削速度的变化规律。
其次，采用X光衍射、扫描电镜和能谱分析等表征的分析手段，研究多轴数控磨削螺旋锥齿轮表面磨削形貌，分析表面粗糙度与表面磨削形貌之间的关系，分析表面粗糙度影响模板磨削形貌的原因。
最后，根据实验数据，深入分析多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度，整理出影响表面粗糙度的主要因素，分析表面粗糙度提高的技术途径，以期为螺旋锥齿轮表面粗糙度的研究提供理论指导。
结论本文利用实验和理论分析的方法，对多轴数控磨削螺旋锥齿轮的表面粗糙度进行了研究，得出了以下结论：1、磨削深度和磨削速度是影响螺旋锥齿轮表面粗糙度的主要因素，当磨削深度增加或磨削速度减小时，表面粗糙度可以明显提高。
一种数控螺旋锥齿轮磨齿机[发明专利]
![一种数控螺旋锥齿轮磨齿机[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2d0675cf0722192e4536f6ff.png)
专利名称：一种数控螺旋锥齿轮磨齿机专利类型：发明专利
发明人：张春晖,尚吉顺,邹文毅
申请号：CN202010564948.5
申请日：20200619
公开号：CN111805007A
公开日：
20201023
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种数控螺旋锥齿轮磨齿机，包括床身、工件箱体、滑台、转轴箱和砂轮箱体，其中，所述工件箱体沿水平X轴方向移动地安装于所述床身上，所述滑台沿水平Y轴方向移动地安装于所述床身上，所述转轴箱沿竖直Z轴方向移动地安装于所述滑台内，所述砂轮箱体转动安装于所述转轴箱靠近所述工件箱体的一端，并且所述工件箱体设置有工件主轴A轴，所述砂轮箱体设置有砂轮主轴C轴，所述砂轮修整器设置于所述工件箱体上或者所述床身上。
本发明较传统结构而言，稳定性更高，便于调节，并且工件主轴A轴可以沿Z轴方向设置而使得工件位于工件主轴A轴的上端，以便于工件拆装，实用性强。
申请人：湖南中大创远数控装备有限公司
地址：410000 湖南省长沙市长沙经济技术开发区星沙工业高科技园盼盼路8号
国籍：CN
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数控锥面砂轮磨齿机磨削锥形齿轮原理
数控锥面砂轮磨齿机磨削锥形齿轮原理贺敬良,吴序堂(西安交通大学,陕西西安 710049) 摘 要:在分析得到了锥面砂轮包络运动所形成的产形齿条基础上,对渐开线锥形齿轮与产形齿条之间的空间几何关系进行了研究。
通过推导齿条、齿轮及机床调整参数关系的计算公式,提出了适合数控锥面砂轮磨齿机磨削锥形齿轮的原理和加工方法。
理论和试验结果表明,利用数控锥面砂轮磨齿机可以实现渐开线锥形齿轮的正确磨削。
关键词:渐开线锥形齿轮;数控磨齿机;锥面砂轮;磨削中图分类号:TG 61 文献标识码:A 文章编号:1001-196X (2003)03-0015-04The grinding principle of conical involute gears onNC conical wheel gear grinding machineHE Jing 2liang ,W U Xu 2tang(X i ’an Jiaotong University ,X i ’an 710049,China )Abstract :The greatest possibility of the conical inv olute gear is in place of bevel gears.The key point ,however ,is to develop finishing process of conical inv olute gears which have a com paratively large cone angle and helix angle.In the study ,based on the analysis of generating the gear by generating rack ,first the grinding principle of conical in 2v olute gears is NC conical wheel gear grinding machine is studied.Second ,the calculation formulas for machine tool adjustment parameters are deducted and a set of grinding method suitable for conical inv olve gears is presented.Final 2ly ,grinding test and tooth bearing tests are per formed.Measurement of the tooth sur face verifies that in g ood agree 2ment with the theoretical ones.This fact proves that this processing method has the applicability.K ey w ords :conical inv olve gears ;NC gear grinding machine ;conical grinding wheel ;grinding.收稿日期:2003-02-10作者简介:贺敬良(1963- ),男,西安交通大学机械工程学院博士研究生。
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数控螺旋锥齿轮磨齿机技术规格1、机床用途及基本要求：1.1、φ1m数控螺旋锥齿轮磨齿机磨削螺旋锥齿轮设备，此机床采用展成法加工Gleason制弧齿锥齿轮，具备Gleason齿制的收缩齿和等高齿的加工功能，可加工成对啮合的盘齿轮、轴齿轮。
磨齿机适合对强化热处理后的零件进行高精度磨削加工。
机床结构成熟可靠，机床具有足够的静、动刚度，热稳定性和长期的精度保持性，机床具有良好的静态和动态精度。
机床设计和制造技术采用成熟可靠的技术，机床外观设计简洁、实用，并符合工厂使用要求。
机床伺服系统全部采用西门子执行元件，其精度高、可靠性好、抗干扰能力强、响应速度快。
机床设计具备良好的操作性，容易维修，符合工厂安全要求。
机床售后服务良好、在公司内设立培训中心及备件库，对于客户的机床售后问题，公司可在24 内进行响应。
机床采用全封闭式防护的防护罩，适用于长期、连续、高效率的加工，由于采用全封闭式防护设计对机床周围环境的的影响极小。
机床设计制造完全符合《GB15760-2004金属切削机床安全防护通用技术条件》标准。
1.2、加工材质及硬度：材质：渗碳（氮）钢如（17Cr2Ni2Mo、17CrNi3Mo、20CrMnTi）、42CrMo、ZG250～500等黑色金属硬度：调质处理HB200～340渗碳及淬火HRC58～621.3、验收加工典型零件：验收的零件由双方在机床加工精度和加工范围内协商确定。
1.3.1、盘齿轮1.3.2、轴齿轮2、机床使用环境：5.1 机床部件的结构、功能及性能详细描述。
YK20100型全数控螺旋锥齿轮磨齿机是七轴五联动全数控弧齿加工机床，机床采用展成法加工弧齿锥齿轮。
机床防护采用全封闭式结构。
机床配有独立的磨削油冷却过滤系统，高效的油雾收集装置（空气净化装置）及集中润滑系统，同时还带有余量分配规。
机床磨削精度达到锥齿轮和准双曲面齿轮精度标准5级精度的各项技术指标（GB5级），齿面粗糙度为Ra0.8。
全数控螺旋锥齿轮机床主机及平面布置示意图如下,主要包括床身组件,立柱组件,回转台组件,砂轮组件,工件箱组件,砂轮修整器组;另外辅助部份包括电气系统,液压系统,气动系统,冷却过滤系统,润滑系统,外防护,内防护,油雾分离装制机床平面布置图结构介绍：机床结构采用卧式转台结构，机床床身由经过多次去应用时效的铸铁件组成，在床身左侧上利用丝杆和导轨系统（X轴）联接一个双层壁的立柱，在立柱上利用丝杆与平衡油缸和导轨系统（Y轴）联接一个刀具主轴箱体，刀具主轴箱内部有一个适合的刀具主轴（C轴），此处主要起摇台结构的功能，使刀具能在XY平面内，以R350mm为半径的圆的做定位和曲线插补。
在床身右侧上通过丝杆和导轨系统联接一个滑台（Z轴），滑台上竖直安放一个转动范围为90度的转台（B轴），在转台上方安装了工件主轴。
Z轴主要负责切削时齿深方向的进给，B轴主要负责齿轮的安装角调整及与X、Y轴联动实现展成与刀倾的功能。
工件轴（A轴）主要负责加工过程的中工件齿轮的分度和与X、Y、B联动实现展成与刀倾功能。
砂轮主轴——用以定位砂轮并带动砂轮回转，以便磨削工件上的轮齿，砂轮主轴运动与工件主轴运动同步。
砂轮主轴装配示意图如下。
砂轮主轴装在FAG高精度的(P4)角接触球轴承上,前面三个确保主轴径向和轴向刚性以及旋转精度,后端采用二个轴承以消除游隙,且后端轴承为轴向自由,在主轴温度变高时主轴向后伸长.另外主轴外端有螺旋冷却套,内通冷却油,可有效的冷却主轴。
主轴前端装有气密封,以防止异物进入轴承内部,确保证轴承精度不受损伤。
砂轮主轴可选配在平衡系统,以满足高速动平衡的需要。
经动平衡的砂轮，其残余工作振动能保持的水平比静平衡后提高一个数量级（静平衡：3μm;动平衡：0.3μm）可提高磨削面光洁度，保持加工结果的批量一致性，减少或消除烧伤和裂纹，提高磨削功效，延长砂轮和金刚滚轮的使用寿命。
YK20100推荐使用美国诺顿公司或公司在国内联合生产的微晶陶瓷氧化铝砂轮，这种砂轮是用粘接剂粘在一个底板上，这样可以减轻砂轮的重量。
将砂轮固定在砂轮转接盘上，经静平衡后再装到砂轮主轴上使用。
要注意再使用的冷却液中不要含丙酮、酒精、氯乙稀之类可能破坏砂轮粘接剂的溶剂成分。
机床使用砂轮范围为：9”-21”砂轮主轴结构图Array工件主轴——用于装夹被加工工件齿轮。
为了适应客户加工大规格的齿轮轴，主轴通孔直径为φ210（这也是加工范围大,机床的优势之一），主轴锥孔大端直径φ240。
机床工件主轴采用NSK精密圆锥滚子轴承,轴承突出的优点是径向和轴向刚性大，而旋转精度为P4级.另外驱动由西门子伺服电机驱动精密蜗轮副再带动主轴旋转,主轴上装有海德汉高精度旋转圆光栅,确保分度精度.工件主轴装配示意图机床加工工作区油雾吸入口——把油气和油气中的粒状物质从工作区吸走，这个吸口与油雾砂轮修整器刀具主轴刀具工件余量分配规分离器相连接。
●工作照明灯——给工作区提供照明。
●冷却油管——在工件磨削时提供低压大流量冷却油，用以冷却刀具手工件。
●冲洗油管——在工件磨削时提供高压小流量冷却油，用以冲洗砂轮表面的残留物和砂轮上因磨削而脱落的磨料。
●砂轮修整器——修出砂轮的切削刃，以便砂轮磨削。
●工件主轴——用于安装夹具和夹持零件，在工作过程实现对工件的分度和展成运动，以实现齿面的切削加工功能。
●冷却液容箱——在机床切削循环中，用它来盛冷却油。
●回转台采用磨擦轮传动Z轴滑台上装有扇形磨擦轮,工件箱装在回转座上,回转座上装有小磨擦轮,小磨擦轮在油压活塞的作用下压紧大磨擦轮,西门子伺服电机通过行星减速器减速后驱动小磨擦轮转动,从而带动工件箱在0度到90度范围内旋转.电气系统机床的电气系统的主要零部件都位于带空调的电气柜内。
机床右边的顶部有一个层叠式三色信号灯。
信号灯能提示机床操作者机床当前所处的状态：红色：机床报警；黄色：机床退出或完成加工循环，处于待机状态；绿色：机床正在加工循环之中。
5.4 机床砂轮主轴轴承采用FAG公司P4级角接球轴承,工件主轴轴承采用NSK 的圆锥滚子轴承P4级。
滚珠丝杠采用日本THK公司产品，级别为C2级。
5.5，YK20100磨齿机砂轮过渡盘定位方式为圆锥定位，定位直径为φ58.221，锥度为1：24。
机床砂轮夹紧方式都是螺栓联接。
5.6机床配备自动砂轮修整器，用来对机床的砂轮进行自动修整，使之满足刃磨齿轮对其形状和尺寸的要求。
砂轮修整器安装在工件箱箱体上，金刚滚轮安装在砂轮修整轴的转换盘上，安装定位圆柱尺寸为φ50.8js4，长度5毫米。
金刚滚轮安装在转换盘上之后，用螺钉固定。
机床标配4″金刚轮，如用户另有要求，也可配置5.65″规格尺寸的金刚轮。
当需卸下金刚轮时，使用专用的卸轮工具，严禁敲打，以防金刚轮损坏。
5.7机床配有独立的液压、气动系统。
液压系统主要采用REXROTH公司元件产品，液压油箱具有液位报警和液温显示装置，同时配备外置式油冷机，以保证液压油的温度在设定温度范围内。
机床的液压系统为机床的以下部件服务：●工件夹紧；●B轴锁紧油缸；●阻尼盘加压；●砂轮修整器伸出、收回；●平衡油缸●工件箱轴承、齿轮副、蜗轮副、刀具箱传动齿轮副润滑。
气动系统主要采用FESTO和SMC公司元件产品机床上的气动系统为机床的下述功能提供服务：●主防护门的自动开关；●砂轮主轴的气密封；（磨齿上具备此功能）●工件主轴的气密封；●X、Y、Z坐标上光栅尺、B轴光栅盘的气密封保护。
5.8机床采用自动中央润滑系统，对所有传动装置进行循环自动润滑，具体机对以下各部位实施自动中央润滑：●X、Y、Z坐标的驱动滚珠丝杠；●X、Y、Z坐标的滚动导轨。
刀具主轴轴承采用免维护的脂润滑，工件主轴由于采用静压轴承无需带润滑系统。
主轴结构及冷却方式见前5.1项关于主轴的示意图及说明。
5.9机床具有自动油冷系统：与工件冷却系统一起的集成式冷却系统、具备冷却液和主轴冷却回路,在冷却系统集成单独的顶置式环保型恒温装置。
5.10数控磨齿机上装有一个过滤系统，冷却液经过它过滤后提供的。
冷却液系统配有线自动纸质过滤装置，过滤精度为20um，同时具有可供用户选择的尼龙布式过滤装置，尼龙布耗材只需二至三年更换一次。
该系统在过滤冷却液的同时，还可以调节它的温度。
通过高压系统和大流量系统，把冷却液送入机床冷却部件。
5.11机床配有独立的油雾分离器油雾收集器位于数控机床的机床旁，油雾分离器把油雾和油雾中的颗粒物质从磨削工作区抽出。
在砂轮上方有一个油雾抽吸口，油雾分离器用管道与机床工作区连接在这个抽吸口上。
5.12机床配有冷却液喷嘴及供油管，机床还配有强力砂轮冲洗喷嘴和金刚轮冲洗喷嘴。
5.13配有工件液压夹紧和紧开装置，同时为保证机床在液压未启动情况下的夹保持力，在夹紧系统中还配有弹簧，以确保液压未起动情况下的工件夹持。
5.14机床液压、电气元件管路提供金属质地标识牌。
5.15机床防护门具备手动和自动开启和关闭功能，当一个加工循环开始或完成时机床能自动关闭或打开防护门，防护门开启关闭灵活，机床防护门打开后，机床主轴被去电，保证在防护门打开后主轴不能起动，减少因误操作而产生的生产事故；机床加工区域采用全封闭式结构防护罩，具有安全防爆装置，机床操作区有钢化玻璃窗，便于对加工区进行直观的观察；加工区域设置有专用照明灯，机床前操作区防护门及其它所有门全部设有电子锁与机床启动联锁，前操作区防护门及其它所有门关闭时机床才能启动，加工时不能打任何门，一旦打开机床工作循环被强制中止，除前操作区防护门以外其余防护上的门都配有专用的门锁和对应的钥匙；机床主轴电机和伺服轴电机均设有过载、过热电气保护功能，所有与移部件联接的电器、液压、气动管线都采用活动式金属链进行安全防护，保护管线不受强力牵扯和因磨擦而破损；机床工作区上下台阶边缘装有安全扶手、台阶与工作区底部有防滑镂空式防滑板，保证操作人员在工作台上的安全；机床各运动部位应贴相应的金属安全警示标志。
机床配有二氧化碳手动灭火系统。
5.16机床验收标准（包括机床几何精度、位置精度、加工精度项目）公司有企业内部的检验验收程序,本标准高于相关的国家标准.6、电气部分：6.1、机床采用SINUMERIK 840 D的数控系统，840D系统是一个支持五轴联动的数控系统，能完全适应加工螺旋伞齿的控制要求，系统配备PCU50及15英寸的TFT彩色显示器，改善了人机对话条件，系统同时配电子齿轮箱功能,具备集成化安全设备功能。
6.2、机床数控系统带有电子齿轮箱(EG)功能，能实现多次自动循环加工，每次循环都具备预置和自动变速功能。
机床电器系统配备了UPS，具备加工过程中的断电记忆功能和停电回退功能，在加工过程中突然停电机床会快速回退至安全位置，保护机床和刀具不受影响，在加工过程操作工人停工都不影响整个机床的整个加工过程，停电或仪式后当再次开机时能继续当前循环加工。