弧齿锥齿轮制造技术

弧齿锥齿轮基础知识一、弧齿锥齿轮的种类、特点锥齿轮用于传递相交轴之间的运动和动力，一般夹角为90°。

锥齿轮的分类可以按齿面节线、按两轴线相对位置、按齿顶的收缩形式等不同方法。

锥齿轮按齿线形状可以分为直齿、斜齿和曲线齿。

曲线齿又可以分为弧齿、延伸外摆线齿和长幅渐开线齿。

圆弧齿锥齿轮，其轮齿是用圆形盘铣刀切制的，工件的假想平面齿轮的节线为圆弧的一部分。

（图1-1）（图1-1）延伸外摆线齿锥齿轮，齿面节线是延伸外摆线的一部分。

当一个圆在一条直线上无相对滑动的纯滚动时，圆的一点相对于此直线所走的轨迹叫做摆线，这个作纯滚动的圆叫“滚动圆”，如果滚动圆沿着一个叫做“基圆”的内圆周作纯滚动时，滚动圆上一点的轨迹叫做“内摆线”；滚动圆在基圆的外侧圆周作纯滚动时，滚动圆上一点的轨迹叫做“外摆线”。

如果在外摆线滚动圆外有一任一点与滚动圆相（图1-2）对固定，该点相当于滚动圆延长半径上的一点，当滚动圆在基圆上作纯滚动时，该固连的点所走过的轨迹叫做“延伸外摆线”，延伸外摆线锥齿轮的假想平面齿轮齿面节线就是该曲线的一部分。

（图1-2）准双曲线齿轮用于传递交错轴之间的运动和动力。

按齿线可以分为弧齿收缩齿和长幅外摆线等高齿。

该类齿轮相当于把垂直相交轴的小齿轮轴线，向上或者向下偏置一个距离E，这个距离叫做“偏置距”，轴线偏置可以使小轮有较大的螺旋角,由于小轮螺旋角的增大，也增大了小轮的端面模数，从而也增大了小轮直径，并提高了小轮的强度和寿命。

这种齿轮（图1-3）沿齿长和齿高方向都存在相对滑动、轴线偏置齿轮一般称为“双曲线齿轮”，因为这种齿轮的节面为一双曲线回转体表面的一部分。

（图1-3）按齿顶的收缩形式不同，曲线齿锥齿轮可以分为等高齿、渐缩齿、双重收缩齿等。

等高齿锥齿轮的大端、小端的齿高一样，同时面角、根角和节角均相等，刀齿的压力角等于工件的压力角。

切制等高齿锥齿轮的机床调整简便，因为不需要切削刀具的压力角修正，刀具的数量可以大大减少，加工出来的工件精度高。

缺点是：齿轮齿牙小端容易发生根切或者是变尖，容易使齿牙强度降低。

渐缩齿锥齿轮这种齿轮从大端到小端的齿高是逐渐缩小的。

有的是按节锥母线长成比例的缩小：有的齿顶平行于相配的齿轮的齿根，面锥的顶点不再与节锥顶点相交，这种齿可以保证延齿长方向有均等的齿顶间隙。

圆弧齿锥齿轮大部分都采用渐缩齿。

双重渐缩齿这种齿轮的根锥顶点、面锥顶点均不与节锥顶点重合。

其根锥顶点位于节锥顶点的外侧，其根角比非双重渐缩齿的根角要小一个角度。

二、弧齿锥齿轮各部分名称与代号（图1-4)1.节锥，是一个假想的圆锥，与锥齿轮同一个轴线，锥顶位于两轮轴线的交点上，一对锥齿轮运转时，在节锥表面上没有相对滑动。

节锥是锥齿轮传动中的重要参数。

2.背锥：在锥齿轮的大端垂直于节锥的锥面，背锥的轴线与齿轮的轴线重合，背锥与节锥交于节圆上，传动平面就是背锥的切面。

3.面锥：包括锥齿轮齿顶的锥面，面锥的位置误差，直接影响到齿的高低和齿顶间隙的大小，面锥与背锥相交圆叫做轮冠，理论外径就是指轮冠的直径大小。

4.根锥：是一个假想的圆锥，锥面与锥齿轮齿根表面相切，切齿时的安装角一般是使刀顶旋转端面与根锥表面相切。

5.前锥：位于锥齿轮轮齿的小端处，垂直于节锥的锥面，前锥是确定小端轮齿尺寸的锥面。

6.节角：是指锥齿轮轴线和节锥母线间的夹角，相交轴线齿轮两轮的节锥之和等于轴线交角，节角用表示。

7.根角：指锥齿轮轴线和根锥母线之间的夹角，一般切削时安装角等于根角。

8.面角：指面锥母线和轴线间的夹角，面角的制造标准与否直接影响齿顶间隙或是否产生干涉。

9.背角：背角指背锥母线和旋转平面的夹角，一般等于节角。

锥齿轮中的以上九个参数为锥齿轮的几何基本参数，锥齿轮的形状大小均由以上参数确定。

三、弧齿锥齿轮轮齿的各要素名称1.齿面节线：轮齿表面和节锥的交线叫做齿面节线，它表示齿长方向齿的曲线特征，按齿面节线分类，锥齿轮可以分为弧齿、延伸外摆线齿、双曲线齿等不同种类。

相配的一对锥齿轮的齿面节线与假想平面齿轮的齿面节线共轭。

2.齿的大端、小端、凸面和凹面：一般在确定接触区要求时，常与上述几个因素有关。

（图1-5）（图1-5）3.齿顶：形成外锥面的齿的部分，是由齿面、背锥与前锥包围的表面。

4.齿根：是连接于齿根圆的齿底表面。

5.齿面：齿的工作部分以及齿根圆角以上的部分。

6.工作齿高：是指一对齿轮互相拟合传动过程中，进入啮合的齿间的深度。

7.齿顶高：由齿顶到节锥面间的距离，等高齿在齿长方向上各点的齿高是一样的，而渐缩齿的齿顶高是由大端向小端逐渐减小。

8.齿根高;指根锥到节锥间的距离，对于等高齿在齿长方向各点的齿根高是一致的，对于渐缩齿齿根高是由大端向小端逐渐减小的。

9.螺旋角：一般指齿面中点上，齿面节线的切线与过此点的节锥母线所形成的角度。

在参数标注中，一般用齿面中点的螺旋角作为名义螺旋角。

10.齿顶角：指面锥母线和节锥母线间的夹角，这个角度有两种情况：一种是面锥顶点和节锥顶点重合，此时齿顶角为，另一种情况为保证齿轮啮合时沿齿顶有着均匀的间隙，此时面锥顶点与节锥顶点不重合，齿顶角，，面角与相配齿轮根角的和等于轴交角。

等高齿锥齿轮的齿顶角和齿根角均为零。

因为齿等高，即面角、根角等于节角，面锥、根锥、节锥平行。

11.齿根角：指节锥母线和根锥母线的夹角，等高齿锥齿轮的齿根角等于零。

12.安装距和轮冠距：安装距A为锥齿轮和准双曲线齿轮，由轴向安装基面到锥齿轮的两轴线交点或准双曲线锥齿轮的两轴线公垂线垂足的距离，用于控制锥齿轮的轴向位置；轮冠距为A-Aa，用以控制轮齿与轴向安装基面的相对位置，Aa为由轮冠所在平面到两轮轴线交点或两轮轴线公垂线垂足之间的距离。

弧齿锥齿轮制造工艺一、渐缩齿锥齿轮切齿原理根据假想平面齿轮的概念，我们可以利用刀盘刀刃运动的轨迹代表假想平面齿轮上的轮齿，利用被加工零件与假想平面齿轮想啮合的运动切制出锥齿轮。

这个原理在加工等高齿锥齿轮时完全可以实现，因为等高齿锥齿轮的面角、根角和节角完全相当，即面锥、根锥和节锥平行。

对于渐缩齿锥齿轮，根角和节角不相等，即根锥和节锥不平行，当切齿时，刀盘的顶端面要切出齿根面，刀盘轴线应垂直于根锥表面。

此时，产形齿轮只能是平顶齿轮了，即产形轮的面角等于90度，相应的节角等于90度减去齿轮齿根角，我们把这个齿顶在一平面内的产形轮叫做假想平顶齿轮，渐缩齿锥齿轮的切齿，一般是根据假想平顶齿轮原理加工的。

假想平顶齿轮的节角和面角不相等，也就是节锥和面锥不平行，当刀具切削时，刀顶回转平面与齿轮根锥表面相切，要使切出的齿形角对称于节线，就必须对刀片的齿形角加以修正。

又由于齿的螺旋角关系，在齿长上各点的压力角修正值也不一样，一般只根据齿面中点的齿形角差来选取刀号。

这时在其它各处压力角还是不一样，造成齿轮的对角接触，此时可以通过机床调整来解决按平面齿轮原理加工渐缩齿二、奥利康等高齿切全展成法切齿原理延伸外摆线齿锥齿轮和准双曲面齿轮副的相配两轮都用产形轮进行展成加工，成为全展成法。

全展成法又包括克林根贝尔格全展成法和奥利康全展成法。

克林根贝尔格全展成法的铣齿机无刀倾机构，通过调整同步回转的内外层刀盘回转中心偏心距和外刀半径控接触区。

奥利康刀倾全展成法又称为Spiroflex 法，铣齿机刀轴可以倾斜，通过刀倾机构修正齿面接触点的相对法曲率（得到鼓形量），来控制齿面接触区。

该方法在实际应用中，一般大轮在加工时不使用刀倾；在加工小轮时，利用刀倾角的改变修正齿面接触区。

由于刀倾，刀顶面不再与根锥面相切，使齿深变化，故需要修正轮坯安装角。

奥利康全展成法加工原理三、渐缩齿弧齿锥齿轮接触区调整收缩齿弧齿锥齿轮的共轭曲面是属于局部点接触近似共轭。

由于它的齿是渐缩型，不能用理论球面渐开线的规律来分析它们的啮合共轭规律，只能用近似方法。

利用将齿面函数在计算基点展成的二元泰勒级数：根据一阶到三阶的偏导数，忽略高阶导数的项数。

因此，在实践中又被称为一阶修正、二阶修正等。

从实践中看，经常使用的方法有：1.线性误差补偿法，修正计算中以齿面中点为基点，用简单的投影几何学方法找出各调整项目和各项偏差的关系。

2.密切抛物面法，该方法利用齿面方程，将共轭条件取至2阶，求出密切抛物面方程，利用密切面方程来调整各项偏差。

3.此外，还有有控接触计算法与接触分析法等。

四、延伸外摆线等高齿锥齿轮接触区调整等高齿弧齿锥齿轮，由于此种齿轮轮齿沿齿长方向其齿根高度及齿顶高度完全相等，即齿根角为零，因此刀盘的刀号为零，就消除了刀盘的压力角修正，无对角接触的可能。

加工此类型的齿轮时，刀盘平面平行于滚动平面，采用了理论上正确的平面产形轮，使加工出来的齿轮具有理论上的精确啮合。

利用几何设计得到的齿轮副的几何参数，对产形轮的分锥角、刀盘安装参数和刀具齿形角修正后，可以得到产形轮齿线方向和齿廓方向的曲率参数；利用产形轮和被加工轮坯切齿啮合接触角和齿廓方向的诱导法曲率，可以求得被加工齿轮齿面齿线方向和齿廓方向的曲率参数。

铣齿调整计算时，通过得到产形面的方程及其曲率参数，可以确定轮坯和产形轮的相对位置和相对运动。

渐缩齿弧齿锥齿轮制造技术一、渐缩齿锥齿轮切齿方法1.成形法这种方法效率最高，特别适合于大量生产。

使用要求是大、小齿轮的传动比比较大，从而使得大齿轮的当量齿轮的基圆半径比较大，齿形接近于直线。

使用成形法，可以大大提高大轮的加工速度，不过这样此时得需要对小齿轮的齿形加以相应的修正。

成形法加工原理图2.滚切法被切工件与平顶产形轮按照一定的比例关系进行滚切运动，这样加工出来的齿形是渐开线形状。

目前我们使用的加工方法为：大轮的粗切和精切分别使用单独的粗切铣刀盘和精切铣刀盘同时切出轮齿的两个侧面。

小轮的粗切使用一把双面粗切铣刀盘，小轮精切分别用一把外精切铣刀盘和一把内精切铣刀盘切出轮齿的凹面和凸面。

通过变滚比修正齿顶与齿根不管大轮用什么方法加工，小轮必须用展成法加工。

根据各种机床上所具有的机构不同，又可以分为三种加工方法：(1)刀倾法在有刀倾机构的铣齿机上加工小轮，可以用刀倾机构使刀盘轴线倾斜来修正小轮齿面，如NO118/NO116。

(2)变性法在有变性机构的铣齿机上加工小轮，可以用变性机构来改变产形轮和小轮的瞬时传动比来修正小轮齿面，如NO26/Y2280。

（3）双重螺旋运动法用刀倾法和变性法加工小轮时，小轮的两侧齿面是分别加工的，为了提高小轮的加工效率，在带有刀倾机构和螺旋运动机构的机床上加工小轮时可以同时加工两个齿面，用这种机构联合起来修正小轮齿面。

若按工艺特点划分，弧齿锥齿轮的切齿方法可分为：单刀号单面切齿法、简单双面切齿法、固定安装切齿法、单刀号双面切齿法及双重双面切齿法。

当工件与产形轮以一定的传动比绕各自的轴线旋转时，刀盘就会在工件齿坯上切出一个齿槽。