洪振
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 黑龙江省哈尔滨市150066
摘要：伴随着我国工业发展以及科学技术水平的进步，锥齿轮在机械、汽车、航空等行业应用越来越广泛，而机械装备向大型、重载、高速的方向发展，对齿轮传动平稳性、承载能力高、重合度大、使用寿命长、可靠性高的要求越来越高，迫切地需要提高锥齿轮传动的性能和效率，以满足工程领域的需要
关键词：螺旋锥齿轮；加工方法；措施
1.对数螺旋锥齿轮概述
螺旋锥齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动零件，螺旋锥齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损。在各种机械传动中，以螺旋锥齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效益；螺旋锥齿轮传动比永久稳定，传动比稳定往往是各类机械设备的传动中对传动性能的基本要求。
目前，随着我国工业设计与制造技术不断向前发展，对数螺旋锥齿轮作为一种新型螺旋锥齿轮应运而生，有其独特的优点——沿齿向线上各点的螺旋角处处相等，该中新型齿轮传动可以有效地解决由于螺旋角不相等所带来的诸如传动不平稳、动力传递效率低等问题。
2.对数螺旋锥齿轮的设计理念
在对数螺旋锥齿轮发展初期的设计，其主要的理念是因为平面对数螺旋线的优点——同一条对数螺旋线上各点螺旋角处处相等。后经过论证在圆锥面上形成的对数螺旋线也具备该特性，且与母线的夹角为定值，这样的曲线又称为定倾曲线。根据斜齿圆柱齿轮齿廓表面的形成可看作一个平面（啮合面）沿基圆柱作纯滚动时，平面上任意一条不与基圆柱轴线平行的直线在空间走过的轨迹。而各种类型的圆锥齿轮齿廓表面的形成原理也与其相似，可以看作是其啮合面沿基锥作纯滚动时，其上任意一条曲线在空间运动所形成的曲面。如将这条曲2螺旋锥齿轮加工工艺
2.1五刀法加工
目前，在国内螺旋锥齿轮加工最常用的就是五刀法，也称之为固定安装法。随着世界汽车工业的不断发展，汽车齿轮加工技术也进行了变革，在圆弧收缩齿轮中，最早使用的就是五刀法切削螺旋锥齿轮。所谓五刀，就是大小轮切齿需要使用五道工序，分为五个步骤才可以将大轮和小轮粗精切完成，属于传统的加工方式之一，其接触区域是在小轮两侧面分别进行调整，相互之间不会产生影响，技术也非常成熟。在进行大批量的生产环节，每一组都会使用五台以上的机床，加工一对齿轮需要进行五次的装卸，调整工作量较大，转换品种的时间较长。线取为对数螺旋线，那么形成的曲面便是对数螺旋线齿锥齿轮齿面。
2.2两刀法
两刀法实际上就是在螺旋锥齿轮切齿工艺，使用两刀就可以完成大轮和小轮的粗精切。主要的加工工艺为全工序法和端面滚切法。现代改革国家利用传统的螺旋锥齿轮副分度锥角不变位，并且节锥角重合，反映在当量齿轮副上市高度变位以及切向变位的齿形；其受到的齿数和螺旋角较小的时候，就无法满足双齿对传动、等速传动时候不变位的限制。使用两刀法进行加工的时候，小轮凹面依旧会选择原单面法加工的机床调整好参数，其加工的过程与结果都和原本的单面法加工保持一致，并且可以确保主传动面的精度。在进行小轮凸面加工的时候，可以使用数控铣齿机，虽然其改变了刀盘的直径，但是利用刀盘中心轨迹运动，就可以实现对角向刀位和径向刀位的调整，从而满足设计的齿长曲率。
而两刀法加工接触区域调整不再是难题，另外因为两刀法加工选择的是两台机床作为一组，在加工中仅仅需要对齿轮进行两次装卸，其加工的时间很短，并且生产效率较高，所以应用越来越广泛。
2.3数控技术
随着锥齿轮加工技术的发展与成熟，直至今日，螺旋锥齿轮已经拥有接近百年的历史。最近二十多年以来，数控与信息化技术的使用从根本上改变了螺旋锥齿轮加工机床的结构与性能。就数控螺旋锥齿轮机床而言，其加工精度才是对机床是否合格或者是高档进行检验的最终目标。数控螺旋锥齿轮机床的加工精度会受到诸多因素的影响，其中，空间精度就是最重要的一个因素。数控铣齿机的加工按照计算机对伺服电机的控制，就可以实现分度以及主轴的联动功能，其操作相对简单，并且效率非常之高，但是相应的机床成本和刀具成本也会随之提升。随着切齿调整计算机分析软件以及机床的数控技术发展，对于调整计算准确度、调整参数以及提升数控机床定位精度都极为方便。但是螺旋锥齿轮的设计加工本身相对复杂，如果选择普通的机床进行加工，无法满足其效率和精度的要求；但是如果对于螺旋锥齿轮进行加工使用数控机床，则可以满足加工精度要求，提升机床本身的自动化程度，进一步增强机床的加工适应力，极大限度地满足市场的需求。
3刀具误差与螺旋锥齿轮齿面误差关系分析
3.1刀具直径误差对齿面误差影响
以螺旋锥齿轮齿轮刀方程为依据，能够判断出刀具形状与大小都对刀盘半径与刀片齿形角有着直接影响，所以针对其数控加工刀具盘状铣刀进行误差分析，一方面从半径误差考虑，一方面从刀盘齿形角误差角度考虑。从数控加工刀盘半径误差角度考虑，则直接造成刀面偏移，出现齿廓偏差。基于微分方程，在螺旋锥齿轮加工原理基础上可得螺旋锥齿轮面方程以及刀盘半径误差，再计算出刀盘半径偏差使齿面点在不同位置上出现的齿廓误差。
3.2刀具误差对齿面精度影响
从螺旋锥齿轮凹面的不同方向偏差以及刀盘半径偏差进行其曲线图的绘制，主要从螺旋锥齿轮凹面的大端、中部、小端三个方向绘制曲线图。在螺旋锥齿轮凹面的三个方向上进行误差实验，其误差随着刀盘误差量的增大而的增大。在充分利用微分几何以及包络原理的基础上，不以数控机床实际运动精度为参考，对刀具半径以及齿轮齿廓误差进行映射关系分析，模拟刀具半径误差对齿面影响，能够得出在螺旋锥齿轮齿面的不同方向上其误差随着刀盘误差量增大而增大。在计算与加工精度分析中为保证其刀盘半径误差所取值真实，主要依据工件表面点对刀盘实际截面进行反算推导。通过本文理论分析，对螺旋锥齿轮数控加工以及精度控制、砂轮修整都具有一定积极意义。
结束语
总而言之，随着时代的不断发展，人们对于机械加工的要求也在逐渐提升。针对机械加工之后的齿轮加工，对其加工工艺和加工质量的要求也在飞速的提升。所以，为了满足螺旋锥齿轮加工工艺以及加工质量的要求，就需要做好详细的分析，这样才可以找到最佳的方式方法，推动螺旋锥齿轮的加工，迎合加工的需求。
参考文献：
[1]魏子良对数螺旋锥齿曲线与曲面的特性研究[D]．包头：内蒙古科技大学，2017．
[2]丁憾，阿达依，谢尔亚孜旦．弧齿锥齿轮建模的方法及展望[J]．机械设计与制造，2016(1)：257—260．