信息化背景下螺旋錐齒輪加工工藝及質量分析

王春格

摘 要 目前，在汽車、船舶、航空等多個領域之中螺旋錐齒輪得到應用，但是由于其結構形狀復雜，存在較多的幾何參數，所以對于設計、制造、檢測等多個環節會帶來問題。在不同的應用場合，螺旋錐齒輪的名稱也會有所差異，如螺傘錐齒輪。螺旋錐齒輪本身是一種根據穩定傳動比平穩、低噪音傳動的傳動零件，其本身具有傳動效率高，承載能力高，圓弧重疊系數大、傳動比穩定等諸多優勢，通過對螺旋錐齒輪加工工藝以及加工質量的探究，希望可以為后續的研究提供一定的參考意見。

關鍵詞 螺旋錐齒輪；加工工藝；質量

螺旋錐齒輪的齒面為弧形，并且每一個點的螺旋角都是在變化的，所以加工的質量不夠的穩定，進而成為機械制造中的一大難題。所以，深入的了解螺旋錐齒輪的加工工藝，分析螺旋錐齒輪的加工質量，對于螺旋錐齒輪的了解有著重要意義。

1 螺旋錐齒輪加工工藝

針對螺旋錐齒輪加工，現階段主要會涉及五刀法加工、兩刀法加工以及數控加工技術三個方面。

1.1 五刀法加工

目前，在國內螺旋錐齒輪加工最常用的就是五刀法，也稱之為固定安裝法。隨著世界汽車工業的不斷發展，汽車齒輪加工技術也進行了變革，在圓弧收縮齒輪中，最早使用的就是五刀法切削螺旋錐齒輪。所謂五刀，就是大小輪切齒需要使用五道工序，分為五個步驟才可以將大輪和小輪粗精切完成，屬于傳統的加工方式之一，其接觸區域是在小輪兩側面分別進行調整，相互之間不會產生影響，技術也非常成熟。在進行大批量的生產環節，每一組都會使用五臺以上的機床，加工一對齒輪需要進行五次的裝卸，調整工作量較大，轉換品種的時間較長[1]。

1.2 兩刀法

兩刀法實際上就是在螺旋錐齒輪切齒工藝，使用兩刀就可以完成大輪和小輪的粗精切。主要的加工工藝為全工序法和端面滾切法。現代改革國家利用傳統的螺旋錐齒輪副分度錐角不變位，并且節錐角重合，反映在當量齒輪副上市高度變位以及切向變位的齒形；其受到的齒數和螺旋角較小的時候，就無法滿足雙齒對傳動、等速傳動時候不變位的限制。使用兩刀法進行加工的時候，小輪凹面依舊會選擇原單面法加工的機床調整好參數，其加工的過程與結果都和原本的單面法加工保持一致，并且可以確保主傳動面的精度。在進行小輪凸面加工的時候，可以使用數控銑齒機，雖然其改變了刀盤的直徑，但是利用刀盤中心軌跡運動，就可以實現對角向刀位和徑向刀位的調整，從而滿足設計的齒長曲率。而兩刀法加工接觸區域調整不再是難題，另外因為兩刀法加工選擇的是兩臺機床作為一組，在加工中僅僅需要對齒輪進行兩次裝卸，其加工的時間很短，并且生產效率較高，所以應用越來越廣泛。

1.3 數控技術

隨著錐齒輪加工技術的發展與成熟，直至今日，螺旋錐齒輪已經擁有接近百年的歷史。最近二十多年以來，數控與信息化技術的使用從根本上改變了螺旋錐齒輪加工機床的結構與性能。就數控螺旋錐齒輪機床而言，其加工精度才是對機床是否合格或者是高檔進行檢驗的最終目標。數控螺旋錐齒輪機床的加工精度會受到諸多因素的影響，其中，空間精度就是最重要的一個因素。數控銑齒機的加工按照計算機對伺服電機的控制，就可以實現分度以及主軸的聯動功能，其操作相對簡單，并且效率非常之高，但是相應的機床成本和刀具成本也會隨之提升。隨著切齒調整計算機分析軟件以及機床的數控技術發展，對于調整計算準確度、調整參數以及提升數控機床定位精度都極為方便。但是螺旋錐齒輪的設計加工本身相對復雜，如果選擇普通的機床進行加工，無法滿足其效率和精度的要求；但是如果對于螺旋錐齒輪進行加工使用數控機床，則可以滿足加工精度要求，提升機床本身的自動化程度，進一步增強機床的加工適應力，極大限度地滿足市場的需求[2]。

2 螺旋錐齒輪加工質量分析

針對螺旋錐齒輪進行加工，想要滿足加工質量要求，首先需要分析其加工出現變形的原因，然后做好方案的對比，這樣就可以針對性的提升螺旋錐齒輪的加工質量。

2.1 變形出現的原因

對于螺旋錐齒輪出現的熱處理變形包含了輪坯變形和輪齒變形兩個部分，一般螺旋錐齒輪在經過熱處理之后會逐漸傾向于減小其螺旋角以及齒側的間隙，這時的壓力角也會出現相應的變化，這樣會導致齒面的借出去與出現改變，增大齒輪的運轉噪音。

2.2 解決方案對比

為了避免在熱處理過程中出現螺旋錐齒輪變形，提升齒輪制造的精度，目前最常使用的是反復試驗的方式來加以控制，也就是通過對切齒調整以及熱處理變形試驗的反復研究，從而找到熱處理的變形規律，進而確定熱處理前切齒技術的實際要求。

第一，基于切齒計算數據切制大齒輪，并且以切好的大齒輪作為標準來進行小齒輪的配切，接觸區的實際位置會根據材料熱處理之后的變化規律來初步的選定，當然，齒側的間隙應該適當放大。

第二，在滾動檢驗機上應該成對的進行運轉，并且還需要記錄齒面接觸區以及齒側的間隙，作為接觸區記錄使用的大齒輪輪齒以及作為齒側間隙記錄使用的大齒輪齒槽以及小齒輪的輪齒都應該打上標記，并且在齒輪的適當位置上需要通過鋼印標上順序號。等待人處理之后，依舊需要在原本標記的位置上對接觸區和齒側間隙進行測量。

第三，在經過熱處理之后，需要根據熱處理之前相同的記錄方式來進行測量記錄，通過對比之后，就可以直接獲取熱處理后齒輪變形的初步情況，如果熱處理無法滿足技術的要求，就需要重復的調整切齒，并且進行多次的熱處理變形試驗，直至其滿足要求即可[3]。

3 結束語

總而言之，隨著時代的不斷發展，人們對于機械加工的要求也在逐漸提升。針對機械加工之后的齒輪加工，對其加工工藝和加工質量的要求也在飛速的提升。所以，為了滿足螺旋錐齒輪加工工藝以及加工質量的要求，就需要做好詳細的分析，這樣才可以找到最佳的方式方法，推動螺旋錐齒輪的加工，迎合加工的需求。

參考文獻

[1] 陸斌.機械齒輪加工工藝分析[J].中國高新技術企業，2017， （10）：79-80.

[2] 張丕偉.齒輪加工工藝方法分析[J].河南科技，2014，（05）：121-122.

[3] 李春瑋.齒輪加工工藝分析[J].機械管理開發，2011，（02）：36-37，41.