基于螺旋錐齒輪多軸加工方法的研究

李昌寶

【摘要】在交軸間傳動中，螺旋錐齒輪是非常重要的零件，因為具有一定的重合度，同時傳動比非常的穩定、具有較好的承載力，噪聲也較低。目前已經普遍被使用到汽車、煤礦等行業的工作當中。由于螺旋齒輪的齒形繁瑣，各個尺間并沒有明顯的距離，因此很難進行加工。那么下面我們就來針對這些問題來進行一下具體的研究。

【關鍵詞】螺旋錐齒輪;刀軸;加工方法

和直齒錐齒輪進行比較發現，加工螺旋錐齒輪不會出現太大的噪音，承載力也較強。在諸多的齒輪里，螺旋錐齒輪嚙合起來比較繁瑣，因此一定要確保所使用的設備的合理性，這樣才可以確保加工的整體質量。那么下面我們就來具體的討論一下螺旋錐齒輪多軸加工方法。

一、螺旋錐齒輪加工的優勢

螺旋錐齒輪的齒輪比較彎曲，主要是一端往另一端進行傳動，能夠一同嚙合大量的齒數。主要采用的是弧齒錐齒輪、準雙曲面齒輪等。而在使用前者的時候，相交軸的軸線會處在相同的平面當中。不過在使用后者的時候，相交軸則會處在不同的平面中，它們之間會形成偏置距，在運行參數以及零件幾乎相等的情況下，準雙曲面齒輪里的小輪旋轉角會顯得大一些，而且它的節點半徑會超過弧齒錐齒輪，這樣一來就會加大螺旋錐齒輪的重疊度，承載力也會得到相應的增長，更為重要的是可以增加使用的時間。在進行加工的過程中，主要是選擇斷續加工的方式來加工圓弧齒錐齒，選擇連續加工的方式來加工擺線齒錐齒輪，這樣一來就可以獲取各種齒制，從而便得以符合實際要求。

二、螺旋錐齒輪多軸加工法的應用

錐齒輪的輪間沒有明顯的距離，同時齒扭角大，因此采用數控技術并不現實。而且，齒輪面一定要表現出足夠的順光性。而在齒輪輪轂和齒根圓角表面中，通常情況下其粗糙度普遍不低于Ra3.2um。根據這些情況，在使用刀具的過程中最好用直徑不大的銑刀，在機床方面要采用五軸聯動機，這樣就能夠確保加工的質量。此外，還要盡量降低換刀時所出現的失誤，所以最好通過一次裝夾來進行加工。通常齒輪面需要較高的質量，如果處理不當，就會產生工藝問題，所以要確保錐齒輪的質量達到要求。而這就要求不但要采用合理的刀具和機床，同時也要確保所使用工藝的完善性。

同時，在加工螺旋錐齒輪的時候，盡管認為齒面和真實的齒面間沒有較大的區別，不過曲率卻具有明顯的區別，所以要合理處理齒面的曲率，這樣就可以獲取真實的齒面曲率。假設齒面和真實的曲面在其中一個點上形成相切，同時切平面和法有矢方向一致，在嚙合齒輪的過程中，要依照齒面間距，選擇紅丹粉來檢查觸碰面，這樣便能夠掌握接觸面的大小，從而便可以獲取齒面的相對法曲率，并最終得到曲率修正量。

此外， 還可以采用VERICUT 虛擬機床仿真。采用五軸聯動車床進行加工的時候，所用的刀具很有可能出現相碰的情況，從而導致工件受到磨損，更為嚴重的話還會對機床造成破壞。所以在還沒有進行加工的時候，一定要采取虛擬仿真加工，而在此期間普遍采用的是VERRCUT軟件，不過在此之前要創建出和加工機床相同的虛擬機床，同時還要和DMG機床進行合理的銜接。采用DMG機床加工的過程中，采用這個軟件編程和虛擬仿真，不但能夠省去諸多加工環節，同時操作起來也非常的簡單。在采取虛擬仿真加工以后，可以確保虛擬仿真和實際的加工達到同樣的效果，從而很大程度的提升了加工的效果。

采用VERICUT軟件來給錐齒輪采取虛擬仿真，要在保證不會受到干擾之后，來在DMU50五軸聯動機床上進行加工。通過實際的加工情況能夠了解到，使用上面所提到的方式可以全面完善加工程序，防止刀具互碰，從而得以加強加工的質量，而且還能夠確保零件的加工效果達到理想的要求。

三 螺旋錐齒輪加工的過程

（一）機床選擇

因為螺旋齒輪扭角大，所以不適合采用銑床，并且四軸機床也無法滿足。而經過研究發現，采用五軸聯動機床才是最適合的。其所加工的螺旋齒輪能夠達到理想的精度。而優勢在于只要進行一次裝夾定位便可以順利加工出繁瑣的零件，從而能夠節約非常多的時間。通常情況下機床部分的加工參數是：X/Y/Z軸行程為500mm/450mm/400;轉速范圍為20r/min-14000r/min;快速移動速度為30mm;定位精度為0.008mm;重復定位精度為0.005mm;加工工件的最大重量為300kg;C軸為-360°/+360°;B軸為-5°/+110°。

（二）夾具的選擇

在對零件進行加工的時候，如想實現工序集中，無需對工件進行叫多次的裝夾，那么最好選擇三爪自定心卡盤來裝夾，從而便可以一次完成對錐齒輪的加工，這樣一來不但可以提升錐齒輪精度，而且齒輪間的間距度也可以達到理想的要求。

在進行加工的過程中，通常會采用五軸聯動機床，同時B軸轉動幅度要大于90°，而且還要保持好工件和工作面之間的最短距離，以防止因為主軸刀具不夠長而產生和工作臺互碰的情況。與此同時，還要將工具夾抬高，也可以使用更長一些的刀具。不過刀具要是過長的話，就會影響刀具的剛性，并最終導致加工的質量達不到理想的要求。因為五軸聯動機床里的主軸箱能夠達到300mm的寬度，若想防止其和C軸相碰，所以有必要在對零件進行安裝時候，要超過150mm的高度。

（三）刀具的選擇

因為錐齒輪是繁瑣的曲面所組成的，所以在進行粗加工的過程中最好采用球頭銑刀。由于錐齒輪齒面彎曲度明顯，這就要求在采用球頭銑刀的過程中，最好選擇錐形球頭銑刀，這樣便可以加強刀具的剛性;采用UG軟件來研究幾何模型，了解到錐齒輪在最窄處只有2mm，但是圓角只有R1mm，所以在進行精加工的過程中，要采用棒棒糖球頭銑刀來加工齒輪的側方，然后依照所獲取的相關數據來確定所需要采用的加工刀具。而若想避免刀具、主軸等和工作臺發生碰撞，和減輕加工中所產生的振感、達到加工要求，則最好采用具有足夠夾緊力、抗振效果不錯且精度達到要求的刀柄，而若想防止刀具在切削的時候發生相撞的情況，那么就要在對其進行裝夾的時候，伸出的長度要超過30mm。

（四）刀路的創建

采用數控技術加工錐齒輪，因為齒輪面及其繁瑣，依靠手動編程并不現實。所以最好采用CAD/CAM軟件來編程。通常情況下主要使用的是UG NX12.0編程軟件。此軟件具有很多的編程方式，而且還具備仿真功能。

對工螺旋錐齒輪進行粗加工的過程中，普遍會使用多葉片粗銑的方式;而在對螺旋錐齒輪采取精加工的時候，在還沒有進行加工時，要以輔助面為基準，使用“等參數曲線”把輔助面設置成曲線，在進行加工的過程中要以處于中間的曲線作為參照，如此一來便不太可能出現刀切的情況。

【結束語】

本文主要是重點研究了螺旋錐齒輪加工的具體應用和加工的過程，通過研究能夠了解到，由于國內工業水平的提升，對螺旋錐齒輪的質量也提出了全新的要求。在進行加工的時候，若想保證加工的效果，那么就要盡可能的采用數控技術，以進行自動化加工。此外還要合理的選擇刀具、夾具和機床，以確保達到最為理想的加工質量。

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