CN109434220B

CN109434220B - 一种弧锥齿轮加工方法

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Publication number: CN109434220B
Application number: CN201910024406.6A
Authority: CN
Inventors: 姚显民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2039-01-10
Also published as: CN109434220A

Abstract

本发明实施例涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一种螺旋锥齿轮加工方法，包括以下步骤：1、计算冕轮齿数等参数；2、选择相应的铣刀盘名义直径和计算铣刀的平均刀号和大小轮刀号；3、查表得到螺旋角的度数；4、查表计算大轮和小轮刀号对应的齿根角等参数；5、计算大轮和小轮的大端弦齿厚等参数；6、计算粗切和精切刀位、摇台角；7、计算摆角等参数，制作弧锥齿轮调整卡，按照调整卡进行弧锥齿轮加工。该齿轮加工方法保证弧形齿两侧面中点螺旋角不变，小轮加工时不需要反复调整接触区，提高了齿轮加工效率。

Description

一种弧锥齿轮加工方法

技术领域

本发明实施例涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一种螺旋锥齿轮加工方法。

背景技术

螺旋锥齿轮分为两种，一种是弧齿锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线相交；一种是准双曲面螺旋锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线有一定偏置距。生产螺旋锥齿轮世界级公司主要是美国的格里森公司和瑞士的奥利康公司。螺旋锥齿轮因其重叠系数大、承载能力强、传动比高、传动平稳、噪声小等优点广泛应用于汽车、航空、矿山等机械传动领域。我国广泛应用的是格里森齿制的螺旋锥齿轮。

随着工业技术的不断进步和发展，对弧齿锥齿轮的传动性能也不断提出更高的要求。如何提高弧齿锥齿轮的传动性能，其中一个重要的影响因素是齿轮齿面的接触区的加工，接触区就是当齿轮旋转进入啮合直至脱离啮合期间，轮齿相互接触的区域。它与齿轮的平稳运转，使用寿命和噪声有直接的影响，它是齿轮设计的一个关键特性。

现有技术中，齿轮加工因需要配大轮小轮接触区，还需要不停调整凹面凸面机床来精切小轮。当接触区偏向于齿长方向的大端或小端，这主要是由于螺旋角误差造成的，一般用改变刀位(或偏心角)的办法来改变轮齿的螺旋角；当接触区靠齿根或齿顶，这主要是由于压力角误差造成的，此时可以改变切齿机床的水平轮位修正压力角。但是以上各种修正接触区的方法，会增加齿轮的加工时间，降低加工效率。并且在修正接触区时会造成大量的小轮因匹配失败，产品合格率不高。

发明内容

为此，本发明实施例提供了一种弧锥齿轮加工方法，通过齿轮加工前对计算步骤的改进，在加工过程中不用配接触区即可获得共轭的齿轮副，提高了加工效率。

为此，本发明实施例提供一种弧锥齿轮加工方法，包括以下步骤：

步骤一，根据传动比i，螺旋角β＝35°，查表得到大轮和小轮的高度变位系数和切向变位系数，计算冕轮齿数，中点母线长、齿全高；

步骤二，根据步骤一的结果，根据中点锥距L、齿全高，选择相应的铣刀盘名义直径和计算铣刀的平均刀号和大小轮刀号，计算方法如下：

“标根β35°锥齿轮加工法”双重双面平均刀号计算

平均刀号计算或查得大小轮刀号与齿根角，β＝35°、f_O＝0.85、C_O＝0.188。

大轮刀号(圆整：0.0、0.5)	N<sub>2</sub>＝N<sub>双</sub>*(1.038+ξ)/1.038
		小轮刀号(圆整：0.0，0.5)	N<sub>1</sub>＝2N<sub>双</sub>-N<sub>双2</sub>

步骤三，加工标根N7.5^#小螺旋角锥齿轮，用双面精切刀号N＝7.5刀盘加工弧齿锥齿轮时，根据中点锥距L与铣刀盘直径Du的比值，查表得到螺旋角的度数；

步骤四，查表计算大轮和小轮刀号对应的齿根角、根锥角、面锥角、面脊角、齿根角差和床位修正量：

根据大小轮采用刀号，计算、大小轮齿根角

大轮刀号齿根角r2	r2＝N<sub>2</sub>/6/sinβ(精确到分)
		小轮刀号齿根角r1	r1＝N<sub>1</sub>/6/sinβ(精确到分)

计算——大小轮各部刀号角度：刀号根锥角、刀号面锥角、刀号面脊角、齿根角差、床位修正量，Z#Z#M#b#β#°小轮与大轮齿坯角度计算卡。

步骤五，计算大轮和小轮的大端弦齿厚、大端弦齿高与大小轮精切的错刀量；

步骤六，计算大轮和小轮粗切和大轮精切刀位、摇台角；

步骤七，计算大轮和小轮摆角、跳齿数、分齿挂轮、滚比挂轮，制作弧锥齿轮调整卡，按照调整卡进行弧锥齿轮加工。

上述技术方案在弧齿锥齿轮副加工中，通过对待加工齿轮的参数的获取，保证弧形齿两侧面中点螺旋角不变，且大轮和小轮的接触区位于齿面中点与工作齿高的交点处，计算出齿轮齿根角的数值，在大轮加工完成后，只需要调整小轮的根锥角，就能把小轮的凸面和凹面都切好，小轮加工时不需要反复调整接触区，大小轮齿形对称性好，提高了齿轮加工效率。

附图说明

图1为本发明实施例中弧锥齿轮的弧形齿的结构示意图；

图2为本发明实施例中弧锥齿轮主要参数标记和名称的示意图；

图3为本发明实施例中弧锥齿轮加工时的示意图；

图4为本发明实施例中接触区的位置的示意图；

图5为本发明实施例五中铣刀盘的正面示意图；

图6为本发明实施例五中铣刀盘的背面示意图；

图7为本发明实施例五中大轮和小轮的结构示意图；

图中：10-盘体，11-第一环形凸台，12-第二环形凸台，13-铣刀盘安装孔，14-铣刀盘安装凸台，15-第三环形凸台，16-第四环形凸台，20-铣刀，21-紧固螺栓，30-大轮，31-大轮弧形齿，40-小轮，41-小轮弧形齿，111-第一铣刀安装座，112-第一排削槽，121-第二铣刀安装座，122-第二排削槽，151-第三铣刀安装座，152-第三排削槽，161-第四铣刀安装座，162-第五铣刀安装座，163-铣刀安装孔，164-第四排削槽。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3、图4所示，弧齿锥齿轮啮合属于空间啮合，弧齿锥齿轮传动与直齿圆锥齿轮传动相比，具有承载能力高，啮合平稳，对安装误差的敏感性小及噪音低等优点。其齿面接触痕迹局限在一定的高度和长度上。在理论上，传动的两个齿轮的齿面是点接触。但是，由于轮齿的弹性变形，两齿面在每一瞬时沿某一小面积接触(即图4中的接触区M)。

加工弧齿锥齿轮，通常是按照虚拟的平顶铲形齿轮原理来进行的。平顶铲形齿轮，也是一个锥齿轮，但其齿顶是在一个平面上，此平面垂直于平顶齿轮的轴线，也就是说，其顶锥角等于90°；平顶齿轮的节面仍为锥面，即节锥。按平顶齿轮原理加工齿轮，是指在切齿的过程中，假想有一个平顶齿轮和机床上的摇台同心，并随着摇台转动而与被切齿轮作无间隙的啮合。这个虚拟的平顶齿轮的牙齿表面，是由机床摇台上的铣刀盘切削刃在摇台上旋转的轨迹所代替的。即平顶齿轮的牙齿表面，是由刀盘上的刀刃绕刀盘轴线回转而形成的锥面的一部分。这样随着一对齿轮的啮合运动，而使得刀具在齿坯上加工出一个弧形齿来。在调整机床时，应使被切齿轮的节锥面和假想平顶齿轮的节锥面作纯滚动，刀顶旋转平面则和被切齿轮的根锥面相切，因此刀盘轴线垂直于根锥面，机床摇台轴线与被切齿轮轴线成一角度，即为被切齿轮的根锥角。

一对锥齿轮在正常啮合运转条件下，齿面上实际接触的部分即为接触区，因为齿面接触区的形状、大小和位置，对齿轮的平稳运转、使用寿命和噪音有直接影响。所以，齿面接触区是衡量锥齿轮啮合质量的重要标志之一。为此，锥齿轮的切齿和热处理后的配对工序，应严格控制齿面接触区。常见的不正确接触区，不良接触区的出现，主要是由于切齿计算的近似性、机床精度状态、刀具以及装置等各方面误差的影响。初步切齿后的接触区，一般与图纸及相应工艺要求的规定是有一定偏差的。因此，在加工过程中需要改变机床的调整以修正接触区。

一般按切齿计算数据切出一对锥齿轮，在滚动检验机上检查接触区。其接触区的修正工作，通常都是在小轮上进行，这是因为小轮齿数少，切齿时间少的关系。只有在个别情况，才会修正大轮。一般的接触区的修正方法主要有：第一，修正螺旋角，通过修正螺旋角可以使接触区位于齿长的中部附近；第二，修正压力角，压力角的修正主要是控制接触区位于要求的齿高部位；第三，修正齿面节线曲率，该修正方法主要能够调整沿齿长方向的接触区长度；第四，修正齿形曲率，该修正方法主要整接触区的宽度；第五，修正对角接触，该修正方法主要消除沿对角线方向的接触，使之变为沿齿面节线方向的接触。实际生产中，根据出现的不良接触区进行具体的修正，可能是单项的修正，也可能是两种或更多的误差交织在一起的综合多项修正。调整中，往往是压力角与螺旋角误差同时出现，有时是对角接触与齿面节线曲率混在一起。

接触区的修正在现有的齿轮加工过程中较为常见，齿轮加工因需要配大轮小轮接触区，相应的也要频繁的调整凹面凸面机床来精切小轮，加工效率有所降低，产品合格率不高。

本发明实施例首先提供了一种弧锥齿轮加工方法，主要针对格里森弧齿锥齿轮的加工方法进行改进。在用双面精切刀盘加工弧齿锥齿轮时，加工齿轮一个齿槽，使齿槽两侧面(凹面和凸面)在节锥上与齿面中点交点处，这两点处螺旋角接近相等，啮合角接近相等，β_凸＝β_凹，α_凸＝α_凹。这样加工大小轮的齿轮副才能共轭，用这种原理加工弧齿锥齿轮可以实现粗精一刀成，不需要配接触区。

下面结合不同规格的弧齿锥齿轮进行加工方法的具体介绍。

实施例一Z23Z31M6.35b32

步骤一，查表得到大轮和小轮的高度变位系数和切向变位系数，计算冕轮齿数，中点母线长、齿全高；

表1格里森制、变位系数齿顶与齿根系数

M>1.25、β＝35°、fO＝0.85、CO＝0.188、δ＝90°

螺旋角β＝35°传动比i＝Z₂/Z₁＝31/23＝1.347826，查表得高变位系数ξ＝0.18

表2标根弧齿锥齿轮β35°铣刀盘名义直径的选择

β35°铣刀盘名义直径：Du12″

表3 Du12″Z23Z31M6.35b32小轮与大轮齿坯尺寸，轴交角∑＝90°压力角α＝20°螺旋角β＝35°fo＝0.85，C_O＝0.188

步骤二，根据步骤一的结果选择相应直径的铣刀盘和计算铣刀的刀号：

表4相应直径的铣刀盘和计算铣刀的刀号

步骤三，螺旋角β35°；

表5大轮和小轮刀号对应的齿根角、根锥角等参数计算结果

步骤五，计算大轮和小轮的大端弦齿厚、大端弦齿高与大小轮精切的错刀量：

表6 β35°法向大端弦齿厚计算卡

步骤六，计算大轮和小轮粗切和大轮精切刀位、摇台角；

表7 Du12″Z23Z31M6.35b32L106.557刀位.摇台角

步骤七，计算大轮和小轮摆角、跳齿数、分齿挂轮、滚比挂轮，

表8 Du12″Z23Z31M6.35b32Du9、β35°,α20°摆角,跳齿数

综合以上数据制作调整卡，按照调整卡进行齿轮加工。

表9 Du12″Z23Z31M6.35b32弧齿锥齿轮调整卡

实施例二

标根N7.5^#小螺旋角锥齿轮。用双面精切刀号N＝7.5(平均刀号N7.5^#)刀盘加工弧齿锥齿轮时，加工齿轮一个齿槽，使齿槽两侧面(凹面、凸面)在节锥上与齿面中点交点处，这两点处螺旋角接近相等，β_凸＝β_凹，啮合角接近相等。α_凸＝α_凹。这样加工大小轮的齿轮副才能共轭。用这种原理加工弧齿锥齿轮。不须要配接触区，根据刀盘刀号N＝7.5^#采用螺旋角β，一般螺旋角β为10°～20°。若要保证中点螺旋角不变，用改变齿根角来达到凹面、凸面中点交点处螺旋角接近相等。由于标根N7.5^#弧齿锥齿轮采用高度变位，所以大小轮齿根高也不同。因为齿根高不同，采用大小齿轮齿根角不同，用这样加工大小齿轮副。大轮采用的刀号N7.5^#、N9^#、N10^#，小轮采用的刀号N7.5^#、N6^#、N5^#。平均刀号N7.5^#。当变位系数ξ为0.00～0.12，最常用的采用刀号为N7.5^#，大小轮刀号均为N7.5；当变位系数ξ为0.12～0.35，平均刀号N7.5^#时，大轮采用刀号N_大9^#、小轮采用刀号N_小6^#；当变位系数ξ为0.36～0.52，平均刀号N7.5^#时，大轮刀号采用N_大10^#、小轮刀号采用N_小5^#。

具体计算步骤如下：

1、查表得到Z16Z32、N7.5^#弧齿锥齿轮的相关参数。

表10 Z16Z32、N7.5#弧齿锥齿轮参数

计算N_大9、N_小6f_O＝1.00 C_O＝0.20M＝1b＝1，采用：0°弧齿锥齿轮变位系数ξ、τ。

2、铣刀盘名义直径的选择

(1)例如：Z16 Z32M5b25刀盘直径选择：

Z16 Z32M5b25 L＝76.943、全齿高h＝11、齿面宽b＝25，弧齿锥齿轮刀盘选择见下表。根据上表Z16 Z32M5b25，刀盘直径为：Du＝9″或Du＝7.5″。

表11 β0°和β10°至β20°螺旋角弧齿的铣刀盘名义直径的选择

(2)例如：Z16 Z32M6b30刀盘直径选择：

Z16 Z32M6b30 L＝92.33、全齿高h＝13.2、齿面宽b＝30，弧齿锥齿轮刀盘选择见下表。根据上表Z16 Z32M6b30，刀盘直径为：Du＝9″。

(3)例如：Z16 Z32M7.75b40刀盘直径选择：

Z16 Z32M 7.75 b40L＝118.636、全齿高h＝17.05、齿面宽b＝40，弧齿锥齿轮刀盘选择见下表。根据上表Z16 Z32M7.75 b40，刀盘直径为：Du＝12″。

3、螺旋角度数的选择：

在表1中查β#°螺旋角度数β12°L/Du＝8.416～11.881。

(1)Z16 Z32M5b25根据L/Du＝8.549，表查β#°螺旋角度数β12°。

(2)Z16 Z32M6b30根据L/Du＝10.259，表查β#°螺旋角度数β12°。

(3)Z16 Z32 M7.75b40根据L/Du＝9.886，表查β#°螺旋角度数β12°

4、查表1中：小轮16和大轮Z32的参数表格为：

Z16Z32 M5、M6和M7.75尧舜β12°锥齿轮∑＝90°Zc＝35.77708764

表12小轮16和大轮Z32的参数表格

β12°α20°f_O＝1C_O＝0.2 ξ＝0.35 τ＝0.04大轮检查角22°22′小轮检查角44°34′

5、计算大小轮大端弦齿厚、大端弦齿高与大小轮精切的错刀量；

表13-1 Du9″Z16Z32法向大端弦齿厚与刀具计算卡

表13-2 Z16Z32β12°弧齿锥齿轮调整卡

6、计算大小轮粗切和大轮精切刀位，摇台角；

表14-1 β12°Z16Z32刀位.摇台角

表14-2 Z16Z32M7.75b40β12°法向大端弦齿厚与刀具计算卡

7、计算大小轮摆角、跳齿数、分齿挂轮、滚比挂轮。

表15-1大小轮摆角

齿数		小轮16	大轮32
				粗切摆角	θ	25.0455	46.5485
单双摆角	θH	14.4023	23.0983

表15-2 Z16Z32M5b25检查角、β12°,α20°摆角

螺旋角摆角	ω<sub>β</sub>＝57.3tgβ/[(L<sub>e</sub>/b)-0.5]	ω<sub>β</sub>＝4.2982	跳齿数＝ω*Zc/160
				大轮粗切摆角	ωz<sub>2</sub>＝46.5485+ω<sub>β</sub>	ωz<sub>2</sub>＝50.8467	跳齿数＝11.4
大轮双精摆角	ω<sub>w2</sub>＝23.0983+ω<sub>β</sub>	ω<sub>w2</sub>＝27.3965	跳齿数＝6.12
				小轮粗切摆角	ωz<sub>1</sub>＝25.0455+ω<sub>β</sub>	ωz<sub>1</sub>＝29.3437	跳齿数＝6.56
小轮单精摆角	ω<sub>H</sub>＝14.4023+ω<sub>β</sub>	ω<sub>H</sub>＝18.7005	跳齿数＝4.18

实施例三

标根1比1弧齿锥齿轮加工方法。标根1比1锥齿轮，就是齿数、模数、齿面宽、全齿高、齿顶高、螺旋角和压力角完相同，加工时，用铣刀盘的名义直径，刀号，错刀量全部一样铣刀盘，一般用一盘铣刀盘。在弧齿机上加工时，刀位角，切削根锥角，床位后退量也不须要改变，只是左右旋锥齿轮摇台角Q不同。可用一台弧齿机加工，就可以切削出理想能共轭的i＝1齿轮副，不须要配接触区。加工后接触区长比：应该小于0.7，大于和接近0.3的齿轮。具体计算步骤如下：

1、查得：高、切变位系数ξ＝0、τ＝0。冕轮齿数。计算：中点母线长、齿全高。和弧齿锥齿轮计算相同。

2、铣刀盘名义直径的选择；常用的刀盘直径为Du3.5″、Du4.5″、Du5″、Du6″、Du7.5″，Du9″、Du12″，计算过程和弧齿锥齿轮的计算步骤相同。

3、小轮与大轮齿坯尺寸查、算卡，和弧齿锥齿轮计算相同。

4、计算选择铣刀盘平均刀号和大小轮刀号。

5、计算或查得平均刀号，大小轮刀号与齿根角。

表16-1 i＝1Z#Z#M#b#标根弧齿锥齿轮尺寸查、算卡β35°α＝20°fO＝0.85 CO＝0.188

表16-2 标根β0°、N7.5#、i＝1Z#Z#M#b#弧齿锥齿轮尺寸算卡β0°β10°～β20°α＝20°f_O＝1.00 C_O＝0.2

6、计算或查得平均刀号，大小轮刀号与齿根角。

7、根据采用刀号，计算或查得、大小轮刀号齿根角：

表17 i＝1Z#Z#M#b#小轮与大轮齿坯角度计算卡

8、根据中点母线，计算刀位与摇台。和弧齿锥齿轮计算相同。

表18 L#Du#刀位.摇台角

9、标根N7.5#弧齿锥齿轮，螺旋角度数选择：根据L/Du的比。查螺旋角β#°。L/Du：是中点节锥距用“毫米”和铣刀盘名义直径用“吋”的比。因为铣刀盘平均刀号N7.5#，所以螺旋角一般是10°～20°。

已知：齿数Z30，中点节锥距，铣刀盘直径，L/Du＝9.269～11.887。在表1中查β#°螺旋角度数β15°

查：外径、锥缘距、理论齿根角、刀号根锥角、刀号面锥角、刀号面脊角、齿根角差、床位修正量。

表19 i1Z28、29、30标根N7.5#弧齿锥齿轮参数

计算刀号N7.5，高变位ξ0，齿顶高F₂′1.00，齿根高F₂″1.20，节锥角Φ₂45°0′，检查角ε28°17′₂

表20-1以计算Z30M3b30Z30M3.5b22尧舜N7.5#弧齿锥齿轮参数与加工为例，Du6″Z30M3b20β14°Z30M3.5b22β15°弧齿锥齿轮调整卡

表20-2 Du6″Z30M3b20β14°Z 30M3.5b22β15°刀位.摇台角

表20-3 Du6″Z30M3b20β14°Z 30M3.5b22β15°尧舜弧齿锥齿轮大端法向弦齿厚

表20-4 Z30比30齿挂轮表

10、计算大端法向弦齿厚与刀具计算卡：

表21 i1Z_大端法向弦齿厚

11、已知：β35°、模数M、齿数、齿面宽。标根1比1锥齿轮：

表22 M5.1111Z18Z29、M6Z33标根1比1齿轮参数、弦齿厚、刀位β35°α20°fO＝0.85CO＝0.188节锥角45°检查角28°17′

说明：Z18M5.1111b16

Du6″N_平均＝(Zc*N)/Zc+0.125＝592.6613574/25.45584412+0.125

N_平均＝23.28193693+0.125＝23.417没有刀号不能用Du6″

Du5″N_平均＝(Zc*N)/Zc+0.125＝503.5165902/25.45584412+0.125＝19.78+0.125

N_平均＝19.905≈20

查：(1)节锥角45°、理论齿根角、检查角28°17′。齿顶高、齿根高、全齿高，节径，外锥距，外径，锥缘距；

(2)刀盘直径Du#″；

(3)双重双面接触区轴向长度。

已知齿面宽b。查：

(1)齿面宽b，查接触区长比，b齿面宽高；

(2)中点锥距，计算刀号，采用刀号；

(3)刀号齿根角，刀号根锥角，刀号面锥角，刀号面脊夹角，齿根角差。齿宽高系数，床位移动量退。

表格有齿面宽。查：

(1)大端螺旋角；

(2)大端弦齿厚；

(3)大端弦齿高；

(4)Y225、Y228离合器串量；

(5)错刀量W。

已知表格有齿面宽b。查：

(1)Y225、刀位角，(2)左旋摇台角，(3)右旋摇台角，(4)Y2280、刀位角，(5)左旋摇台角，(6)右旋摇台角，(7)螺旋角摆角。

12、采用双重双面法加工，最好接触区长度比要求：0.3～0.7。

表23 β0°、β10°至β20°刀盘直径确定接触区长度比系数

Du	Du 3.5	Du 4.5	Du 5	Du 6	Du 7.5	Du 9	Du 12	Du 16	Du 18
										β0	9.494049	12.20664	13.56293	16.27551	20.34439	24.41327	32.55103	43.40137	48.82654
β10	9.421655	12.11356	13.45951	16.15141	20.18926	24.22711	32.30282	43.07043	48.45423
										β11	9.406429	12.09398	13.43776	16.12531	20.15663	24.18796	32.25061	43.00082	48.37592
β12	9.389743	12.07253	13.41392	16.0967	20.12088	24.14505	32.1934	42.92454	48.2901
										β13	9.371594	12.04919	13.38799	16.06559	20.08199	24.09838	32.13118	42.84157	48.19677
β14	9.35198	12.02397	13.35997	16.03196	20.03996	24.04795	32.06393	42.75191	48.09589
										β15	9.330897	11.99687	13.32985	15.99582	19.99478	23.99373	31.99165	42.65553	47.98747
β16	9.308342	11.96787	13.29763	15.95716	19.94645	23.93574	31.91431	42.55242	47.87147
										β17	9.28431	11.93697	13.2633	15.91596	19.89495	23.87394	31.83192	42.44256	47.74788
β18	9.258799	11.90417	13.22686	15.87223	19.84028	23.80834	31.74445	42.32594	47.61668
										β19	9.231803	11.86946	13.18829	15.82595	19.78243	23.73892	31.6519	42.20253	47.47784
β20	9.189224	11.81472	13.12746	15.75295	19.69119	23.62943	31.50591	42.00788	47.25886

接触区长比＝接触区长/齿面宽＝接触区长度比系数/齿面宽。双重双面法：接触区长比要求：0.3～0.7。

13、计算大小轮摆角、跳齿数、分齿挂轮、滚比挂轮，计算方法和实施例一种的弧齿锥齿轮计算相同。

14、制作弧齿锥齿轮调整卡，计算方法和实施例一中弧齿锥齿轮计算相同。

实施例四

标根β0°锥齿轮：是弧齿锥齿轮，用双面精切刀号N＝0刀盘加工β0°弧齿锥齿轮时，加工齿轮一个齿槽，使齿槽两侧面(凹面、凸面)在节锥上与齿面中点交点处，这两点处螺旋角接近相等，β_凸＝β_凹＝0°，啮合角接近相等，α_凸＝α_凹。这样加工大小轮的齿轮副才能共轭，用这种原理加工β0°弧齿锥齿轮，不须要配接触区，标根β0°弧齿锥齿轮双重双面加工计算步骤如下：

β0°α＝20°f_O＝1.00 C_O＝0.20

1、查得：高、切变位系数。计算：冕轮齿数，中点母线长、齿全高。

2、铣刀盘名义直径的选择；常用的刀盘直径为Du3.5″、Du6″、Du7.5″、Du9″、Du12″。

表24 β0°铣刀盘名义直径的选择

表25 β0°和小螺旋角弧齿的铣刀盘名义直径的选择

3、小轮与大轮齿坯尺寸查、算卡，计算步骤和实施例一的弧齿锥齿轮计算步骤相同。

表26 ZzMb专利标根β0°弧齿锥齿轮尺寸查、算卡β0°α＝20°f_O＝1.0 C_O＝0.2

4、根据中点母线，计算刀位与摇台。和实施例一的弧齿锥齿轮计算相同。

表27 L#Du#刀位.摇台角

5、铣刀盘平均刀号和大小轮刀号N＝0。

6、计算大小轮刀号齿根角。

表28大小轮刀号齿根角，

7、根据采用刀号齿根角，计算大小轮各部刀号角度。专利弧齿锥齿轮加工法采用。(刀号根锥角、刀号面锥角、刀号面脊角、齿根角差、床位修正量。)

(1)N0根锥角：当N0齿根角时的根锥角。N0根锥角＝节锥角－N0齿根角；大轮N0根锥角＝大轮节锥角－大轮N0齿根角。小轮N0根锥角＝小轮节锥角－小轮N0齿根角；

(2)N0面锥角：当N0齿根角时，齿顶等间隙的面锥角；N0面锥角＝节锥角+N0齿根角；大轮N0面锥角＝大轮节锥角+大轮N0齿根角；小轮N0面锥角＝小轮节锥角+小轮N0齿根角；

(3)大轮N0面脊夹角＝90°－大轮N0齿根角。小轮N0面脊夹角＝90°－小轮N0齿根角；

(4)大轮N0齿根角差＝大轮N0齿根角－大轮理论齿根角；小轮N0齿根角差＝小轮N0齿根角－小轮理论齿根角；

(5)N0齿宽高系数：齿宽高系数＝Cos(N0面锥角)/Cos(N0齿根角)。齿宽高＝齿宽高系数×齿面宽

8、床位移动量△XB：是切削机床根锥角调整到N0根锥角时的床位移动量。

床位移动量△XB：只要在床位修正系数的数值乘上已知模数M，就可以计算完成。

大轮△XB＝tg(大轮N0齿根角差)×Le＝tg(大轮N0齿根角差)×0.5Zc×M

小轮△XB＝tg(小轮N0齿根角差)×Le＝tg(小轮N0齿根角差)×0.5Zc×M

表29 Z#Z#M#b#β0°小轮与大轮齿坯角度计算卡

9、计算大端法向弦齿厚与刀具计算卡。

10、采用双重双面法加工：最好接触区长度比要求：0.3～0.7。

双重双面接触区轴向长度，已知模数M，刀盘直径。

接触区长比＝接触区轴向长度/齿面宽。接触区齿向长度＝接触区轴向长度/Cosβ

表15 β0°刀盘直径确定接触区长度比系数

Du	Du 3.5	Du 4.5	Du 5	Du 6	Du 7.5	Du 9	Du 12	Du 16	Du 18
										β0	9.494049	12.20664	13.56293	16.27551	20.34439	24.41327	32.55103	43.40137	48.82654

11、计算大小轮摆角、跳齿数、分齿挂轮、滚比挂轮。

表30 Z16:32 Y225、Y228机床摆角与分齿、滚比挂轮表

12、制作弧齿锥齿轮调整卡，计算步骤和实施例一中的弧齿锥齿轮计算步骤相同。

上述实施例一、二、三、四分别对标根β35°弧齿锥齿轮、标根N7.5^#弧齿锥齿轮、1比1弧齿锥齿轮、β0°锥齿轮加工过程中的计算方法进行介绍。其中，标根N7.5#弧齿锥齿轮采用高度变位，所以大小轮齿根高也不同，因为齿根高不同，采用的大小轮刀号也不同，采用大小齿轮齿根角不同，这样加工大小齿轮副。大轮采用的刀号N7.5^#、N9^#、N10^#，小轮采用的刀号N7.5^#、N6^#、N5^#。平均刀号N7.5^#。1比1弧齿锥齿轮是齿数、模数、齿面宽、全齿高、齿顶高、螺旋角和压力角完相同一对齿轮，加工时，用铣刀盘的名义直径，刀号，错刀量全部一样铣刀盘。一般用一盘铣刀盘，在弧齿机上加工时，刀位角，切削根锥角，床位后退量也不须要改变，只是左右旋锥齿轮摇台角Q不同，可用一台弧齿机加工，就可以切削出理想能共轭的i＝1齿轮副，不须要配接触区。用双面精切刀号N＝0刀盘加工β0°弧齿锥齿轮时，加工齿轮一个齿槽，使齿槽两侧面(凹面、凸面)在节锥上与齿面中点交点处，这两点处螺旋角接近相等，β_凸＝β_凹＝0°，啮合角接近相等。α_凸＝α_凹，这样加工大小轮的齿轮副才能共轭，用这种原理加工β0°弧齿锥齿轮，不须要配接触区。

实施例五

如图5所示，本实施例提供了一种用于上述弧锥齿轮加工方法的铣刀盘，包括盘体10，盘体10上设置有第一环形凸台11，第一环形凸台11上设置有多个第一铣刀安装座111，第一环形凸台11表面开设有第一排削槽112，第一排削槽112位于第一铣刀安装座111边缘。

第一环形凸台11位于盘体10靠近外侧边缘的位置，第一铣刀安装座111的数目有多个，第一铣刀安装座111可以根据以上实施例的计算步骤得到的刀号进行安装。铣刀盘固定在弧齿机上，铣刀盘转动时，携带铣刀对齿轮的弧形槽进行粗切或精切。

齿轮的结构示意图如图7所示，其中大轮30具有大轮弧形齿31，小轮40具有小轮弧形齿41，可以通过安装有特定刀号的铣刀对大轮30或小轮40的弧形槽进行加工。

进一步的，盘体10内开设有铣刀盘安装孔13，盘体10上靠近铣刀盘安装孔13的一侧设置有第二环形凸台12，第二环形凸台12上设置有多个第二铣刀安装座121，第二环形凸台12表面开设有第二排削槽122，第二排削槽122位于第二铣刀安装座121边缘。该优选方案中第二环形凸台12与第一环形凸台11位于盘体10的同侧，第二环形凸台12和第一环形凸台11的直径不同，能够用于不同规格的齿轮的加工。

如图6所示，盘体10上背离第一环形凸台11的一侧设置有铣刀盘安装凸台14，铣刀盘安装凸台14靠近铣刀盘安装孔13边缘，该优选方案中铣刀盘通过铣刀盘安装凸台14与弧齿机连接固定。

盘体10上背离第一环形凸台11的一侧设置有第三环形凸台15，第三环形凸台15与第一环形凸台11相互对应，第三环形凸台15上设置有多个第三铣刀安装座151，第三环形凸台15表面开设有第三排削槽152，第三排削槽152位于第三铣刀安装座151边缘。第三环形凸台15上的第三铣刀安装座151在安装铣刀后，可以对一些规格较大的齿轮的内侧面进行铣削加工，例如图7中大轮30较大时，可以通过铣刀盘上的第三环形凸台15进行铣削加工。

第三环形凸台15和第一环形凸台11之间设置有第四环形凸台16，第四环形凸台16表面开设有第四铣刀安装座161和第五铣刀安装座162，第四铣刀安装座161靠近第三环形凸台15，第五铣刀安装座162靠近第一环形凸台11。第四环形凸台16的位置位于铣刀盘的外侧边缘，第四铣刀安装座161和第五铣刀安装座162相互错开，这种结构设计能够为铣刀盘提供更多的铣刀安装位置，操作更为灵活。

进一步的，第四环形凸台16表面开设有第四排削槽164，第四排削槽164位于第四铣刀安装座161和第五铣刀安装座162边缘。第一排削槽112、第二排削槽122、第三排削槽152和第四排削槽164能够方便铣削过程中碎屑排出，各个排屑槽都位于相应的铣刀安装座边缘。

第一铣刀安装座111、第二铣刀安装座121、第三铣刀安装座151、第四铣刀安装座161和第五铣刀安装座162内均开设有铣刀安装孔163，当铣刀安装座内设置好铣刀20后，铣刀20通过紧固螺栓21固定到相应的铣刀安装座内。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明实施例的基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据传动比i和螺旋角β，查表得到大轮和小轮的高度变位系数和切向变位系数，计算冕轮齿数，中点母线长、齿全高；

步骤二，根据步骤一的结果，根据中点锥距L、齿全高，选择相应的铣刀盘直径和计算铣刀的平均刀号和大小轮刀号；

步骤三，根据中点锥距L与铣刀盘直径Du的比值，查表得到螺旋角的度数；

步骤四，查表计算大轮和小轮刀号对应的齿根角、根锥角、面锥角、面脊角、齿根角差和床位修正量；

步骤六，计算大轮和小轮粗切和大轮精切刀位、摇台角；

2.如权利要求1所述的一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，在加工过程中，使弧形齿两侧面中点螺旋角不变，大轮和小轮的接触区位于齿面中点与工作齿高的交点处。

3.如权利要求2所述的一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，在弧形齿两侧面上节锥与齿面中线的交点处的位置处，弧形齿两侧面对应的位置螺旋角相等。

4.如权利要求1所述的一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，在加工过程中，计算大轮的齿根角、根锥角、面锥角、面脊角、齿根角差和床位修正量，在大轮加工完成后，调整小轮的根锥角，对小轮的凸面和凹面进行加工。

5.如权利要求1所述的一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，该加工方法通过铣刀盘进行加工，铣刀盘包括盘体，所述盘体上设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台上设置有多个第一铣刀安装座，所述第一环形凸台表面开设有第一排削槽，所述第一排削槽位于第一铣刀安装座边缘。

6.如权利要求5所述的一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，所述盘体内开设有铣刀盘安装孔，所述盘体上靠近铣刀盘安装孔的一侧设置有第二环形凸台，所述第二环形凸台上设置有多个第二铣刀安装座，所述第二环形凸台表面开设有第二排削槽，所述第二排削槽位于第二铣刀安装座边缘，所述第二环形凸台与第一环形凸台位于盘体的同侧。

7.如权利要求6所述的一种弧锥齿轮加工方法，其特征在于，所述盘体上背离第一环形凸台的一侧设置有铣刀盘安装凸台，所述铣刀盘安装凸台靠近铣刀盘安装孔边缘。